Стенд для испытаний изделий на динамические нагрузки

)5 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Конструкторское бюро машиностроения и Челябинский государственный технический университет(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙНА ДИНАМИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ(57) Изобретение относится к испытательнойтехнике, используется для динамических иусталостных испытаний различных изделий, вчастности и ростра нствен н ых конструкций.Цель изобретения - повышение точности испытаний за счет формирования управляющего сигнала с учетом изменения давления вкамере сжатого газа и уменьшения временииспытаний за счет сокращения времени настройки при изменении условий испытаний,Формирование пульсации сверхзвуковогопотока осуществляется следящим приводом 4возвратно-поступательного движения, воздействующим на прерыватель 3 потока; разИзобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний изделий на динамические нагрузки, и может быть использовано для динамических и усталостных испытаний различных изделий, в частности пространственных конструкций.Известен стенд, содержащий устройство для создания пульсирующего газового мещенный в критическом сечении сопла 2, Формирование импульсов динамической нагрузки производится скоростным напором сверхзвукового потока. Испытуемое изделие установлено на приспособлении 5 напротив среза сопла 2. Регулируя с помощью привода, преимущественно электро- гидравлического, площадь критического сечения сопла 2, изменяют динамическое давление газового потока на испытуемое изделие. Стенд снабжен блоком 8 перемножения сигналов датчиков давления 6 и положения 7 и автоматическим регулятором 9 усиления (АРУ). Первый контур образован обратной связью отдатчиков 14 нагружающего воздействия, при этом на первом этапе испытаний происходит настройка коэффициента пропорциональности за счет взаимодей- (Я ствия сигналов всех элементов и блоков стенда в АРУ 9. Второй контур образован обратной связью от датчиков давления 6 сжатого газа в камере 1 и датчиков 7 перемещения прерывателя 3 потока. При этом воздействие на обьект испытания осуществляется по сигналу с учетом коэффициента с пропорциональности, сформированного в,ф АРУ. 1 ил,шшЪ С потока, включающее камеру сжатого газа сообщенное с ней сверхзвуковое сопло и прерыватель потока с приводом, приспособление для установки испытуемого изделия напротив среза сопла. Прерыватель потока размещен в критическом сечении сопла, а привод прерывателя потока выполнен в виде следящего привода возвратно-поступательного движения, предпочтительноэлектрогидравлического. Следящий приводвключает исполнительный механизм в видегидроцилиндра, шток которого связан спрерывателем потока. Гидроцилиндр связан с источником гидравлического питания 5через электрогидравлический усилительмощности, который через суммирующийэлемент электрически связан с задатчикомперемещений прерывателя потока. Обратная связь по положению прерывателя потока осуществляется датчиком положенияштока гидроцилиндра привода прерывателя потока, установленным на корпусе гидроцилиндра и электрически связанным ссуммирующим элементом. 15При формировании задатчиком перемещений программы нагружающих воздействий, т, е, воздействий, форма и величинакоторых изменяется по определенному закону, точность воспроизведения этих воздействий в известном стенде осложняетсяввиду нестабильности создаваемого газового потока и инерционности элементов следящего привода и поэтому являетсяневысокой. 25Цель изобретения - повышение точности воспроизведения заданных динамических нагрузок при испытаниях,Поставленная цель достигается тем, чтостенд снабжен датчиками нагружающего 30воздействия, предназначенными для размещения на объекте испытаний, последовательно соединенными блоком усреднения,фильтром и первым двухпозиционным ключом, при этом входы блока усреднения соединены с выходами датчика нагружающеговоздействия, а также блоком автоматического регулирования усиления, вторым позиционным ключом, последовательно 40соединенными датчиком давления сжатогогаза и блоком умножения, второй вход бло.ка умножения соединен с выходом датчикаположения прерывателя, а выход - с первым входом блока автоматического регулирования усиления, второй вход которогочерез второй позиционный ключ связан свыходом фильтра, а выход - с вторым входом первого позиционного ключа, выход которого соединен с вторым входом 50сумматора,На чертеже приведена схема стенда,Стенд содержит устройство для создания пульсирующего потока, включающееисточник 1 сжатого газа, сообщенное с ним 55сверхзвуковое сопло 2 и прерыватель 3 потока с приводом 4, приспособление 5 дляустановки испытуемого изделия напротивсреза сопла, Прерыватель 3 потока размещен в критическом сечении сопла 2, а привод 4 прерывателя потока выполнен в виде следя щего и ри вода возвратно-поступ ател ьного движения.Выходы датчика 6 давления сжатого газа в источнике 1 и датчика 7 положения штока привода прерывателя соединены с входом блока 8 умножения сигналов, выход которого подключен к одному из входов блока 9 автоматического регулирования усиления (АРУ).Выход АРУ может быть соединен через один из входов двухпозиционного ключа 10 с входом сумматора 11, второй вход которого соединен с задатчиком 12 перемещения прерывателя 3 потока, а выход сумматора 11 через усилитель 13 мощности соединен с приводом 4,Датчики 14 нагружающего воздействия размещены на тестовом или испытуемом изделии и соединены через блок 15 усреднения и фильтр 16 с вторым входом двухпозицион ного ключа 10, К выходу фильтра 16 через второй позиционный ключ 17 подсоединен также второй вход блока 9 АРУ.Блок АРУ выполнен по известной схеме и содержит блоки 18 сравнения, 19 регулирования и усилитель 20 с изменяемым коэффициентом пропорциональности,Предлагаемая конструкция стенда предусматривает наличие двух контуров обратнои связи.Первый контур образован обратной связью от датчиков нагружающего воздействия на этапе тестовых испьтаний, при этом в процессе испытаний происходит настройка коэффициента пропорциональности за счет взаимодействия сигналов всех элементов и блоков стенда.Второй контур образован обратной связью от датчиков давления и перемещения, при этом воздействие на обьект испытания осуществляется с учетом величины коэффициента пропорциональности АРУ,Стенд работает следующим образом, Испытуемое иэделие с датчиками 14 закрепляют на приспособлении 5, Прерыватель 3 потока в источнике сжатого газа полностью перекрывает критическое сечение сопла 2.Испытания проводят в два этапа: на первом осуществляют настройку коэффициента и ропорцианальности при установке тестовой площадки, ьа втором - рабочее испытание на реальном обьекте,На первом этапе испытаний ключ 10 переводят в положение "1", ключ 17 замкнут, тем самым производят замыкание сумматора 11 по нагружающему воздействию с датчиков 14, В источник 1 подают сжатый газ из1741001 50 55 системы 21, показания с датчика давления б поступают в блок 8 умножения.Входным сигналом с задатчика 12 осуществляют заданное нагружающее воздействие, при этом сигнал с датчика 7 положения также поступает в блок 8 умножения. В качестве задатчика 12 может быть использовано электронное устройство, формирующее импульсы заданной формы, например генератор стандартных сигналов.Осредненный и отфильтрованный сигнал с датчиков 14 поступает в АРУ 9, в котором происходит сравнение его с сигналом, поступившим в АРУ с блока 8 умножения, и регулирование коэффициента пропорциональности таким образом, чтобы рассогласование было равно нулю. При этом коэффициент пропорциональности устанавливается за конечное время, определенное быстродействием АРУ,На втором этапе испытаний, когда тестовый образец заменен на испытуемое изделие, ключ 10 переводят в положение "2", ключ 17 разомкнут.Висточник 1 подают сжатый газ из системы 21, причем один из входов сумматора 11 подается входной сигнал с задатчика 12, соответствующий желаемой программе нагружения. Этот сигнал сравнивается в сумматоре 11 с сигналом от АРУ 9, а сигнал рассогласования с выхода сумматора 11 подается на вход усилителя мощности, выходной сигнал с которого является управляющим для привода 4. При этом за счет организуемой отрицательной обратной связи(второй контур) по сигналу, пропорциональному произведению текущих (мгновенных) значений давления в источнике 1 сжатого газа и положения прерывателя 3, обеспечивается более точное воспроизведение заданной программы нагружения наиспытуемом изделии.Формула изобретенияСтенд для испытаний изделий на дина 5 мические нагрузки, содержащий устройстводля создания пульсирующего газового потока, включающее источник сжатого газа, сообщенное с ним сверхзвуковое сопло,прерыватель потока, размещенный в кри 10 тическом сечении сопла, и следящий привод, соединенный с прерывателем потока,последовател ьно соединенные задатчик перемещения прерывателя потока, сумматори усилитель мощности, выход которого сое 15 динен с входом следящего привода, датчикположения прерывателя потока, приспособление для установки испытуемого изделия,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности воспроизведения за 20 данных динамических нагрузок при испытаниях, он снабжен датчиками нагружающеговоздействия, предназначенными для размещения на объекте испытаний, последовательно соединенными блоком усреднения,25 фильтром и первым двухпозиционным ключом, входы блока усреднения объединены исоединены с выходами датчика нагружающего воздействия, блоком автоматическогорегулирования усиления, вторым позицион 30 ным ключом, последовательно соединенными датчиком давления сжатого газа иблоком умножения, второй вход блока умножения соединен с выходом датчика положения прерывателя, а выход - с первым35 входом блока автоматического регулирования усиления, второй вход которого черезвторой позиционный ключ связан с выходомфильтра, а выход - с вторым входом первогопозиционного ключа, выход которого соеди 40 нен с вторым входом сумматора,аказ 2079 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Произв енно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 10