Ударный испытательный стенд

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9 9) (11 Ыи б 01 М 7/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Винницкий политехнический институт (53) 620.178.7 (088.8)(54) (57) УДАРНЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, содержащий основание с вертикальными направляющими, установленный в направляющих стол для крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, установленный в нем поршень со штоком, связанным со столом, газовый аккумулятор, подключенный к штоковой полости цилиндра, источник жидкости, сое. диненный с поршневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру слива, расположенную концентрично цилиндру, и спусковой орган, отличающийся тем, что, с целью повышения точности формирования синусоидального ударного импульса, он снабжен регулятором уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненным в виде втулки, размещенной в камере слива с возможностью установочного осевого перемещения и герметично сопряженной с днищем камеры слива, а спусковой орган установлен в цилиндре с возможностью непосредственного взаимодействия с поршнем.Изобретение относится к испытательнойтехнике, в частности к стендам, служащимдля испытания изделий на воздействие динамической нагрузки.Известен ударный испытательный стенд,содержащий цилиндр с поршнем, связанныйс поршнем стол для крепления испытуемогоизделия, пневмогидравлический ускорительпоршня, связанный с надпоршневой полостью цилиндра, спусковой механизм, устройство для возврата поршня в исходное положение и тормозное устройство 11.Однако у этого стенда недостаточные возможности изменения параметров динамического импульса,Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ударный испытательный стенд, содержащий основаниес вертикальными направляющими, установленный в направляющих стол для крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое раз гонно-тормозное устройство,включающее цилиндр, установленный в немпоршень со штоком, связанным со столом,газовый аккумулятор, подключенный к штоковой полости цилиндра, источник жидкости, соединенный с поршневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру слива, расположенную концентрично цилиндру, и, спусковой орган 2 .Недостатком этого ударного стенда является невысокая точность формированиясинусоидального ударного импульса. Этосвязано с тем, что изменение проходногосечения дроссельного сопротивления приперемещении поршня, которое определяетизменение тормозной силы, не может бытьдостаточно быстрым для того, чтобы обеспечить формирование переднего фронта синусоидального импульса необходимой крутизны.Цель изобретения - повышение точности формирования синоусоидального ударного импульса,Поставленная цель достигается тем, чтоударный испытательный стенд, содержащий основание с вертикальными направляюшими, установленный в направляющих столдля крепления испытуемого изделия и пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающее цилиндр, установленный в нем поршень со штоком, связанным состолом, газовый аккумулятор, подключенный к штоковой полости цилиндра, источник жидкости, сообщенный с поршневой полостью цилиндра, сообщенной со сливом через регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельными отверстиями, выполненными в стенке цилиндра, и охватывающей цилиндр заслонкой, камеру 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 слива, расположенную концентрично цилиндру, и спусковой орган, снабжен регулятором уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненным в виде втулки,размещенной в камере слива с возможностью установочного осевого перемещения игерметично сопряженной с днищем камерыслива, а спусковой орган установлен в цилиндре с возможностью непосредственноговзаимодействия с поршнем.Необходимая крутизна переднего фронтасинусоидального импульса обеспечиваетсятем, что поршневая полость заполнена жидкостью не целиком, а частично, до уровня,определяемого высотой втулки.Таким образом, часть тормозного путипоршень проходит, не вытесняя жидкостьиз поршневой полости, а крутой переднийфронт формируется в момент начала взаимодействия поршня с жидкостью и вытеснения ее на слив через дроссельное сопротивление.На фиг. 1 изображен ударный испытательный стенд; на фиг. 2 - форма синусоидальных импульсов, формируемых с помощью предлагаемого стенда (кривая б)и известного стенда (кривая а).Стенд содержит основание 1 с направляющими 2, стол 3 для крепления испытуемого изделия 4, пневмогидравлическое разгонно-тормозное устройство, включающеецилиндр 5, поршень 6 со штоком 7, газовыйаккумулятор 8, подключенный через канал9 к штоковой полости 10 цилиндра 5, источник 11 жидкости, соединенный через обратный клапан 12 с поршневой полостью 13цилиндра 5, регулируемое дроссельное сопротивление, образованное дроссельнымиотверстиями 14 и заслонкой 15, линию слива,включающую камеру 16 слива и гидроклапан 17 слива, и спусковой орган, выполненный в виде эластичного уплотнительногоэлемента 18. В камере 16 слива установленрегулятор уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненный в виде втулки 19,Для осевого перемещения втулки 19 служит образующая с ней винтовую пару гайка20, входящая в зацепление с шестерней 21.Угловое положение заслонки 15 регулируется с помощью шестерни 22. Для управления работой спускового органа служит пневмоклапан 23, дополнительно соединяющийштоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8 через канал 24. Кроме того, имеетсяконцевой выключатель 25, взаимодействующий со столом 3 при верхнем положениипоследнего.Ударный испытательный стенд работаетследующим образом.В исходном состоянии поршень 6 находится в нижнем крайнем положении, пневмоклапан 23 включен и дополнительно соединяет штоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8 через канал 24, а гидроклапан 17 слива закрыт.При подаче жидкости от источника 11 жидкости через обратный клапан 12 в поршневую полость 13, поршень 6 и связанный с ним стол 3 будет перемещаться в верхнее положение. Двигаясь вверх, поршень 6 входит своей наружной поверхностью в эластичный уплотнительный элемент 18 с образованием герметичного контакта. При этом канал 9, связывавший щтоковую полость 10 с газовым аккумулятором 8, оказывается перекрытым. В крайнем верхнем положении поршня 6 срабатывает концевой выключатель 25, по сигналу которого пневмоклапан 23 отключается, соединяя полость 10 через канал 24 с атмосферой. Таким образом, поршень 6 нагружается от действия давления газа в штоковой полости 10. С момента соединения полости 10 с атмосферой элемент 18 начинает работать т. е. за счет действующего на него давления газа, проникающего через канал 9 по зазору между поршнем 6 и цилиндром 5 из газового аккумулятора 8 в канавку эластичного уплотнительного элемента 18, последний будет прижат к поверхности поршня 6 и торцу канавки таким образом, чтобы предотвратить выход газа в противоположную щель между поршнем 6 и цилиндром 5. В результате возникает сила трения между поршнем 6 и эластичным уплотнительным элементом8, ве. личина которой прямо пропорциональна давлению газа и ширине элемента. Далее открывается гидроклапан 17 и прекращается подача жидкости от источника 11 жидкости. Жидкость из поршневой полости 13 свободно вытекает через систему дроссельных отверстий 14 в стенках цилиндра 5 и камеру 16 на слив. Жидкость из полости 13 будет вытекать на слив до тех пор, пока уровень ее не сравняется с верхней кромкой втулки 19 (фиг. 1).Поршень 6, загруженный от действия давлений в штоковой полости 1 О и поршневой полости 13, удерживается в верхнем крайнем положении силой трения между поршнем 6 и эластичным уплотнительным элементом 18. Для совершения рабочего хода включается пневмоклапан 23, соединяющий штококовую полость 10 с газовым аккумулятором через канал 24. За счет действия давления газа, проникающего из полости 10 по зазору между поршнем 6 и .цилиндром 5 в канавку эластичного уплотнительного элемента 18, последний разгружается, так как с обеих сторон на него действуют одинаковые давления. Под действием давления газа в полости 10, поршень 6 начинает двигаться вниз. Двигаясь, наружная поверхность поршня 6 выходит из контакта с уплотнительным элементом 18. При этом штоковая полость50 55 Использование в предлагаемом стенде регулятора уровня жидкости в поршневой полости цилиндра, выполненного в виде втулки, а также спускового органа в виде эластичного. уплотнительного элемента, содержащего силовую связь непосредственно между поршнем и цилиндром, позволяет заполнять жидкостью поршневую полость цилиндра частично, что, в свою очередь, обеспечивает получение переднего фронта синусоидаль 10 напрямую соединяется через канал 9 большого сечения с газовым аккумулятором 8. Воздух, попавший в полость 13 при сливе оттуда жидкости, вытесняется при дви 5жении поршня 6 через отверстие 14, оставшееся не затопленным жидкостью, в сливной канал.Перемещаясь вниз, поршень 6 набираетнеобходимую скорость. В определенный момент своего движения поршень 6 доходит до уровня жидкости в поршневой полости 13. При соударении поршня 6 с жидкостью скачкообразно возникает тормозное усилие, снижающее ускорение действующее при разгоне поршня 6, до нуля (кривая б на фиг. 2). При дальнейшем движении поршня 6 ускорение меняет знак на противоположный и принимает синусоидальную форму за счет специально распределенных отверстий 14 в стенках цилиндра 5. В зависимости от требуемой амплитуды ударного импульса и его длительности, количество отверстий 14 регулируется угловым положением заслонки 15, приводимой в движение шестерней 22, а длина тормозного пути регулируется уров. нем жидкости в поршневой полости 13, т. е.2 положением втулки 19. Положение втулки19 в осевом направлении регулируется с помощью механизма, содержащего гайку 20, образующую с кольцевой втулкой 19 винтовую пару, и шестерню 21, входящую в зацеп ление с зубчатым венцом на наружной поверхности гайки 20.Дойдя до нижнего крайнего положения,поршень 6 останавливается, а гидроклапан 1 закрывается. Стенд в исходном состоянии.В процессе разгона поршня 6 в поршневой полости 13 избыточное давление остается близким к нулю, так как отверстия 14 не представляют сопротивления для выхода воздуха. Это приводит к тому, что ускорение поршня 6 на участке разгона постоянно 40 (фиг. 2, кривая б). Причем оно не будетизменяться до момента, когда поршень 6 касается жидкости. В то же время, как только поршень 6 касается жидкости, давление в поршневой полости 13 скачкообразно увеличивается до величины, определяемой дроссельным сопротивлением. Крутизна этого скачка зависит только от сжимаемостииспользуемой жидкости и ее объема в поршневой полости 13.1155892 Составитель В. ФиногеновТехред И. Верес Корректор А. ЗимокосовТираж 897 ПодписноеВНИИ ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская набд, 4/5Филиал ППП Патентг. Ужгород, ул, Проектная, 4 Редактор И. КасардаЗаказ 3130/37 ного импульса с крутизной, наиболее точно соответствующей требуемому закону изменения силы торможения. Кроме того, изменение осевого положения кольцевой втулки расширяет возможности регулированияпараметров ударного импульса.