СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ГИДРОДОМКРАТОВ СТАРТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ПРИ НАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ НАГРУЖЕНИЯ

Полезная модель относится к испытательной технике, в частности, к стендам для испытаний силового гидропневмооборудования при натурных условиях нагружения, предназначенного для использования на стартовых ракетных комплексах, и может быть использована при испытаниях гидродомкратов различных типоразмеров.
В состав стартового комплекса входят опорные фермы, верхняя кабель-мачта и мачта обслуживания. Во время подготовки к старту эти элементы переводятся из исходного состояния (наклонного) в рабочее (вертикальное) путем поворота вокруг своих осей вращения за счет усилий, создаваемых гидродомкратами. Максимальные усилия, создаваемые гидродомкратами опорных ферм и мачты обслуживания стартового комплекса, достигают величины порядка 45 тс при величине рабочего хода его плунжера относительно нижней опоры гидродомкрата около 1 м.
Для определения работоспособности такого гидрооборудования, в том числе и вновь разрабатываемого, необходимо провести его стендовые испытания при натурных условиях нагружения.
Известен стенд для испытаний гидродомкратов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения, содержащий силовой каркас со средством создания усилия нагружения на испытываемый гидродомкрат, при этом на силовом каркасе закреплены узлы крепления опор испытываемого гидродомкрата (см. Стенд СМ336. Комплект чертежей №СМ336.Сб00.ВО, - М., КБОМ, 1972.-27 с).
Габариты известного стенда составляют: высота - 6 900 мм, размеры в плане 9 500 мм (максимальный) × 4 200 мм. Известный стенд с такими габаритами позволяет проводить испытания определенной номенклатуры и типоразмеров гидродомкратов стартовых комплексов при условиях, приближенных к натурным.
На фиг.1 представлен общий вид стенда для испытаний гидродомкратов стартового комплекса, а на фиг.2 - вид А на стенд на фиг.1.
В известном стенде основным элементом, обеспечивающим создание силы нагружения на испытываемый гидродомкрат (на чертеже показан пунктиром), является коромысло 1 с неравными плечами, установленное в подшипниковых узлах 2 на вертикальных колоннах 3. Стенд позволяет проводить испытания одновременно двух гидродомкратов 4. Для обеспечения испытаний гидродомкратов 4 на коромысле 1 закреплены узлы крепления верхних опор 5 гидродомкратов 4, а узлы крепления их нижних опор 6 закреплены на опорах 7, установленных на основании стенда.
Для испытания гидродомкратов 4 на разных концах коромысла 1 устанавливают комплекты грузов 8 и 9 (средство нагружения), обеспечивающих заданные инерциальные и моментные характеристики нагружения гидродомкратов 4. При этом на нижнем конце коромысла 1 закреплен упор 10, взаимодействующий с замком 11, обеспечивающим фиксацию коромысла 1 во взведенном положении.
Испытания гидродомкратов 4 осуществляются следующим образом.
В исходном состоянии коромысло 1 находится в вертикальном положении с подсоединными к его верхним 5 опорам технологическими гидродомкратами, нижние опоры 6 которых установлены на основании стенда. При этом упор 10 взаимодействует с замком 11, а коромысло 1 зафиксировано во взведенном положении. После этого технологические гидродомкраты демонтируют, а на их место устанавливают испытываемые гидродомкраты 4. К штуцерам рабочих и штоковых полостей гидродомкратов 4 подстыковывают гидравлическую систему стенда (на чертеже условно не показана), после чего штоки испытываемых гидродомкратов 4 выдвигают до упора в узлы крепления верхних опор 5, закрепленные на коромысле 1.
После открытия замка 11 коромысло 1 освобождается и под воздействием статического момента, создаваемого комплектом грузов 8 и 9, нагружает штоки испытываемых гидродомкратов 4 через верхние опоры 5, при этом рабочие полости гидродомкратов 4 открывают для слива рабочей жидкости, а штоковые - для всасывания. Под воздействием статического момента, создаваемого комплектом грузов 8 и 9, коромысло 1 поворачивается по часовой стрелке, перемещая штоки испытываемых гидродомкратов 4.
После перемещения штоков испытываемых гидродомкратов 4 в крайнее нижнее положение в его рабочие полости подают рабочую жидкость под давлением, а штоковые полости открывают для слива рабочей жидкости, и коромысло 1 под воздействием усилия испытываемых гидродомкратов 4 поворачивается против часовой стрелки до крайнего верхнего положения штоков испытываемых гидродомкратов 4.
Далее цикл нагружения повторяется. Испытания гидродомкратов проводятся до 50 рабочих циклов нагружения.
Недостатки известного стенда для испытаний силовых гидродомкратов стартового комплекса заключаются в следующем:
1. Поскольку известный стенд имеет определенные габариты (был создан для испытания гидродомкратов, создающих усилие 20 тс), которые в целом и определяют создание в определенном диапазоне заданных усилий на испытываемое оборудование при сохранении прочности конструкции стенда и его элементов, то он не позволяет испытывать вновь созданные образцы гидродомкратов большой мощности - 45 тс.
2. Кроме того, другим недостатком известного стенда является то, что он представляет собой большое сооружение со следующими габаритами: высота 6900 мм, размеры в плане 9500 мм × 4200 мм, и весом (со сменным технологическим оборудованием) более 65 тс. Это в целом усложняет его обслуживание и эксплуатацию. Для испытаний новых гидродомкратов разных типоразмеров необходимо изготавливать дополнительные элементы, обеспечивающие крепление испытываемого оборудования на стенде. Это приводит к дополнительным материальным затратам и увеличивает сроки испытания гидрооборудования.
Техническая задача, решаемая полезной моделью, заключается в создании стенда для испытания гидродомкратов в широком диапазоне заданных значений усилий нагружения, упрощении конструкции стенда и упрощении его обслуживания и эксплуатации.
Эта задача решается тем, что в известном стенде для испытаний гидродомкратов стартовых комплексов при натурных условиях нагружения, содержащем силовой каркас со средством создания усилия нагружения на испытываемый гидродомкрат, при этом на силовом каркасе закреплены узлы крепления опор испытываемого гидродомкрата, согласно полезной модели в качестве средства создания усилия нагружения на испытываемый гидродомкрат используют нагружающий гидродомкрат, а силовой каркас выполнен в виде рамы, установленной горизонтально на опорах и включающей поперечные траверсы и продольные балки, в средней части которых вертикально закреплены кронштейны, свободные концы которых соединены осью, на которой одним концом закреплен с возможностью вращения рычаг, на другом конце которого на разных сторонах закреплены узлы для крепления штоковых опор нагружающего и испытываемого гидродомкратов, а узлы крепления их задних опор закреплены на разных поперечных траверсах и расположены в одной горизонтальной плоскости, при этом расстояние от оси вращения рычага до оси вращения узла крепления штоковой опоры испытываемого гидродомкрата равно расстоянию от оси вращения опорной фермы до оси вращения узла крепления штоковой опоры гидродомкрата в натурных условиях.
Кроме того, рычаг жестко соединен с осью, концы которой установлены в подшипниковых узлах на концах кронштейнов.
Стенд может быть снабжен вторым нагружающим гидродомкратом, узлы крепления опор которого закреплены на поперечной траверсе и рычаге, при этом второй нагружающий гидродомкрат размещен в одной плоскости с первым нагружающим гидродомкратом, их оси параллельны и они расположены симметрично относительно оси испытываемого гидродомкрата.
Причем кронштейны на продольных балках могут быть установлены вертикально вниз или вертикально вверх относительно силовой рамы.
На фиг.3 изображен вид сверху стенда для испытаний гидродомкратов стартового комплекса при натурных условиях нагружения, а на фиг.4. - сечение А-А стенда на фиг.3.
Стенд содержит силовую раму 1, установленную горизонтально на вертикальных опорах-стойках 2. Рама 1 выполнена из 2-х усиленных продольных балок 3 и 4, концы которых соединены усиленными поперечными траверсами 5 и 6. В средней части продольных балок 3 и 4 закреплены вертикально вниз кронштейны 7, свободные концы которых соединены осью 8. Ось 8 установлена в кронштейнах 7 в подшипниковых узлах с возможностью вращения. На оси 8 установлен рычаг 9 с закрепленными в его верхней части на разных сторонах узлами для крепления передних (штоковых) опор 10 и 11 двух нагружающих 12 и одного испытываемого 13 гидро домкратов соответственно. Гидродомкраты 12 размещены в одной плоскости, оси их параллельны и они расположены симметрично относительно испытываемого гидродомкрата 13. При этом расстояние от оси вращения рычага 9 до оси вращения узла крепления штоковой опоры 11 испытываемого гидродомкрата 12 равно расстоянию от оси вращения опорной фермы до оси вращения узла крепления штоковой опоры гидродомкрата в натурных условиях. Задние опоры 14 и 15 цилиндров гидродомкратов 12 и 13 закреплены на узлах крепления, установленных на поперечных траверсах 5 и 6 соответственно. При этом оси задних опор 14 и 15 гидродомкратов 12 и 13 размещены в одной горизонтальной плоскости. Углы наклона задней опоры 15 и передней опоры (штоковой) 11 испытываемого гидроцилиндра 13 в начальный момент равны соответствующим углам наклона опор гидродомкрата на стартовом комплексе в исходном положении.
Равенство расстояния от оси вращения рычага до оси вращения узла крепления штоковой опоры испытываемого гидродомкрата расстоянию от оси вращения опорной фермы до оси вращения узла крепления штоковой опоры гидродомкрата в натурных условиях обеспечивает кинематически натурное нагружение испытываемого изделия на стенде в процессе всего испытания.
Нагружающие гидродомкраты выбираются с характеристиками, обеспечивающими создание рабочего усилия испытываемого гидродомкрата до 80 тс, а ход их штоков и расстояние расположения их верхних (штоковых опор) на рычаге должен обеспечивать требуемую величину рабочего хода штока испытываемого гидродомкрата.
В состав гидравлической системы стенда (на чертеже условно не показана) входят: емкость с рабочей жидкостью, источник высокого давления - объемный насос шестеренчатого типа, фильтр, запорно-регулирующая арматура, манометры и система трубопроводов.
В конструкции стенда используются два нагружающих гидродомкрата 12, что обеспечивает испытания гидродомкратов 13 в широком диапазоне усилий нагружения, которые регулируются заданной программой изменения проходных сечений в магистралях сброса давления рабочей жидкости из рабочих полостей нагружающих гидродомкратов.
Габариты стенда: длина 6080 мм, ширина 1510 мм, высота 1340 мм; вес (без гидросистемы) 4,1 тс.
Принимая во внимание такие габариты стенда, и, в частности, высоту (1,34 м), упрощается его обслуживание и эксплуатация. Отсутствие многотонного коромысла с грузами, используемого для нагружения испытываемого гидроцилиндра заданными усилиями, и использование в качестве нагружающего устройства гидродомкратов повышает надежность работы предлагаемого стенда в широком диапазоне усилий нагружения.
Испытание гидродомкрата на предложенном стенде осуществляется следующим образом.
Исходное положение отдельных элементов и узлов стенда. Испытываемый домкрат 13 установлен на стенд и закреплен в узлах крепления передней (штоковой) и задней опор 11 и 15 соответственно. Штоки нагружающих гидродомкратов 12 выдвинуты, шток испытываемого гидродомкрата 13 находится в крайнем положении (полностью размещен в цилиндре).
От гидравлической системы стенда давление в рабочей полости испытываемого гидродомкрата 13 доводят до заданной в Технических условиях на испытания величины путем регулировки гидравлического сопротивления его сливной магистрали. Далее открывается регулирующая арматура на магистрали, соединяющей рабочие полости нагружающих гидродомкратов 12 с емкостью с рабочей жидкостью. При этом происходит рабочий ход испытываемого гидродомкрата 13, сопровождающийся поворотом головки штока в опоре 11. Величина давления в рабочей полости испытываемого гидродомкрата 13 регулируется арматурой в соответствии с заданным законом изменения по перемещению штока.
В процессе испытаний штоковые полости испытываемого 13 и нагружающих 12 гидродомкратов соединены с емкостью с рабочей жидкостью.
При достижении штоком испытываемого гидродомкрата 13 крайнего выдвинутого положения создание давления в его рабочей полости прекращают, а затем рабочую жидкость из нее сбрасывают в емкость с рабочей жидкостью. При этом в рабочие полости нагружающих домкратов 12 подают рабочую жидкость под необходимым давлением, штоки нагружающих гидродомкратов 12 выдвигаются, переводя элементы и узлы стенда и испытываемого гидродомкрата 13 в исходное положение.
Описанный цикл нагружения повторяется в соответствии с требованиями Технических условий на испытания.
Таким образом, использование полезной модели обеспечивает в процессе испытания гидродомкратов условия нагружения, соответствующие натурным в широком диапазоне усилий нагружения.
Защита испытательного и испытываемого оборудования в процессе нагружения обеспечивается тем, что максимальное выдвижение штока испытываемого гидродомкрата ограничено ходом штоков нагружающих гидродомкратов, а величина максимального давления в рабочей полости испытываемого гидродомкрата ограничена предохранительным клапаном, расположенным на нагнетательной магистрали гидравлической системы.
Использование полезной модели позволит проводить испытания гидродомкратов в широком диапазоне заданных значений усилий нагружения. Кроме того, упрощается конструкция стенда, его обслуживание и эксплуатация.