Устройство для исследования динамических характеристик тонкостенных элементов конструкции

(Ю 601 М 0 ЕТ СССРИ ОТКРЫТИЙ САНИ йу -.,;1 Ус р,Е Е ИСВИДЕТ ТВ ТОРСН 4 й ф 3 4 Ф.1 госуддРственный нпо дЕлдм изОБРетени(56) 1. Сборник промышленных каталогов фирмы "Брюль и Къер", прибор 32042. Физика быстропротекающих процессов, Под ред. Н.А. Златина, т. 11.(54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОНКО"СТЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ, содержащее разгонное устройство, включающее толкатель, пружинный привод испусковой механизм, а также ствол,ударник и регистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с цельюполучения равномерного спектра возбуждаемых акустических колебаний в широком диапазоне частот при обеспечении возможности проведения натурныхисследований с широким классом объек-.тов, на стволе выполнены продольныесквозные пазы и он снабжен пружинными контактами в виде полос, уста"новленных вдоль образующих стволана его внутренней поверхности междутолкателем, снабженным ограничителемхода, и выходным отверстием ствола,снабженным ограничителем хода ударника, а ударник выполнен в виде полой замкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки сЬ сферическимнаконечником из упруго-деформируемого материала с токопроводящим покрытием.54700 5 10 15 55 1 10Изобретение относится к экспери"ментальной технике, предназначеннойдля исследования динамических характеристик конструкции, и можетбыть использовано для определениядинамических (частотных) характеристик тонкостенных элементов конструк"ции летательного аппарата.Известно устройство для возбуждения упругих колебаний, Прибор с ударными молоточками снабжен приводныммеханизмом, содержащим синхронныйэлектродвигатель с автоматическимпуском, зубчатые передачи и кулацковый вал, Кулачковый механиэ преобразует вращательное движение вала впрямолинейное возвратно-поступательное движение пяти молотков, Молоткиимеют сменные головки (стальные ирезиновые). Частота 10 ударов в секунду, свободный вертикальный ход40 мм, скорость удара 885 мм/с Г 1 1,Известны устройства для созданияимпульсной нагрузки, например, баллистическое устройство2 3,Во всех средствах возбуждения колебаний, предназначенных для исследования динамических характеристик, всегда стремятся добиться возможно большего диапазона частот, в котором возбуждающее воздействие постоянно илимало меняется (равномерность спектравозбуждающих воздействий).Одним иэ современных способов достижения достаточно равномерногоспектра возбуждения при исследованиидинамических (в частности, частотных)характеристик является возбуждениеимпульсом. При этом, цем короче импульсы, тем равномернее спектр. Преимуществом импульсного метода является кратковременность и простота эксперимента 3,3. Наиболее близким к предлагаемомуэпо технической сущности, и достигаемому результату является устройство, содержащее два источника тока, соединенный с ними соленоид, ударник, выполненный с возможностью перемещения вдоль сквозного отверстия соленоида, и регистратор, Ударник снабжен кон-" тактным пояском из магнитомягкого материала, соединенным с ним контактом, расположенным в головной части ударника. На поверхности внутреннего отверстия соленоида выполненопо меньшей мере две пары контактов, установленных с возможностью кон 1тактирования с контактным пояском и параллельно подключенных к первому источнику тока, причем первый вход регистратора включен между первым источником тока и первой парой контактов, а второй вход регистратора включен последовательно с вторым источником тока между первым входом ре. гистратора и тонкостенной конструкцией 4Недостатком известного устройства являются неравномерность спектра возбуждаемых колебаний, импульс большой длительности, большие габариты и вес, что затрудняет его использование при частотных исследованиях широкого класса объектов. Цель изобретения - получение. равномерного спектра возбуждаемых акус-э,тических колебаний в широком диапазоне частот при обеспечении возможности проведения натурных исследованийс широким классом объектов.Указанная цель достигается тем,цто .в устройстве для исследования динамических характеристик тонкостенных элементов конструкции, содер-. жащем разгонное устройство, включающее толкатель, пружинный привод и спусковой механизм, а также ствол, ударник и регистратор, на стволе выполиены продольные сквозные пазы и он снабжен, пружинными контактами в виде полос, установленных вдоль образующих ствола на его внутренней поверхности между толкателем, снабженным ограничителем ходаи выходным отверстием ствола, снабженным ограничителем хода ударника, а ударник выполнен в виде полой замкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки со сФерическим наконечником из упругогодеформируемого материала с токопроводящим покрытием.На Фиг. 1 представлена схема устройства; на Фиг, 2 - выходная часть . ствола с ударником; на Фиг, 3 - ударник.Устройство содержит разгонное устройство, выполненное с пружинным приводом включающим пружину 1, специальный ключ 2 и винтовой замок 3, Фиксатором 4, толкаталем 5, спусковым механизмом б со стопором 7 и упором 8, ударником 9, стволом 10,пружинными контакТами 11, ограничителем хода ударника 12, продольными00 4 3 105 Цупором 1 М, регистратором 15, конст.рукцией 16.Работа устройства происходит следующим образом.Предварительно с помощью гибкихпроводников к исследуемой конструкции и устройству (пружинным контактам 11) подсоединяется к одному извходов регистратор, например магнитный накопитель.:Другие выходы регистратора соединены ссоответствующими,тензодатчиками, наклеенными на конструкцию. Установка ударника в, исходное положение производится шомполом.Расстояние между устройством и конструкцией выбирается исходя из величины ограничителя хода ударника 12.Включение регистратора произво-,дится после установки ударника итолкателя в исходное положение, аотключение через 2-3 с после удара,т.е. время, достаточное для затухания свободных колебаний конструкции,Сжатие пружины 1, т.е. сообщение ейпотенциальной энергии, осуществляется с помощью специального ключа 2,вставляемого в винтовой замок 3. Приполном сжатии пружина фиксируетсяс помощью Фиксатора ч, расположенногона хвостовой части толкателя 5, испускового механизма 6, Запуск спускового механизма производится выдергиванием стопора 7, а снятие фиксатора с упора 8 происходит по истечении заданного времени, устанавливаемого на спусковом механизме (0,3 с),При срабатывании спускового механиз. ма толкатель 5 освобождается от упора 8 и начинает движение под действием пружины, Для удержания толкате 40ля от поворотов вокруг продольнойоси Фиксатор М движется по направляющему пазу. Толкатель, встречая насвоем пути ударник 9, ударяет по нему, т.е. передает ему кинетическуюэнергию, Дальнейшее движение толкате 45ля ограничено упором 11,Ударник 9 движется по стволу 10,скользя по пружинным контактам 11,выполненным в виде трех полос, установленных вдоль образующих ствола наего внутренней поверхности между толкателем 5 и выходным отверстием ствола, Пружинные контакты 11 одновременно играют роль. пружинного фиксатора при установке ударника в стволе, 55что позволяет удерживать ударник встволе за счет сил трения при любыхпространственных положениях устройства, надежную фиксацию ударника после отскока, производить запись тока, протекающего через цепь ударник- конструкция и по характеру изменения переходного сопротивления а следовательно, и тока судить о форме ударНого импульса.При обработке результатов эксперимента на ЭВИ частотные характеристики конструкции определяются через Фурье" преобразование входного (ударный импульс) и выходного (с тенэодатчика) сигналов, т.е. берут преобразование фурье от этих величин и находят их отношение.Во избежание вылета ударника из ствола 10 на его выходном отверстии выполнен ограничитель хода ударника 12, величина которого определяется следующим образом:) х= й+.АЛЬТВ-Д),гдето - величина ограничителя ходас ударника;х - величина хода ударника;В - радиус сферы наконечника удар"НикаЭта формула справедлива только для х, т.е. второе слагаемое должно вы- читаться х = В -Й(2 К-) для Ь- Оъй,Таким образом, решается обратнаязадача: по заданной величине рабочего хода ударника определяется величина ограничителя ходаа= В -ГхБ.х 7,Ударник 9 выполнен в виде полойзамкнутой тонкостенной цилиндрической оболочки со сферическим наконечником из упруго-деформируемого материала, например целлулоида, с токопроводящим покрытием. На предварительно смоченную ацетоном поверхностьударника наносят слой графитовогопорошка. Ударник выполнен разьемнымс толщиной стенок 0,2-0,3 мм. Толщина стенки сферического наконечникав месте взаимодействия с конструкцией 0,1-0,15 мм. Ударник может бытьвыполнен цельным с толщиной стенки,обеспечивающей его упругую деформацию. Для избежания потери силы иэ-заобразования в стволе эоны пониженного давления в стволе выполнены продольные сквозные пазы 13, перекрывая1054700 Редактор К. Волощу Печенкин Составитель Техред О,Не ектор М щи Тираж 873 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 13035, Москва, Ж, РаушсЗака 2/47 Подписн омитета СССР открытий ая наб., д, илиад ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проект мент удара по конструкции замыкается цепь регистратора.Если конструкция выполнена из ма" териала, не обладающего электропроводностью, на нее наклеивается "пя тачок" из тонкой электропроводящей Фольги, по которому и наносят удар, Сам "пятачок" включается с помощью проводника в измерительную цепь.Проведенные испытания опытного 10 образца показали, что при массе ударника 3 г получены ударные импульсы с длительностью 0,000 б 0,0001 с. В базовом обьекте длитель-. ность импульсов 0,003 с при массе И снаряда 35 кг, т.е. в предложенном устройстве длительность импульсовна порядок меньше, чем позволяетвозбуждать колебания с равномернымспектром в более широком диапазонечастот Ударные импульсы регулируют"ся (по силе), что сокращает времяпроведения экспериментов и повышаетих качество. Предложенное устройствопозволяет осуществлять исследованиядинамических характеристик не тольков лабораторных условиях, но и,натурного промышленного эксперимента ввидумалых габаритов и веса (предложенноеустройство Р = 200 мм, 6 = 0,5 кг,в то время как базовый обьект с бло"ком питания имеет 6100 кг),