УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ НА УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ
DEVICE FOR SHOCK LOADING TESTS

Изобретение относится к испытательной технике и может быть применено в устройствах для испытания изделий на воздействие ударных ускорений в большом диапазоне параметров удара при единичном и циклическом ударах.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к изобретению является устройство для испытания на ударные нагрузки, содержащее основание для размещения испытуемого изделия, боек, который подвижно соединен с основанием, и упругие ускорители, соединенные концами с основанием и бойком (патент РФ №2025690, МПК G01M 7/08, опубл. 1994 г.).
В известном устройстве подвижное соединение выполнено в виде огибающих блоки тросов, непосредственно связанных с основанием и бойком, которые установлены на вертикальных направляющих с возможностью перемещения в противоположных направлениях и навстречу друг другу. Разгон бойка и основания осуществляется упругими ускорителями, выполненными в виде элементов растяжения, которые соединены с механизмом натяжения. Устройство содержит формирователь ударного импульса и средства для разведения основания и бойка, а также их последующего освобождения.
Известное устройство для испытания на ударные нагрузки работает следующим образом.
С помощью механизма натяжения в ускорителях создается усилие предварительного натяжения. Оно передается бойку, прижимая последний к основанию. На основании устанавливается испытуемый объект. При этом усилие от массы объекта, передаваемое трособлочной передачей к бойку, дополнительно прижимает боек к основанию. С помощью механизма разведения боек перемещается вниз, при этом основание с помощью трособлочной передачи перемещается вверх, растягивая ускорители. После достижения требуемой величины разведения боек отсоединяется от механизма разведения. Под действием ускорителей основание и боек двигаются навстречу друг другу до соударения через формирователь ударного импульса. Последний преобразует энергию удара в ударный импульс требуемой формы, длительности и ускорения.
Недостатком известного устройства для испытания на ударные нагрузки является сложность конструкции и длительность подготовки к испытаниям, что приводит к ограничению области его применения, а именно только для испытания изделий на воздействие больших ударных ускорений при одиночном ударе. Кроме этого, известное устройство представляет собой специфическую испытательную машину, имеющую большие габариты и требующую обязательное дополнительное оборудование в виде механизма разведения и последующего освобождения соударяющихся платформ.
Задачей настоящего изобретения является создание простого и мобильного устройства для испытания на ударные нагрузки, посредством которого можно с помощью статических испытательных машин проводить испытания как на циклические, так и одиночные удары.
Техническим результатом настоящего изобретения является упрощение устройства для испытания на ударные нагрузки путем исключения из конструкции нескольких функционально самостоятельных узлов с одновременной передачей их функций другому узлу устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном устройстве для испытания на ударные нагрузки, содержащем основание для размещения испытуемого изделия, боек, подвижно соединенный с основанием, и упругие ускорители, соединенные концами с основанием и бойком, согласно заявленному изобретению подвижное соединение бойка с основанием выполнено посредством упомянутых упругих ускорителей, на концах которых установлены шарниры, при этом ускорители выполнены в виде элементов сжатия и расположены наклонно относительно направления взаимодействия бойка и основания, а боек выполнен с осевым отверстием и снабжен толкателем, который установлен в упомянутом отверстии с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем.
Кроме этого, элементы сжатия выполнены в виде пружин сжатия.
По сравнению с известным устройством-прототипом вышеизложенная совокупность существенных признаков заявленного изобретения позволяет исключить из устройства механизм перемещения бойка и связанные с ним средства для разведения основания и бойка, а также их последующего освобождения и совместить в ускорителях выполнение функции перемещения бойка к основанию и обратно без дополнительного расцепления и сцепления с приводом, а также функцию придания бойку заданной энергии. Это объясняется тем, что в момент прохождения осями ускорителей положения, перпендикулярного по отношению к оси удара, проекция вектора силы, создаваемой ускорителями, на направление удара меняет знак и энергия то накапливается в ускорителях, то высвобождается в виде ударной энергии бойка, при этом ударного воздействия на верхний захват испытательной машины не происходит.
Сущность настоящего изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено устройство для испытания на ударные нагрузки с основанием, снабженным стойками (вертикальный разрез), на фиг.2 показано устройство для испытания на ударные нагрузки с основанием, имеющим центральное и периферийное отверстия (вид сбоку), на фиг.3 изображено устройство (изометрический вид).
Устройство для испытания на ударные нагрузки содержит неподвижно установленное основание 1 для размещения испытуемого изделия 2 и боек 3, установленный с возможностью перемещения относительно основания 1. Основание 1 и боек 3 подвижно соединены между собой как минимум двумя упругими ускорителями 4, которые выполнены в виде элементов сжатия, например пружин сжатия. Подвижное соединение основания 1 и бойка 3 выполнено с помощью шарниров 5, 6, которые установлены соответственно на нижнем и верхнем концах упругих ускорителей 4. Основание 1 может быть выполнено со стойками 7 (фиг.1) или с центральным отверстием для прохода бойка 3 и периферийными отверстиями для установки шарниров 5 (фиг.2). Упругие ускорители 4 установлены наклонно относительно направления взаимодействия бойка 3 и основания 1. Боек 3 имеет осевое отверстие и снабжен толкателем 8, который выполнен с верхним и нижним фланцами и установлен в упомянутом отверстии с возможностью возвратно-поступательного перемещения в нем. Толкатель 8 подпружинен относительно бойка 3 с помощью пружины 9. Свободный конец толкателя 8 выполнен с возможностью подсоединения к внешнему линейному приводу, например к статической испытательной машине (на чертеже не показано). Устройство снабжено формирователем 10 ударного импульса. Формирователь 10 ударного импульса может быть установлен непосредственно на основании 1 напротив бойка 3 или закреплен непосредственно на бойке 3 (на чертеже не показано). В первом случае испытуемое изделие 2 установлено на формирователе 10 ударного импульса, а во втором случае испытуемое изделие 2 установлено непосредственно на основании 1.
Устройство для испытания на ударные нагрузки работает следующим образом.
В случае использования в качестве внешнего линейного привода статической испытательной машины основание 1 закрепляют на неподвижном захвате испытательной машины. Свободный конец толкателя 3 закрепляют в подвижном захвате испытательной машины. На основании 1 напротив бойка 3 размещают формирователь 10 ударного импульса, на котором устанавливают испытуемое изделие 2. Подвижный захват статической испытательной машины подает толкатель 8 в направлении основания 1. Верхний фланец толкателя 8 через пружину 9 воздействует на боек 3, который перемещается в направлении основания 1. При этом упругие ускорители 4 (пружины) сжимаются с накоплением потенциальной энергии упругих деформаций, при этом концы пружин 4 поворачиваются в шарнирах 5 в направлении основания 1. Боек 3 опускается ниже к основанию 1. В момент пересечения торцом бойка 3 плоскости, проходящей через оси шарниров 5, пружины 4 преобразуют потенциальную энергию в кинетическую энергию бойка 3. При этом боек 3 ускоренно перемещается по толкателю 8 к основанию 1 до столкновения с испытуемым изделием 2. В момент столкновения бойка 3 с испытуемым изделием 2 боек 3 воздействует на изделие 2 с кинетической энергией, приданной ему пружинами 4. После совершения удара испытательная машина перемещает толкатель 8 вверх в направлении от основания 1. При этом нижний фланец толкателя 8 захватывает боек 3 и увлекает его от основания 1, преодолевая сопротивление пружин 4. В момент пересечения торцом бойка 3 плоскости, проходящей через оси шарниров 5, пружины 4 преобразуют потенциальную энергию в кинетическую энергию разгона бойка 3 вверх в направлении от основания 1. Ударное воздействие бойка 3 на испытательную машину гасится пружиной 9. Для осуществления циклического ударного воздействия на испытуемое изделие 2 испытательная машина перемещает толкатель 8 к основанию 1 необходимое число раз.