СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УСТРОЙСТВ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
TEST BENCH FOR TESTING IMPACT DEVICES

Изобретение относится к средствам для исследования работоспособности устройств ударного действия, в частности к ударным стендам.
Известны устройства аналогичного назначения, например а.с. СССР №681158
(1970 г.), №905392 (1981 г.). Известен также стенд по а.с. СССР №501133 (1976 г.), включающий станину и энергопоглотитель, содержащий упругую мембрану и цилиндр с расположенным по оси исследуемого устройства поршнем, снабженным дроссельным отверстием.
Однако данный стенд не имеет устройства для возврата поршня в исходное положение после удара и поэтому позволяет регистрировать только одиночные удары.
Кроме того, противодействующая удару сила сопротивления, приложенная к поршню, переменна во времени, вследствие того, что площадь дроссельного отверстия не изменяется в процессе испытаний.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стенд по а.с.SU №1652463 (1991 г.), выбранный в качестве прототипа. Известный стенд включает жесткое основание с упором, станину с узлом крепления испытуемого устройства, первый упругоэластичный амортизатор, расположенный между станиной и упором жесткого основания, испытуемое устройство с ударником, поглотитель энергии, масса которого больше массы ударника, выполненный в виде имеющей газовую полость вытеснительной камеры, сообщенной посредством соединительных каналов в корпусе поглотителя с закрытой по торцам крышками цилиндрической камерой, в полости которой размещен ступенчатый полый поршень, второй упругоэластичный амортизатор, установленный между станиной и поглотителем энергии. Поглотитель энергии снабжен иглой, имеющей профилированную внешнюю поверхность, установленной в корпусе поглотителя со стороны вытеснительной камеры соосно со ступенчатым полым поршнем с возможностью фиксированного осевого перемещения относительно последнего, при этом ступенчатый полый поршень имеет на внутренней поверхности кольцевой выступ, который образует с внешней профилированной поверхностью иглы первую кольцевую дросселирующую щель при смещении ступенчатого полого поршня в процессе ударного воздействия бойка, а на крышке цилиндрической камеры, расположенной со стороны ступенчатого полого поршня, выполнена кольцевая проточка, которая образует с боковой поверхностью большей ступени ступенчатого полого поршня вторую дросселирующую щель. Кроме того, стенд снабжен ресивером, связанным с газовой полостью вытеснительной камеры. Кроме того, игла имеет осевой канал с размещенным в нем датчиком давления, связанным с регистрирующей аппаратурой.
Таким образом, известное устройство содержит жесткое основание с упором, подвижную вдоль оси станину с узлом крепления испытываемого устройства, и установленный на направляющих станины подвижный поглотитель энергии в виде массивного корпуса с катками, внутри которого выполнены постоянно сообщенные между собой вытеснительная камера с газовой полостью и заполненная жидкостью цилиндрическая камера, в которой размещен цилиндр с установленным в его полости ступенчатым поршнем, выступающий наружу меньший по диаметру конец которого взаимодействует с ударником, а на торце другого конца, расположенного в цилиндрической камере, образована коаксиальная расточка с кольцевым выступом на внутренней боковой поверхности, в которую входит неподвижная игла с профилированной боковой поверхностью.
Известное устройство предназначено для многоцикловых испытаний ударных устройств с большой энергией удара (50-200 кДж). Для испытания ударных устройств с энергией до 10 кДж применение данного устройства нецелесообразно из-за конструктивной сложности и металлоемкости.
Недостатком известного устройства является сложность конструкции и значительная масса устройства.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является упрощение конструкции и снижение массы устройства.
Для решения поставленной задачи сущность изобретения состоит в том, что в отличие от известного стенда для испытания ударных устройств (устройств ударного действия), содержащего жесткое основание с упором, контактирующую с упором через упругоэластичный буфер подвижную станину с неподвижно закрепленными на ней испытываемым ударным устройством и поглотителем энергии, содержащим подвижный вдоль оси полый ступенчатый поршень с кольцевым выступом с выступающим наружу концом, другой конец которого размещен в полости, заполненной жидкостью, согласно изобретению в корпусе поглотителя энергии размещены две расположенные одна над другой герметичные камеры. Верхняя, частично заполненная жидкостью и сжатым газом, камера по каналам в корпусе через кольцевую дроссельную щель - постоянно и через обратный клапан - периодически сообщена с целиком заполненной жидкостью нижней камерой с подвижным в ней вдоль оси ступенчатым поршнем, один конец которого постоянно размещен внутри камеры, а другой конец, выступающий наружу через расточку в днище камеры, обращен в сторону испытуемого устройства. При этом в резьбовом отверстии противолежащего днища закреплена игла, совместно с данным днищем образующая упомянутую дроссельную щель.
Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, заключается в упрощении устройства и уменьшении его массы.
Изобретение поясняется чертежами.
На фиг.1 представлен общий вид испытательного стенда, на фиг.2 представлен поглотитель энергии в разрезе.
Стенд состоит (см. фиг.1) из станины 1, на которой жестко закреплены испытываемое ударное устройство 2 и поглотитель энергии 3. Станина 1 подвижно установлена на жестком основании 4, имеющем выступ 5. Между торцом станины 1 и упомянутым выступом 5 основания 4 установлен упругоэластичный амортизатор 6.
На фиг.2 представлен поглотитель энергии 3 в разрезе. В нижней части корпуса 7 поглотителя энергии 3 выполнена расточка 8, в направляющих которой подвижно вдоль оси установлен пустотелый поршень 9 с кольцевым выступом 10 в средней части. Один конец поршня 9 выступает наружу, а его другой конец входит в соосную с расточкой 8 вытеснительную камеру 11, в глухом днище которой размещены обратный клапан 12 с пружиной 13 и снабженная резьбой игла 14 с осевым сквозным отверстием 15, посредством которого заполненная жидкостью вытеснительная камера 11 сообщается с датчиком давления 16, закрепленным на торце иглы 14.
Кроме того, вытеснительная камера 11 через отверстие 17, дроссельную кольцевую щель между боковыми поверхностями этого отверстия и иглы 14, по каналам 18, 19 и 20 сообщается с верхней камерой 21, заполненной жидкостью до уровня, определяемого отверстием 22. Свободный объем верхней камеры 21 заполнен сжатым до заданного давления газом.
При открытом обратном клапане 12 вытеснительная камера 11 с верхней камерой 21 сообщается как через вышеупомянутые каналы 18, 19 и 20, так и через отверстие 23. Для заполнения верхней камеры 21 жидкостью и сжатым газом служат снабженное пробкой отверстие 24 и кран 25. Уплотнение 26 служит для предотвращения утечек жидкости из камер 11 и 21 поглотителя энергии.
Устройство работает следующим образом.
В исходном положении поршень 9 под действием давления сжатого газа на его торец, расположенный в камере 11, занимает крайнее правое (по чертежу) положение, упираясь кольцевым выступом 10 в днище расточки 8. Обратный клапан 12 под действием пружины 13 прижат к глухому днищу вытеснительной камеры 11, исключая сообщение последней по отверстиям 23 с верхней камерой 21. При этом вытеснительная камера 11 сообщается с верхней камерой 21 через отверстие 17, кольцевую дроссельную щель между отверстием 17 и иглой 14 по каналам 18, 19 и 20. Датчик давления 16 сообщен с полостью вытеснительной камеры 11 отверстием 15.
Совершая рабочий ход, боек испытуемого ударного устройства 2 в конце своего хода наносит удар по торцу поршня 9, выступающего из поглотителя энергии 3 наружу. В результате взаимодействия с бойком поршень 9 приходит в движение и его противоположный конец входит в полость камеры 11, вытесняя из нее жидкость в верхнюю камеру 21 через кольцевую дроссельную щель.
Вследствие большого гидравлического сопротивления упомянутой щели в вытеснительной камере 11 возрастает давление жидкости, в соответствии с выражением:
ж
где: υ - скорость истечения жидкости через щель;
γ - плотность жидкости;
g - ускорение силы тяжести.
Скорость истечения жидкости через щель в свою очередь определяется соотношением:
n
где: υ - скорость движения поршня 9;
n
F - площадь сечения поршня;
щ
F - площадь щели.
Под действием упомянутого давления происходит поглощение кинетической энергии поршня 9 и его торможение до полной остановки.
Регулируя ширину щели путем осевого перемещения иглы 14 посредством резьбы, можно заданным образом изменять давление жидкости в вытеснительной камере 11, тем самым изменяя действующую на поршень 9 и находящийся в контакте с ним боек противодействующую силу. После остановки боек испытуемого устройства совершает холостой ход в обратном направлении, освобождая поршень 9, который под действием давления газа в верхней полости 21 возвращается в исходное положение. При этом между полостями 21 и 11 возникает перепад давления жидкости, вследствие чего открывается обратный клапан 12 и жидкость поступает в нижнюю камеру не только через упомянутую щель, но и по отверстиям 23, имеющим значительно большую площадь сечения.
При соударении бойка с поршнем 9 такая же по величине сила торможения действует и на станину 1 устройства. Под действием этой силы станина 1 с установленным на ней ударным устройством 2 и поглотителем энергии 3 перемещается в направлении движения бойка, сжимая упругоэластичный амортизатор 6, установленный между торцом станины 1 и выступом 5 основания 4.
Вследствие этого на торце станины 1 возникает противодействующая реакция, под действием которой она затормаживается и останавливается. В этот момент амортизатор 6 максимально сжат. Под действием упругой силы сжатого амортизатора станина стенда возвращается в исходное положение. Вследствие малой жесткости амортизатора 6 сила, действующая на упор 5 основания, в несколько раз меньше силы, возникающей в месте соударения бойка и поршня 9. Благодаря этому стенд может быть размещен даже на лабораторном столе.
Таким образом, применение изобретения позволит упростить конструкцию стенда и уменьшить его массу. При этом улучшаются условия труда и эксплуатации стенда, а также удобство работы. Стенд пригоден для многоцикловых испытаний устройств ударного действия как в производственных, так и в лабораторных условиях.