Устройство для динамических испытаний изделий

(51) 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Х ытательявляется зможноК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Новосибирский электротехническийсти тут(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ. (57) Изобретение относится к испной технике. Целью изобретениярасширение функциональных во Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для испытаний оборудования и приборов на виброудароустойчивость, в частности, в условиях, имитируощих транспортирование.Известны устройства для динамических испытаний изделий, содержащие упругие элементы для формирования нагрузки в виде закрепленных по концам стержней, способных терять устойчивость под действием продольного усилия. Это обеспечивает возможность перехода системы (при приложении поперечной нагрузки) из одного положения устойчивого равновесия в другое, несмежное с первым, хлопком. Вследствие этого генерируется ударный импульс, воздействующий на испытуемое изделие, совершающее относительное движение в направлении одной из линейных координат,стей за счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниямй. Стенд содержит силовозбудитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам стержня 1, промежуточную опору в виде пружины 10 с регулируемой жесткостью и связанную со стержнем платформу 6 для установки испытуемого изделия. Под действием продольного усилия силовозбудителя стержень теряет устойчивость. При малой жесткости пружины 10 воспроизводятся только линейные ускорения, а при достаточно большой жесткостипружины 10 - линейные ускорения совместно с угловыми колебаниями, 3 ил. Недостатком данных устройств является отсутствие возможностиимитации угловых колебаний. Кроме того, для реализации повторяющихся знакопеременных импуль- бд сов требуется дополнительный источник си- (фЭ лы, возвращающий систему в исходное К) равновесное положение. Это необходимо ф, во всей так называемой области больших перемещений при поперечном изгибе: при а5, где а- угол наклона упругой линий стержня к горизонтальной плоскости в точ- а ках опоры.Все это снижает представительность испытаний изделий, функционирующих в условиях транспортирования.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство для динамических испытаний изделий, содержащееупругий элемент для формирования нагрузки, а также связанные с ним силовозбудитель и грузовую платформу, при этом упругий элемент выполнен в виде стержня (стержневой системы), закрепленного по концам и способного терять устойчивость под действием продольного усилия силоеозбудителя.Данное устройство позволяет при помощи простых и экономичных средств генерировать ударные импульсы большой длительности и сравнительно малых амплитуд ускорений - до 10 м.с действующие в-гнаправлении одной из линейных координат, Такие ударные нагрузки по кинематическим характеристикам в известной степени близки к реальным нагрузкам, действующим на изделие при перевозках автомобильным (по некоторым категориям дорог) и водным транспортом.Недостатком устройства является отсутствие возможности воспроизведения угловых колебаний, которые, как правило, воздействуют одновременно с линейными ускорениями (ударами) на изделие при транспортировании. Вместе с тем данное устройство не позволяет имитировать знакопеременные повторяющиеся импульсы, воздействующие на транспортируемые иэделия (за счет чередования выступов и впадин на дороге или при движении судна относительно волн),Данные недостатки снижают представительность испытаний изделий на виброудароустойчивость, приводят к несоответствию условиИ нагружения изделий при испытаниях и эксплуатации.Цель изобретения - расширение функциональных воэможностей эа счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловыми колебаниями,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для динамических испытаний изделий, содержащем основание, силовозбудитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам на основании стержня, способного терять устойчивость под действием продольного усилия силовозбудителя, промежуточную опОру стержня и связанную со стержнем платформу для установки испытуемого изделия, промежуточная опора выполнена в виде пружины с регулируемой жесткостью.На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства, в котором промежуточная опора выполнена в виде упругого элементе (пружины) с регулируемой жесткостью; на фиг, 2 - то же, промежуточ 5 10 20 концом шарнирно со штоком гидроцилинд 25 ра 9, установленного на основании. Устрой 30 40 45 50 55 ная опора выполнена шарнирной; на фиг,3 - сечение А - А на фиг. 2. Устройство содержит (фиг, 1) упругий элемент для формирования нагрузки, выполненный в виде стержня 1 (или набора стержней, балок) с изгибной жесткостью Е(х), закрепленного по концам на шарнирных опорах 2 и 3, установленных на основании. Торец стержня 1 со стороны одной из шарнирных опор (например, 3) имеет воэможность смещения в продольном направлении при помощи силовозбудителя в виде винтовой пары, винт 4 которой соединен со стержнем 1, а гайка 5 - с основанием. Устройство снабжено грузовой платформой 6, жестко связанной с ползуном 7, устэновленным на стержне 1 с возможностью перемещения вдоль стержня и фиксации положения. При этом грузовая платформа 6 соединена со вспомогательным силовозбудителем, включающим тягу 8 и управляемый гидроцилиндр 9, причем тяга 8 одним концом жестко связана с ползуном 7, а другим ство снабжено промежуточной опорой,выполненной в виде винтовой пружины 10, имеющей регулируемую жесткость Кг, причем один конец пружины соединен с ползуном 7, а другой конец- с винтом 11 винтовой пары, гайка 12 которой установлена на основании,Кроме того, устройство (фиг. 2 и 3) может быть снабжено промежуточной опорой, выполненной шарнирной и включающей в себя стойку 13, подшипник качения 14 и ось 15, Внутреннее кольцо подшипника 14 уста.новлено на оси 15, а внешнее кольцо - на стойке 13, причем один торец оси 15 жестко соединен с тягой 8 вспомогательного силовозбудителя, э другой - с ползуном 7, Стойка 13, а также гидроцилиндр 9 имеют возможность переустановки (в процессе подготовки устройства к работе) относительно опор 2 и 3 и фиксации положения (на схеме).Подготовка к работе и работа устройства (фиг. 1) осуществляются следующим образом,На грузовую платформу 6 устанавливают и закрепляют испытуемое изделие. При этом упругая линия стержня 1 сохраняет прямолинейное состояние. Затем стержень 1 нагружают продольной сжимающей силой Й путем вращения винта 4 относительно гайки 5. Сила ИЙ кр, где М кр=, знэо о л Е 1 х1чение силы М начальной потери продольной устойчивости. стержня. Далее, в зависимо10 4,:Ио.р(1+К),20 сти от того, требуется ли воспроизвести линейные ускорения (удары) или одновременно удары и угловые колебания, подбирают жесткость К пружины 10, для чего скручивают или раскручивают ее с помощью винтовой пары 11 и 12.Необходимо воспроизвести только линейные ускорения (удары). Продольное сжатие стержня 1 осуществляется силой Ку 1, згде К=, безразмерная жесткостьЕ 3(х)пружины 10,1 - длина стержня 1 в ненагруженном состоянии, причем К 16 л 2 . При таких значениях М 1 и К стержень 1 теряет устойчивость по первой изгибной форме (кривая 1 - одна полуволна синусоиды между опорами 2 и 3),Необходимо воспроизвести одновременно линейные ускорения (удары) и угловые колебания. Для этого продольное сжатие стержня 1 производится силойЙ 2 4 Й кр, (2) причем К 16 л . В этом случае реализуется вторая изгибная форма при потере устойчивости стержня 1 (кривая 11 - две полуволны синусоиды между опорами 2 и 3);Одновременное возбуждение линейных ускорений(ударов) и угловых колебаний испытуемого изделия реализуется в процессе поочередной смены фаэ продольно-поперечного изгиба стержня 1 при достижении второй изгибной формы: И 1-И 2-И и т,д. Для этого включают управляемый гидроцилиндр 9 вспомогательного силовозбудителя и попеременно подают избыточное давление в его рабочие полости, соединенные между собой гидролинией с установленным в ней гидродроссел ем.Изменение характеристик ударных импульсов (амплитуды ускорений, длительности) и угловых колебаний (углов поворота грузовой платформы и т.д,) осуществляется как в процессе настройки устройства - путем варьирования величин Е 1(х), в частности изменением Ь - высоты поперечного сечения стержня 1, - так и в ходе работы: иэменечием Н - стрелы прогиба за счет варьирования силы Я продольного сжатия стержня 1 с помощью силовоэбудителя - винтовой пары 4, 5.Если стержень 1 сжать силой й так, что Н/И 2 Г то смена фаз с И 2 на 1(возврат в исходное положение) будет происходить беэ внешнего усилия, развиваемого гидро- цилиндром 9, а только за счет упругого восстанавливающего момента Му. Это будет происходить всякий раз при условии:у (3) где 6 - вес испытуемого изделия, г - плечо приложения силы относительно оси Ег.Применение конструкции устройства(фиг, 2), у которого промежуточная опора выполнена шарнирной, позволяет воспроизводить. знакопеременные ударные импульсы различной амплитуды ускорения за один цикл эа счет варьирования межопорных расстояний при условии Ф 12, Это достигается более простыми средствами, чем в конструкции по схеме фиг. 1.Подготовка устройства по схеме (фиг. 2) осуществляется с помощью силовозбудителя продольным сжатием стержня 1.силой в пределах значений й 2 по формуле (2), причем К 16 л 2, Работа - аналогично описанной в и. 2 по схеме фиг. 1.Предлагаемое устройство расширяет функциональные возможности испытаний и, следовательно, приближает условия испытаний к эксплуатационным, а также со-. кращает их время.Формула изобретения Устройство для динамических испыта-. ний изделий, содержащее основание, силовозбудитель, упругий элемент для формирования нагрузки в виде закрепленного по концам на основании стержня, способного терять устойчивость под действием продольного усилия силовозбудителя, промежуточную опору стержня и связанную со стержнем платформудля установки испытуемогоизделия, отл ича ю щееся тем, что, с. целью расширения функциональных возможностей: эа счет воспроизведения как линейных ускорений, так и линейных ускорений с угловымй колебаниями, промежуточная опора выполнена в виде пружины с регулируемой жесткостью,1733940иг,Составитель В. Говердовский Редактор Н. Горват Техред М.Моргентал Корректор М. Кучерявая Заказ 1663 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 .