ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ СЕЙСМОУДАРНЫЙ СТЕНД

Предлагаемая полезная модель относится к технике испытаний различных технических средств на воздействие ударов большой длительности воздействия и амплитуды ускорения.
Сейсмическими ударными воздействиями принято называть механические удары, характеризующиеся большой длительностью воздействия и амплитудой ускорения.
Известны различные типы конструкций сейсмических ударных стендов. Наибольшее распространение получили взрывные и копровые сейсмоударные стенды.
Известны ударные стенды [1-3], работающие по принципу преобразования энергии взрыва в ударное воздействие, оказываемое на испытуемый объект. Их недостаток заключается в необходимости использования взрывчатых веществ и связанных с этим дополнительных сложностях обслуживания стенда. Кроме того, существуют сложности с обеспечением точно заданного значения ударного воздействия на испытуемый объект.
Известны копровые стенды, примером которых могут быть стенды К-3Т-В и К-3Т-Г [4]. Эти стенды работают по принципу преобразования кинетической энергии рабочего твердого рабочего тела, как правило, рабочим телом является копер, представляющий собой маятник большой массы. Общим недостатком конструкции подобного типа является большие габариты ударного стенда и трудоемкость его технического обслуживания.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является пневматический сейсмоударный стенд [5]. Конструкция стенда включает цилиндрический корпус с установленным в нем поршнем. Поршень связан посредством штока с испытуемым изделием. Цилиндрический корпус и поршень образуют пневматическую камеру, куда подается газ под высоким давлением, что приводит в движение поршень, который посредством штока передает свою энергию в виде ударного воздействия на испытуемое изделие. Дополнительно конструкция стенда содержит такие конструктивные элементы, как фиксатор поршня, упор, тормозное устройство упорной втулкой и др., необходимые для стабильной работы стенда. Преимуществом рассматриваемого сейсмоударного стенда является возможность обеспечить заданный уровень ударного воздействия на испытуемый объект.
Недостаток, рассмотренной конструкции пневматического сейсмоударного стенда [5], является относительно сложная конструктивная схема. Кроме того, конструкция стенда затрудняет использование нескольких стендов для испытания изделий на воздействие комбинированного разнонаправленного удара.
Техническим результатом заявленной полезной модели является то, что предлагаемый пневматический сейсмоударный стенд отличается простотой конструкции, которая обеспечивает возможность использования нескольких стендов для испытания изделий на воздействие комбинированного разнонаправленного ударного воздействия.
Технический результат достигается за счет того, что пневматическая камера с одной стороны имеет устройство ввода газа высокого давления, а с другой, противоположной стороны имеет устройство для выпуска газа в виде отверстий в боковой части цилиндра имеющих съемные заглушки или соединенные с помощью труб через регулировочный вентиль с атмосферой. Поршень, находящийся внутри пневматической камеры, выполнен в виде набора металлических и резиноподобных дисковых элементов и непосредственно передает свою кинетическую энергию в виде ударного воздействия на ударную плиту с закрепленным на ней объектом испытания.
На рисунке 1 показана конструкция пневматического сейсмоударного стенда.
Конструкция пневматического сейсмоударного стенда состоит из источника высокого давления, состоящего из компрессора 9, запорного вентиля 8, промежуточной емкости - ресивера 7 снабженной манометром 14. Источник высокого давления через мгновенный перепускной клапан 1 связан с пневматичекой цилиндрической камерой 15, в которой находится поршень выполненный в виде набора металлических 2 и резиноподобных 3 дисковых элементов. Пневматическая камера 15 с помощью креплений 6 закреплена на основании 10. На противоположной стороне от места ввода газа высокого давления, камера 15 имеет на боковой стороне цилиндра отверстия 16, снабженные съемными заглушками 5 или соединенные с помощью труб через регулировочный вентиль 4 с атмосферой. Рядом с выходом из пневматической камеры расположена ударная плита 11, способная перемещаться по направляющим 12. На ударной плите 11 крепится испытуемый объект 13.
Принцип работы пневматического ударного стенда состоит в следующем. С помощью компрессора 9 в емкости - ресивере 7 создается определенное значение давление газа (сжатого воздуха) контролируемое манометром 14. По достижению заданного значения в емкости - ресивере 7 отключают компрессор 9 и перекрывают запорный вентиль 8. После подачи команды на мгновенный перепускной клапан 1 в пневматической камере 15 создается повышенное давление, за счет чего поршень, состоящий из набора металлических и резиноподобных дисковых элементов, приходит в движение и движется внутри камеры 15. При ударе поршня об ударную плиту 11 его кинетическая энергия передается ей и закрепленному на ней объекту испытаний в виде ударного воздействия, вызывая перемещение ударной плиты по направляющим 12. При ударе поршня об ударную плиту, газ с высокого давления выходит через отверстия 16. Регулировка силы удара осуществляется путем изменения значения давления газа, нагнетаемого в емкость - ресивер 7 и количеством наборных металлических элементов 2 поршня. Регулировка длительности удара осуществляется путем изменения числа наборных резиноподобных элементов 3 поршня. Также регулировка длительности удара может регулироваться количеством установленных заглушек 5 на отверстиях 16, либо степенью открытия регулировочного вентиля 4. Поскольку сама пневматическая камера 15 имеет относительно большие габариты, она может быть закреплена различными типами креплений 6 на различных основаниях 10, кроме того возможно питание нескольких пневматических камер от одного источника высокого давления через единый перепускной клапан 1. Таким образом, осуществляется возможность испытания изделий на воздействие комбинированного разнонаправленного ударного воздействия.
На основе предлагаемых решений был изготовлен и испытан опытный образец пневматического сейсмоударного стенда. Ниже приведены основные характеристики опытного образца сейсмоударного стенда:
Мощность компрессора - 1 кВт
Объем емкости-ресивера - 27 л
Максимальное давление в емкости-ресивере - 17,2 ати
Внутренний диаметр пневматической камеры - 45 мм
Длина пневматической камеры - 120 мм
Максимальный вес наборного поршня - 2,1 кг
Максимально возможная амплитуда удара - 142g
Максимально возможная длительность удара - 102 мс
Проведенные испытания подтверждают достоверность заявленного технического результата.
Источники информации принятые во внимание при составлении заявки на полезную модель
7
1. Патент №2282839, Россия, МПК G01M 7/08, опубликован 27.08.2006
7
2. Патент №2354951, Россия, МПК G01M 7/08, G01N 3/313, опубликован 10.05.2009
7
3. Патент №2438109, Россия, МПК G01M 7/08, опубликован 27.12.2011
4. 10-ceysmoudarnye-stendy.html
7
5. Заявка на изобретение №2009102068/28, Россия, МПК G01M 7/08, опубликована 27.07.2010 (прототип)