ВОЗБУДИТЕЛЬ, НЕ ПРИКРЕПЛЯЕМЫЙ К КОНСТРУКЦИИ

Область применения возбудителя, не прикрепляемого к конструкции, определение основных динамических характеристик при проведении частотных испытаний (ЧИ) - авиастроение, ракетостроение, машиностроение, судостроение, атомная энергетика и др.
Полезная модель относится к контрольно-измерительной технике и предназначена для обеспечения заданного внешнего воздействия в виде ударного возбуждения на объект испытаний при измерениях его динамических характеристик.
При проведении ЧИ для определения динамических характеристик, наряду с другими устройствами, применяют ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции в виде силоизмерительного молотка - ударника, снабженного сменной и основной массами, датчиком силы и сменной насадкой (ГОСТ ИСО 7626-5-99. Межгосударственный стандарт. Вибрация и удар. Экспериментальное определение механической подвижности. Часть 5. Измерения, использующие ударное возбуждение возбудителем, не прикрепляемым к конструкции. Минск. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. М.: ИПК Издательство стандартов, 2000, IV, 5 с). Такое устройство обладает следующими основными недостатками: точность измерений зависит от искусства оператора наносить точные удары; если испытуемая конструкция мала, для обеспечения повторяемости в нанесении ударов в нужной точке и направлении может потребоваться применение направляющего устройства.
Известен ударный стенд, используемый для калибровки акселерометров ударом, где в качестве молота, используется стальной шар. Стенд обеспечивает свободное падение молота и его удар по наковальне, на которой закреплен калибруемый акселерометр, Молот передает часть количества движения наковальне, которая должна иметь возможность свободного разгона, в то время как молот должен автоматически улавливаться (ГОСТ ИСО 5347-2-97. Межгосударственный стандарт. Вибрация. Калибровка датчиков вибрации и удара. Часть 2. Первичная калибровка акселерометров ударом с использованием баллистического метода измерений. Минск. Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. М.: ИПК Издательство стандартов, 1998, 2 с). Среди недостатков данного устройства можно указать следующие: такой стенд требует очень точной настройки - оси молота и наковальни должны быть совмещены с максимальным смещением не более ±0,2 мм; во время соударения молота и наковальни возможно появления резонансных явлений в конструкции стенда, для исключения чего, они должны взаимодействовать свободно от конструкции стенда.
Для возбуждения колебаний элементарных образцов конструкционных материалов, малогабаритных деталей и элементов конструкций при их частотных испытаниях нередко используют устройство с ударным возбуждением стальным шариком, подвешенным как физический маятник на неупругой нити (Внуков Ю.Н., Логоминов В.А., Бездольный С.А., Определение динамических характеристик нежестких деталей типа защемленных пластин. Сучаснi  в машинобудуваннi [Текст]: зб. наук, праць. Вип. 6. / редкол.: В.О. Федорович (голова) [та iн.]. Харкiв: НТУ «ХПI», 2011, 6-13 с). Основным недостатком устройств, построенных по такой схеме, является то, что практически невозможно обеспечить повторяемость в нанесении ударов в нужной точке.
Из известных наиболее близким к заявляемому устройству является стенд для ударных испытаний образцов, принятый за прототип, который состоит из основания, закрепленной на основании направляющей трубы, шарового ударника, размещенного в первом участке трубы, захватов для размещения образца, размещенных во втором участке трубы (Ильинов М.Д., Лодус Е.В., Козлов В.А., Коршунов В.А. Стенд для ударных испытаний образцов. Патент RU 2505795 C1, заяв. №2012123030/28, 04.06.2012, опубл. 27.01.2014, МПК G01N 3/34). Работа прототипа заключается в том, что фиксатором освобождают ударник, который, падая, движется внутри трубы и наносит удар по испытываемому образцу, находящемуся между мембран, служащих захватами, и инерционному грузу. Груз перемещается вдоль трубы, и по его перемещению с использованием встроенного датчика определяют характеристики деформации образца.
К недостаткам прототипа можно отнести то, что, во-первых, в конструкции стенда имеется датчик, то есть электрический первичный измерительный преобразователь, который обладает ограниченным диапазоном рабочих температур, подвержен влиянию внешних электромагнитных полей, требует регулярной поверки; во-вторых, размеры испытываемого образца ограничены диаметром направляющей трубы; в-третьих, для выполнения повторного испытания-измерения необходимо «перезаряжать» стенд, то есть привести все подвижные части его в исходное состояние.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является: исключение из состава устройства электрических и электронных частей, подверженных внешним влияниям и требующих метрологического обслуживания, независимость размеров образца от диаметра направляющей.
Техническим результатом, возможность нанесения повторных калиброванных ударов по образцу в нужной точке и направлении.
Технический результат достигается тем, что в возбудителе, не прикрепляемом к конструкции, возбудитель состоит из основания, закрепленной на основании направляющей трубы, шарового ударника, захватов для размещения образца, а основание представляет собой тяжелую силовую раму, содержащую поддон для улавливания шарового ударника после падения, на которой расположены захваты для размещения одного конца образца, ударник размещается в обойме, расположенной в кассетной части основания и состоящей из нескольких ударников, к которой прикреплен стальной тросик, проходящий через блоки, при этом характеристики деформации образца определяют внешним датчиком.
Сущность полезной модели поясняется фигурами, на которых изображено следующее:
на фиг. 1 показано схематическое изображение возбудителя, не прикрепляемого к конструкции (без тросика, образец в захватах не размещен).
на фиг. 2 приведены схематичные изображения возбудителя, не прикрепляемого к конструкции, с размещенным в захватах образцом (обойма и шаровые ударники не показаны),
на фиг. 2-а - вид спереди,
на фиг. 2-б - продольное сечение по оси симметрии (вид сбоку).
на фиг. 3 приведена фотография возбудителя, не прикрепляемого к конструкции, с размещенным в захватах образцом.
Возбудитель, не прикрепляемый к конструкции (фиг. 1-3), состоит из основания 1, представляющем собой тяжелую силовую раму, на которой закреплена направляющая труба, шаровой ударник 2 размещен в первом, верхнем участке трубы 3, захваты 4 для размещения одного конца образца 5, расположены на силовой раме и не размещены на втором участке трубы 6; основание приварено к поддону 7, являющийся частью силовой рамы поддон 7 служит для улавливания шарового ударника после падения; ударник размещается в обойме 8, которая служит фиксатором ударника и находится внутри кассетной части силовой рамы 9, к которой прикреплен стальной тросик 10, проходящий через блоки 11, причем используется несколько (не менее пяти) ударников и имеется возможность изменить направление протяжки тросика с левой стороны на правую (и наоборот) относительно продольной оси возбудителя путем перемонтажа блоков для протяжки тросика, для чего имеются посадочные места 12 для блоков.
Возбудитель, не прикрепляемый к конструкции, работает следующим образом: в захваты 4 вставляют испытываемый образец 5, потянув за тросик 10, сдвигают обойму 8 так, что одно из ее отверстий совпадает с отверстием первого, верхнего, участка трубы 3, этим действием освобождают ударник 2, который, падая, движется внутри трубы и, выйдя из второго, нижнего, участка трубы 6, наносит удар по испытываемому образцу 5, который по консольной схеме размещен в захватах 4, находящихся на основании 1, в результате удара ударник 2 отскакивает и падает в поддон 7, а в образце 5 возбуждаются свободные затухающие колебания, которые измеряются контактным или неконтактным датчиком (измерительным преобразователем), по этим измерениям определяют характеристики деформации образца. При необходимости смены направления протяжки тросика 10 с левой стороны на правую (и наоборот) относительно продольной оси возбудителя легко может быть выполнен перемонтаж блоков 11 для протяжки тросика 10, для чего имеются посадочные места 12 для блоков.
Существенные особенности (отличительные признаки) заявляемой полезной модели были реализованы в конкретном устройстве, эксплуатируемом в ФГУП «ЦАГИ» при определении динамических характеристик образцов авиационных конструкционных материалов.