УСТРОЙСТВО С ФИКСИРУЮЩИМИ ЭЛЕМЕНТАМИ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ
DEVICE WITH FIXING ELEMENTS FOR MECHANICAL TESTING

Устройство для механических испытаний изделий относится к средствам для испытаний различных приборов и устройств на вибростендах, на стендах ударных нагрузок, на центрифугах и пр.
Почти всегда установка изделий в устройство для проведения испытаний является трудоемким процессом из-за возможного большого веса, нестандартной формы испытываемых изделий, высоких требований к надежности крепежа и, как следствие, из-за наличия дополнительных крепежных элементов на корпусах изделий и в устройствах для проведения механических испытаний, которые требуют совмещения друг с другом.
Известно устройство для механических испытаний в виде рамы с фиксатором и тремя пазами через 45 градусов, что сокращает трудоемкость при предустановке испытуемого изделия для проведения вибрационных испытаний по различным направлениям действия усилия [1].
Недостатком данного решения является, то, что в нем не описаны элементы, обеспечивающие начальную установку и крепление изделия в устройстве для испытаний.
Для проведения испытаний изделия необходимы приспособления, обеспечивающие установку и крепление этого изделия на испытательном стенде, желательно максимально соответствующие его креплению в аппаратуре применения.
Поэтому достаточно часто для проведения испытаний на испытываемое изделие устанавливают технологические ручки, держатели и пр.
Это обеспечивает возможность прочного закрепления такого корпуса в устройствах для проведения механических испытаний.
Наиболее близким к предлагаемому устройству является устройство для виброиспытаний радиоэлектронного блока [2] в виде короба, на опорной плите которого установлены штифты и сделаны отверстия для крепления испытуемого радиоэлектронного прибора.
Недостатками этого устройств являются трудоемкость установки испытуемого радиоэлектронного блока на оснастку, особенно в случае большого веса испытуемого изделия. По существу происходит «слепая» установка радиоэлектронного блока на штифты и отверстия для его крепления.
Техническим результатом, достигаемым в предлагаемом изобретении, являются уменьшение трудоемкости установки испытуемого изделия за счет повышения точности установки.
Точность установки обеспечивает также сохранность оснастки при размещении в ней изделия большой массы.
Дополнительным техническим результатом является повышение надежности крепежа испытываемого изделия.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в устройстве для механических испытаний в виде короба с опорной плитой, на которой установлены штифты и сделаны отверстия для крепления, дополнительно на опорной плите установлены фиксирующие элементы.
На фиг. 1а и 1б представлено устройство для механических испытаний изделия с ручкой.
Устройство для механических испытаний изделия имеет короб 1-1, съемную крышку 1-2, устанавливаемую на верхней торцевой части короба и крепящуюся к нему, например, болтами и опорную плиту 1-3, являющейся нижней гранью короба.
На поверхности опорной плиты 1-3 расположены штифты 1-4, на которые устанавливается испытываемое изделие.
Испытываемое изделие может крепиться на опорную плиту с помощью резьбового соединения, например, болтов, 1-5 и 1-5'.
На корпусе 1-7 испытываемого изделия установлены ручки 1-8 для удобства установки в короб и работы с испытываемым изделием и крепежные элементы, например, болты.
На поверхности опорной плиты установлены фиксирующие элементы 1-6.
Фиксирующие элементы состоят из раструбной (1-12), центрирующей (1-11) и стабилизирующей (1-10) частей. Основания (1-9) фиксирующих элементов крепятся на опорную плиту.
Фиксирующие элементы расположены так, что при размещении ручки 1-8 над основанием 1-9 в стабилизирующей части 1-10 фиксирующего элемента, штифты 1-4 на опорной плите и болты 1-5 на корпусе изделия совпадают с сопрягаемыми отверстиями в опорной плите и в корпусе этого испытываемого изделия.
Оси X и Y указаны стрелками на фиг. 1а и фиг. 1б. Ориентирование изделия при установке производится вдоль этих осей.
Количество штифтов и отверстий зависит от особенности конструкции, веса испытываемого изделия и требований к крепежу.
Для реализации требуемой точности установки испытываемого изделия и обеспечения надежности его крепежа, фиксирующих элементов может быть два или более.
Фиксирующий элемент выполнен в виде детали, форма которой может быть описана как вилка с двумя зубцами, верхние части одного из которых расположены под углом к основанию вилки.
Описание конструкции фиксирующего элемента приводится на основании фиг. 2а и 2б.
Грань 2-1 является основанием подковообразного фиксирующего элемента, сопрягаемая с опорной плитой.
Пространство между гранями 2-2 и 2-3 является стабилизирующей частью фиксирующего элемента в направлении оси X.
Грани 2-5 и 2-6 расположены под углом к основанию фиксирующего элемента, образуя раструбную часть в направлении оси X фиксирующего элемента.
Пространство между внутренними гранями 2-6 и 2-7 образует центрирующую часть фиксирующего элемента в направлении оси X.
Грани 2-8 и 2-9 формируют стабилизирующую часть фиксирующего элемента, в направлении оси Y.
Грани 2-10 и 2-11 расположены под углом к основанию фиксирующего элемента, формируя раструбную часть фиксирующего элемента вдоль оси Y.
Грани 2-12 и 2-13 формируют центрирующую часть фиксирующего элемента в направлении оси Y.
Фиксирующий элемент изготавливается из монолитной заготовки, что обеспечивает его прочность.
Длина основания фиксирующего элемента составляет 10-30% от общей длины его ребер.
Толщина ребер 2-2 и 2-3 стабилизирующей части фиксирующего элемента может составлять 5-10% от их общей длины 1, толщина ребер раструбной части фиксирующего элемента может составлять 0,2-3% от общей длины.
Соотношения размеров длины и толщины ребер фиксирующего элемента определяются конструкцией и массой испытываемого изделия.
Отношение длины наклонной части ребер и их толщины к общей длине ребер и к длине основания фиксирующего элемента, то есть размеры раструбной и стабилизирующей частей фиксирующего элемента определяется прочностью, требуемой для захвата и стабилизации устанавливаемого изделия с учетом его размеров и массы.
Если расстояние между ребрами 2-2 и 2-3 соответствует толщине ручки, то эта часть фиксирующего элемента обеспечивает точное совмещение ручки испытываемого изделия с центром стабилизирующей части фиксирующего элемента. Однако из-за инерционности устанавливаемого изделия предусмотрены некоторые допуска размеров и размещения элементов устройства для испытаний.
Соотношение этих размеров показано на фиг. 1а и фиг. 1б.
Из рисунка 1а видно, что разница между шириной (С) центрирующей части фиксирующего элемента и шириной (D) ручки, расположенной в ней, меньше радиуса штифта (d/2), а максимальный размер (В) раструбной части фиксирующего элемента больше, чем удвоенное расстояние (А) от внутренней грани короба, с которой сопряжен фиксирующий элемент, до наружной поверхности ручки испытываемого изделия.
Такое соотношение размеров обеспечивает ориентацию испытываемого изделия с ручкой вдоль оси X.
Из фиг. 1б видно, что разница между внутренним размером ручки (Н) и размером (G) между центрирующими частями фиксирующих элементов меньше радиуса штифта (d/2), а полусумма наружного (F) и внутреннего (Н) размеров ручки больше суммы размеров (J) между раструбами в минимальных частях фиксирующих элементов и расстоянием (Е) от внутренней грани короба до раструбом в минимальной части фиксирующего элемента.
Такое соотношение размеров обеспечивает ориентацию испытываемого изделия с ручкой вдоль оси Y.
Соотношение размеров элементов устройства для испытаний обеспечивает корректную установку и стабилизацию движущегося массивного изделия, обладающего определенной инерционностью.
Установка в устройство для механических испытаний изделия и его функционирование осуществляется следующим образом.
Испытываемое изделие, например, с помощью электрического тельфера с чалочным приспособлением, опускается в короб.
Воронкообразная раструбная часть фиксирующего элемента обеспечивает попадание ручки корпуса испытываемого изделия в фиксирующее устройство в процессе установки в устройство для испытаний изделия.
Центрирующая часть фиксирующего элемента обеспечивает центровку изделия в устройстве.
С целью обеспечения точной установки испытываемого изделия на крепежные штифты 1-4 при спуске его в короб 1-1 обеспечивается размещение ручки 1-8 в фиксирующих элементах 1-6. На первоначальном этапе спуска изделия в короб 1-1 ручка 1-8 без дополнительных усилий размещается в раструбных частях фиксирующих элементов. При дальнейшем спуске изделия в короб 1-1 ручка размещается в центрирующих и стабилизирующих частях фиксирующих элементов последовательно. Это обеспечивает совпадение отверстий в корпусе изделия с крепежными штифтами 1-4, а отверстий в опорной плите с болтами 1-5 и 1-5' на корпусе изделия. В результате происходит точная посадка изделия на штифты 1-4 опорной плиты 1-3.
Процесс установки изделия контролируется визуально через отверстия в боковых гранях короба 1-1. Контроль положения ручки 1-8 просто и однозначно позволяет провести визуальный контроль установки испытываемого изделия в устройство для механических испытаний с фиксирующими элементами.
Затем устанавливают съемную крышку 1-2 и фиксируют ее положение на коробе 1-1 крепежными элементами.
Помимо снижения трудоемкости установки изделия, фиксирующие элементы обеспечивают дополнительную фиксацию испытываемого изделия в устройстве для проведения испытаний.
Далее, собранное модернизированное устройство с испытываемым изделием крепится к столу стенда.
Таким образом, фиксирующее устройство позволяет без дополнительных трудоемких затрат обеспечить точную установку испытываемого изделия в устройство для испытаний, сохранив оснастку без повреждений и обеспечив дополнительную фиксацию.
Предлагаемый способ установки массивных элементов весьма эффективен для установки их в любую оснастку с монтажными элементами.
Источники известности
1. Патент №176224, 10.04.2017, G01M 7/02;
2. Патент №181023, 03.07.2017.G01M 7/02.