Стенд для динамических испытаний изделий

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 17986 А 51)5 601 М 70 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ О СТВУ СВИДЕ АВТОР СССР 988. ОСУДАРСТВЕНКЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР(71) Московский институт электронной техники(56) Авторское свидетельство СССРМ 643777, кл. 6 01 М 7/00, 1977,Патент США М 2755658,кл. 73-12, 1954.Авторское свидетельствоМ 1527534, кл. 6 01 М 7/08, 1(54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к технике динамических испытаний иэделий. Целью изобретения является повышение точностииспытаний эа счет обеспечения стабильности условий соударения шара с наковальнейи расширение эксплуатационных возможностеи эа счет увеличения интенсивности динамической нагрузки. Стенд содержит станину 2 с наковальней 3, приспособление 4 для установки испытуемого изделия 5, механизм 6 сброса шара 1 и устройство центрирования и разгона шара 1, выполненное в виде размещенного между механизмом 6 сброса шара 1 и наковальней 3 соленоида 7, ось которого совпадает с линией падения шара 1, Внутренний канал 9 соленоида 7 выполнен конусообразным, причем его более узкая часть обращена к наковальне 3. Наковальня 3 выполнена с выступом 8, введенным в нижний. конец канала 9 соленоида 7. Плотность намотки витков соленоида 7 на единицу его длины возрастает в направлении падения шара 1. Форма соленоида,указанное изменение плотности намотки его витков и выполнение наковальни 3 с выступом 8 создают такое магнитное поле, которое обеспечивает не только дополнительный разгон шара 1 при падении, но и его центрирование, 2 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 ил.10 15 Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для динамических испытаний изделий на удар.Известна установка для исследования свойств материалов при ударном нагружении, содержащая ударник в виде шара, основание, размещенное на нем приспособление для установки исследуемого обьекта испытаний и механизм сброса шара.Известная установка характеризуется невысокой воспроизводимостью ударного нагружения вследствие отклонения линии падения шара от вертикали за счет возмущений при срабатывании механизма сброса, нанесения удара по разным точкам обьекта, естественного разброса упругих характеристик материала в разных точках обьекта.Известно также устройство, содержащее ударник в виде шара, основание с на-. ковальней, приспособление для установки испытуемого изделия и механизм сброса шара. При сбросе шар движется внутри трех стоек-направляющих, установленных вертикально, В этом устройстве направляющие обеспечивают уменьшение области разброса точек соударения шара с исследуемым обьектом,Однако во время падения шар может случайно соприкасаться с направляющими и изменять свою конечную скорость перед соударением по величине и направлению, Разброс скорости перед соударением ухудшает воспроизводимость параметров ударного нагружения.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство, содержащее ударник в виде шаря, основание с наковальней, приспособление для установки испытуемого изделия и механизм сброса шара.Известное устройство не обеспечивает необходимую для ряда испытаний воспроизводимость параметров ударного нагружения вследствие отклонения линии падения шара от вертикали за счет возмущений от срабатывания механизма сброса (колебаний, толчков подвижных частей механизма).Кроме того, известное устройство не обеспечивает необходимую интенсивность ударного нагружения без ухудшения воспроизводимости,Применение известного устройства не обеспечивает удовлетворительной воспроизводимости и интенсивности ударного нагружения при многократных испытаниях иэделий со снятием амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) и коэффициентов передачи по ускорению ударным методом с по 20 25 ЗО 35 4 О 45 5 О 55 мощью виброанализаторов с полосовыми фильтрами для анализа коэффициентов передачи по ускорению в отдельных диапазонах частот.Целью изобретения является повышение точности испытаний путем обеспечения стабильности условий соударения шара с наковальней и расширения эксплуатационных возможностей эа счет увеличения интенсивности динамической нагрузки.Указанная цель достигается тем, что стенд для динамических испытаний изделий, содержащий станину с наковальней, закрепленное на станине приспособление для установки испытуемого изделия, ударник в виде шара и установленный на станине механизм сброса шара на наковальню, снабжен устройством для центрирования и разгона шара, выполненным в виде размещенного между механизмом сброса шара и наковальней соленоида, ось которого совпадает с линией падения шара, а наковальня выполнена с выступом, введенным в нижний конец канала соленоида,Магнитное поле соленоида взаимодействует с шаром, выполненным из ферромагнитного материала. Вектор индукции направлен по касательной к линиям индукции магнитного поля и имеет вертикальную (разгоняющую) и горизонтальную (центрирующую) составляющие. Это позволяет повысить интенсивность (максимальное ускорение) и воспроизводимость параметров (амплитуду и время действия частотных составляющих импульса) ударного нагружения. Использование выступа наковальни, верхний торец которого расположен в конце возрастающего магнитного поля, позволяет исключить участок торможения, где градиент индукции магнитного поля ОВгйг имеет отрицательный знак. Линии магнитного поля сгущаются в выступе наковальни, выполненной из ферромагнитного материала, обеспечивая дополнительное центрирование ударника, что повышает воспроиэводимость параметров ударного нагружения.Возрастание плотности намотки витков соленоида на единицу его длины в направлении падения шара позволяет дополнительно повысить интенсивность и воспроизводимость параметров ударного нагружения, так как аеличина силы взаимодействия магнитного поля соленоида с шаром пропорциональна градиенту индукции магнитного поля по направлению падения шара, а индукция магнитного поля пропорциональна числу витков на единицу длины, Таким образом, возрастание плотности намотки витков соленоида на единицу его длины в направлении падения шара обеспечиваетувеличение индукции магнитного поля в этом направлении.Выполнение канала соленоида конусообразным, причем его более узкая часть обращена к наковальне, позволяет еще более повысить воспроизводимость параметров ударного нагружения, так как уменьшение диаметра канала в направлении падения шара увеличивает концентрацию силовых линий магнитного поля в центре канала по этому направлению. Это позволяет повысить величину разгоняющих и центрирующих шар сил.На чертеже показана схема предлагаемого стенда для динамических испытаний изделий.Стенд для динамических испытаний изделий содержит ударник в виде шара 1, станину 2, наковальню 3, приспособление 4 для установки испытуемого изделия 5, механизм б сброса шара, соленоид 7, который размещен на поверхности наковальни соосно линии падения шара, Наковальня имеет выступ 8, который расположен в нижней части канала 9 соленоида.Стенд работает следующим образом, Обесточивают цепь питания механизма 6 сброса шара. Шар 1 отрывается от механизма сброса и падает, Когда шар 1 влетает в канал 9 соленоида 7, на него действует разгонная и центрирующая силы, направленные вниз по оси падения и обусловленные взаимодействием возрастающего магнитного поля соленоида с шаром, Шар 1 приобретает к моменту соударения с выступом 8 наковальни 3 дополнительную, но неизменную от удара к удару скорость по величине и направлению. Шар, сцентрированный магнитным полем соленоида 7, ударяет по выступу 8 наковальни 3 практически в одной и той же точке, обеспечивая постоянство параметров ударного нагружения по всем частотным составляющим. Анализируя спектральные характеристики ударного нагружения в исследуемых точках иэделия, местах его крепления с помощью спектр- анализирующей аппаратурь 1, получают АЧХ (коэффициенты передачи по ускорению), которые необходимы для оценки прочности изделия и его компонентов.Стенд используют следующим образом.Соленоид имеет канал с диаметром вверху 14 мм, диаметр внизу в месте установки на наковальню 12 мм, диаметр шара- ударника 10 мм. Зазор между стенками канала и поверхностью ударника, равный 1 мм, необходим для компенсации погрешности изготовления и установки соленоида на станину. Соленоид выполнен в виде четырех секций с целью обеспечения возрэста 50 изделий, содержащий станину с наковальней, закрепленное на станине приспособление для установки испытуемого изделия,ударник в виде шара и установленный настанине механизм сброса шара на наковальню, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности испытаний путем обеспечения стабильности условий соударения шара с наковальней и расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения интенсивности динамической ния плотности намотки витков на единицуего длины в направлении падения шара,Секции имеют равную длину намотки приобщей длине намотки соленоида 160 мм,5 причем число витков на единицу длины вкаждой секции постоянно, Секционные обмотки соленоида намотаны проводомПЭТВф 0,50 мм, соединены последовательно между собой и имеют следующее10 количество витков; первая сверху - 600, вторая, третья и четвертая - соответственно900, 1200 и 1500 витков. Соленоид запитывается от источника постоянного тока напряжением 20 В, при этом сила тока в15 обмотке достигает 0,6 А.Наковальня выполнена с выступом,введенным в нижний конец канала соленоида,Экспериментально установлена оптимальная высота выступа Н для достижения наи 20 большей интенсивности .ударногонагруженияН =-1,5 бк,где д - диаметр канала соленоида внизу вместе установки на наковальню; Н - высота25 выступа, равная 18 мм.Диаметр выступа равен 8 мм. Уменьшение диаметра выступа по отношению к диаметру канала соленоида приводит кувеличению концентрации силовых линий30 магнитного поля в его теле.Проведены опыты для оценки точности(воспроизводимости) параметров и интенсивности ударного нагружения предложенного стенда. Результаты опытов35 представлены в таблице,Среднеквадратическое отклонение о, исреднее значение Х максимального ускорения при этом соответственно составляюто = 2,68 м/с, Х = 6500 м/с .40 Применение предлагаемого стенда длядинамических испытаний изделий по сравнению с прототипом и базовым объектомпозволяет повысить воспроизводимость параметров ударного нагружения в 6 раз, интенсивность ударного нагружения - в 2,24раза.Формула изобретения1. Стенд для динамических испытанийСоставитель К),ДенисевичТехред М.Моргентал Корректор М.Максимишинец Редактор Л.Гратилло Заказ 871 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 нагрузки, он снабжен устройством для центрирования и разгона шара, выполненным в виде размещенного между механизмом сброса шара и наковальней соленоида, ось которого совпадает с линией падения шара, а наковальня выполнена с выступом, введенным в нижний конец канала соленоида. 2. Стенд по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что плотность намотки витков соленоида на единицу его длины возрастает в направлении падения шара.5 3. Стендпо пп, 1 и 2, отл ича ю щи йс я тем, что канал соленоида выполнен конусообразным, причем его более узкая часть обращена к наковальне.