СТЕНД ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Полезная модель относится к испытательному оборудованию и, в частности к стендам для ударных испытаний.
Известна конструкция стенда для ударных испытаний, описанная в RU145751. Она включает основание, выполненное в виде железобетонного короба с квадратной открытой частью. В коробе размещено устройство гашения ударного импульса (далее инерционный блок), состоящее из стальной плиты квадратной формы, связанной с армированным бетонным массивом. Инерционный блок снабжен рядом сквозных отверстий, четыре из которых расположены по периферии блока в его углах, два других отверстия выполнены в центральной его зоне. Во всех отверстиях расположены однотипные надувные эластичные оболочки, образующие пневматическую подушку. Они заключены между съемными крышками и опорами в виде цилиндров, частично помещенных в отверстия и опирающихся на дно основания, причем между нижней частью блока и дном короба имеется зазор по величине, несколько превышающий ход блока под действием ударной нагрузки. На стальной плите установлена наковальня, на которой в процессе испытаний располагается устройство для формирования ударного импульса в виде крешера. Наковальня размещается на вертикальной линии центра тяжести инерционного блока, в котором имеется два дополнительных (кроме шести названных) отверстия для вертикальных штанг, служащих направляющими для установленного с возможностью перемещения ударного стола, несущего испытуемое изделие. Механизм подъема и сброса стола представляет собой обычную канатную лебедку, смонтированную над стендом. Пневматическая схема инерционного блока помимо периферийных и центральных оболочек включает источник сжатого воздуха в виде компрессора, кинематически связанного с электрическим двигателем. Компрессор через ресивер и регуляторы давления посредством трубопроводов связан с оболочками, образуя две самостоятельные пневмосистемы - периферийную и центральную. Обе пневмосистемы снабжены датчиками для измерения давления. В пневмосистему, охватывающую периферийные оболочки, встроен клапан быстрого выхлопа, например, типа VXFA22AAA, электрически управляемый акселерометром, закрепленным на поверхности стальной плиты инерционного блока.
Основным недостатком описанного стенда является практическая невозможность достижения горизонтальности положения ударного стола при его взаимодействии с крешером, расположенным на наковальне инерционного блока. Даже при наличии точных направляющих штанг и их вертикальности по отношению к ударному столу нет гарантии сохранения горизонтальности стола при его падении. Как показала практика, причиной перекоса стола является нестабильность сил трения в направляющих штангах и их податливость, что в конечном итоге приводит к нарушению точности взаимодействия с крешером. Это обстоятельство вызывает погрешности, влияющие на точность воспроизведение ударного импульса. Другим недостатком является необходимость точного размещения испытуемого изделия, а точнее его центра тяжести, в центре ударного стола симметрично относительно направляющих. Незначительное смещение изделия также влияет на точность воспроизведения ударного импульса.
Таким образом, задачей полезной модели является повышение точности воспроизведения ударного импульса.
Поставленная задача достигается за счет того, что в стенде для ударных испытаний, содержащем блок системы управления его элементами, основание, на котором установлен, опираясь на пневматическую подушку, инерционный блок, несущий наковальню для размещения крешера и связанный посредством направляющих штанг с ударным столом, предназначенным для установки испытуемого изделия и снабженным устройством его подъема, между ударным столом и инерционным блоком по периметру последнего введены, по меньшей мере, четыре пневматических цилиндра. Последние снабжены в системе их обеспечения сжатым газом и клапанами быстрого выхлопа. При этом инерционный блок имеет в плане прямоугольную форму и по его углам размещены подвижные в горизонтальном направлении опоры, имеющие возможность взаимодействия через датчики силы с ударным столом, которые, в свою очередь, воздействуют с помощью системы управления стендом на пневматические цилиндры через систему обеспечения их сжатым газом. Решению поставленной задачи способствует и то, что ударный стол имеет в плане форму инерционного блока, а устройство его подъема выполнено, по крайней мере, в виде четырех пневмоцилиндров и настраиваемых винтовых упоров, ограничивающих подъем стола и расположенных по его углам. Пневматическая подушка связана с источником сжатого газа. Пневматические цилиндры расположены по углам инерционного блока. Инерционный блок дополнительно связан с основанием с помощью амортизаторов.
Технический результат состоит в том, что в стенде для ударных испытаний введена техническая система, обеспечивающая горизонтальное положение ударного стола при его взаимодействии с крешером, что значительно повышает точность воспроизведения ударного импульса.
На чертежах (фиг. 1 и 2), прилагаемых к описанию, даны изображения фрагментов общего вида стенда для ударных испытаний.
Стенд содержит блок 1 системы управления, условно обобщающий инфраструктуру стенда, включающую компрессорную станцию, электропневматическую аппаратуру (распределители клапаны и т.п.), при этом на чертежах приводятся изображения тех элементов стенда и связей между ними, которых достаточно для пояснения конструкции стенда и принципа его работы. Основанием стенда является плита 2, на которой расположена пневматическая подушка, выполненная в виде совокупности эластичных оболочек 3, связанных с компрессором. На пневматическую подушку опирается инерционный блок 4, несущий наковальню 5, предназначенную для размещения устройства для формирования ударного импульса в виде крешера 6. Блок 4 выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда. Между инерционным блоком 4 и основанием 2 введена дополнительная связь в виде амортизаторов 7. Над блоком 4 на определенном расстоянии установлен ударный стол 8, на котором при проведении испытаний устанавливается испытуемое изделие 9. Инерционный блок 4 связан с ударным столом 8 с помощью четырех направляющих штанг 10, расположенных по углам блока. Рядом с каждой из штанг 10 смонтированы пневмоцилиндры 11, штоки и корпуса которых связаны с ударным столом 8 и блоком 4. Здесь же на каждом углу блока 4 размещены подвижные в горизонтальном направлении опоры 12, несущие на своей контактной поверхности датчики силы 13. Возвратно-поступательное перемещение опор 12 осуществляется с помощью пневмоцилиндров 14, связанных с инерционным блоком 4. Нижняя полость каждого из пневмоцилиндров 11 одновременно сообщена с источником сжатого газа блока 1, а также с клапаном 15 быстрого выхлопа, например, типа VXFA22AAA. Ударное ускорение измеряется акселерометром 16, закрепленным на столе 8. Стенд на каждом углу снабжен парой взаимодействующих упоров 17 и 18, первый из которых связан с ударным столом 8, а второй - с винтом винтового механизма 19, закрепленным на инерционном блоке 4 с внешней стороны.
Работает стенд для ударных испытаний следующим образом.
В работу включается блок 1, а значит и все вышеупомянутое инфраструктурное оборудование стенда. Предварительно с помощью винтового механизма 19 выставляется упором 18 предполагаемая высота падения ударного стола 8, на котором заранее закреплено испытуемое изделие 9. Упоры 18 выставляются в "горизонт". Затем подается сжатый газ в пневмоцилиндры 11 и ударный стол 8 поднимается вверх до контакта его упора 17 с упором 18. Пневмоцилиндром 14 опоры 12 заводят под стол 8 и после этого сбрасывают давление в пневмоцилиндрах 11, перераспределяя вес стола 8 со штоков пневмоцилиндров 11 на опоры 12. Каждый датчик силы 13, расположенный на опорах и взаимодействующий с нижней частью стола 8, фиксирует свою часть веса стола с изделием и при разности показаний на отдельных опорах 12, т.е. неравномерности распределения веса, главным образом изделия, дает соответствующую команду в блок 1, по которой в каждый из пневмоцилиндров 11 подается сжатый газ с давлением, уравновешивающим свою долю веса ударного стола с изделием. Естественно, что давление сжатого газа в пневмоцилиндрах будет разным. Однако это дает возможность добиться строгой горизонтальности стола 8 и исключить его перекос на стадии падения и взаимодействия с крешером, что значительно повышает точность воспроизведения ударного импульса. После завершения процесса «горизонтирования» стола шток цилиндра 14 втягивается, опоры 12 освобождают стол 8 и с блока 1 подается команда на сброс стола. При этом с помощью клапанов быстрого сброса поршневая полость цилиндров 11 соединяется с атмосферой, и стол 8, не меняя своего горизонтального положения, свободно падает на крешер 6. Кинетическая энергия падающего стола гасится большой массой инерционного блока 4, раскачка - амортизаторами 7. Подушки 3 уменьшают воздействие инерционного блока на фундамент и цеховое оборудование.