Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 51) 4 С 01 М 7/00 ОСУДАРСПО ДЕЛА ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ А ВТОРСНОМУ 4 йь(56) Авторское свидетельство СССВ 504118, кл, С 01 М 7/00, 1973,Авторское свидетельство СССРУ 871012, кл. С 01 М 7/00, 1979.(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА УДАРНЫЕ НАГРУЗКИ(57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных воэможностей. Стенд содержит несущий элемент 1 со съемными грузами 2, связанный с элементом 1 подвижный элемент в виде маятника 4 для установкиг БО 1430775 А 1 испытуемого изделия 3, прямолинейныенаправляющие 5, перпендикулярные осивращения маятника, в которых установлен элемент 1, ускоритель 7 в видесиловозбудителя взрывного типа, закрепленный на элементе 1, и устройство для торможения элемента 1. Малаядлительность нарастания импульсаускорения обеспечивается ускорителем.При движении поинерции элемента 1маятник с изделием вращается вокругсвоей оси, что обеспечивает длительное воздействие центробежных сил наизделие. Ниспадающий участок импульсаобеспечивается устройством для торможения, При различных соотношениях Ямасс элемента 1 с грузами и маятникас изделием возможно воспроизведениеразличных форм импульсов ускорения.2 з.п. ф-лы, 6 ил.Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендамдля испытания изделий на ударные нагрузки.Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностейза счет возможности воспроизведенияударных импульсов с коротким временем нарастания импульса и длительнымвременем его действия,На Фиг. 1 изображен предлагаемыйстенд, общий вид; на фиг. 2 - то же,вид сбоку; на фиг. 3 - то же, видсверху; ца фиг, 4 - формы импульсовускорения, воспроизводимые стендомпри различных соотношениях масс несущего и подвижного элементов; нафиг. 5 - траектория движения центраиспытуемого объекта; на Фиг. 6 - форма импульса с ниспадающим участкомкороткой длительности, воспроизводимым на стенде.Стенд содержит несущий элемент 1со съемными грузами 2, связанный с 25ним подвижный элемент для установкииспытуемого изделия 3, выполненный ввиде маятника 4, прямолинейные направляющие 5, перпендикулярные оси 6вращения маятника 4 и в которых установлен несущий элемент 1, ускоритель 7 взрывного типа несущего элемента 1, закрепленный на несущем элементе 1, и устройство для торможениянесущего элемента 1, которое можетиметь различные варианты выполнения(см, фиг. 2 и 3).Устройство для торможения можетбыть выполнено в виде упора 8 с демпфирующими пластинами 9, установленного на направляющих 5 на расстоянии40Б от начального положения несущегоэлемента 1, равном целому числу идлин окружностей с радиусом, соответствующим приведенной длине 1 маятника 4 (см, фиг. 3), Это устройствоможет также быть выполнено аналогично ускорителю 7 (на фиг. 3 такое устройство для торможения обозначенопозицией 10) и закреплено на несущем элементе 1, При этом маятник 4выполнен с упором 11, расположенным. с возможностью воздействия на инициатор 12 заряда устройства для торможения при повороте маятника 4 на угол2 55Стенд работает следующим образом,При срабатывании ускорителя 7 не-.сущий элемент за время ,1, порядка нескольких сотен микросекунд разгоняется до требуемой скорости Ч, Заэто время формируется передний Фронт,ударного импульса С, после чего несущий элемент 1 начинает двигатьсяпо инерции. Форма действующего цаиспытуемое изделие 3 импульса ускорения зависит от соотношения массыш несущего элемента 1 со съемныхгрузов 2, массы маятника М 4 с изделием 3, длины 1 маятника 4, а такжеот момента времени, когда начинаетфункционировать устройство для торможения несущего элемента 1.Возможны следующие три случая приразличных соотношениях ш и М,Рассмотрим три случая работы стенда (узел торможения пока отсутствует),Первый случай. Масса ш значительнопревышает массу М ; шМ (обеспечивается съемными грузами 2). В этомслучае имеет место так называемоеступенчатое нагружение (см. Фиг. 5,кривая Е), элемент 1 движется по направляющим 5 со все уменьшающейся(равномерно замедленной) скоростьюв результате трения его о направляющие 5. Вокруг элемента 1 с такой жеотносительной линейной скоростью Чсвободно вращается маятник 4.При движении по инерции элемента1 по направляющим 5 различные точкимаятника 4 в абсолютном движении описывают циклоидальные кривые. С "приведенной точкой" должен совмещатьсяцентр изделия. Именно в этом случаеприведенная длина 1 равна длине идеализированного маятника, для которогои делаются все предварительные расчеты. Приведенная длина 1 маятника 4 считается по формуле где Е - момент инерции маятника 4 иизделия 3 относительно оси б;М - масса маятника 4 и изделия 3, 1 - расстояние от центра тяжести маятника 4 до оси 6,На фиг. 5 приведена циклоида движения именно этой точки маятника 4 на длине 1. Параметры такой циклоиды для идеального случая равномерного движения элемента 1 со скоростью Ч и равномерного кругового движения маятника 4 с такой же относительнойскоростью также известны: в положенииЕ (цачальный момент времени) маятник14307 Для того, чтобы обеспечить необходимую длительность , импульса ускорения, воздействующего на изделие 3, необходимо остановить движущуюся систему маятник 4 - элемент 1. Если в момент времени, когда маятник находится в положении Ч и-го цикла движения (см. фиг. 5) и в абсолютном движении остается неподвижным, эле 50 3не движется, в положении 11, когда маятник 4 совмещается по направлению с направляющими 5, его скорость равна 1,4 1 и образует угол 135 с направ ляющими 5. В положении 111 маятник 4 имеет удвоенную (2 Ч) скорость движения вдоль направляющих 5, в положении 1 Ч - скорость 1,41 Ч под углом 225 к направляющим 5 и вположенииоЧ абсолютная скорость маятника 4 равна нулю, При этом элемент 1 проходит путь, равный Я.При отсутствии трения движение системы маятник 4 - элемент 1 повторяется такими циклами сколь угодно долго. При наличии трения скорость Ч падает, однако первые циклы (зависит от реализованного в стенде трения) близки по параметрам к идеальным.Второй случай. Масса ш соизмерима с массой М: тт М. В этом случае характер нагружения иэделия 3 имеет вид, показанный кривой 11 на фиг, 5, Вращение маятника 4 относительно эле мента 1 имеет неравномерный и затухающий характер, движение элемента 1 по направляющим 5 также неравномерно с возможными мгновенными остановками. Путь, проходимый элементом 1 в про - цессе движения по инерции, становится значительно меньшим за счет существенного перераспределения скорости между элементом 1 и маятником 4.Третий случай. Масса ш много меньше массы М ; ш М. При движении нагружение имеет пульсирующий характер (см. фиг, 5, кривая 111) . Движение элемента 1 по направляющим 5 будет возвратно-поступательным со сравни.40 тельно малым ходом вследствие значительного перераспределения скоростей движения элемента 1 и маятника 4.Характерным для всех трех описанных случаев является сохранение мак 45 ,симального ускорения Сформируемого импульса, определяемого только лишь длиной 1 и начальной скоростью карети Ч, независимо от соотношения масс и М. 75 4мент 1 быстро остановить, то имеет место состояние, близкое к начальному (положение 1), т.е. состояние покоя. Таким образом, изделие 3 снова будет неподвижным переместившись в пространстве на расстояние Б2 Г 1 и (для случая ш ., М), но испытав при "том импульс ускорения, характер которого изображен на фиг. 6. При этом времядействия ускорения однозначно определяется скоростью Ч движения элемента 1 и равноЧл27 1 иЕсли принять значения 1 = 05 м; Ч = 100 м/с; и = 1, получим = 30 мс Элемент 1 при этом проходит расстояние " 3 м, Важно, что расстояние это кинематически определяется толькодлиной маятника 4 и не зависит от сообщенной ему начальной скорости, Например, если элементу 1 сообщается скорость не 100, а,200 м/с, то соответствующие параметры ударного ускорения составляют: С ; - 80000 м/с,15 мс. Однако весь процесс завершается на той же длине Б = 3 м. Это используется для остановки элемента 1. С этой целью на направляющих 5 на расстоянии Я = 2( 1 и от начального положения элемента 1 устанавливается упор 8 с демпфирующими пластинами 9 (см. фиг. 3) . При ударе элемента 1 об упор 8 скорость его гасится (скорость маятника 4 в этотомомент практически нулевая в абсолютном движении) чем обеспечивается формирование импульса ускорения за,цанной длительности.Другой путь организации гашения скорости элемента 1 основывается на использовании устройства для торможения (см. фиг. 2 и 3) аналогично ускорителю 7. Например, при совершении маятником 4 полного оборота в процессе формирования ударного ускорения упор 11 наезжает на инициатор 12, последний срабатывает и через детонационные каналы внутри элемента 1 (на фиг. 3 не показано) инициирует устройство 10 для торможения.формула изобр ет ения1. Стенд для испытания изделий на ударные нагрузки, содержащий не5 14 сущий элемент, связанный с ним подвижный элемент для установки испытуемого изделия, выполненный в виде маятника, ускоритель несущего элемента, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен прямолинейными направляющими, перпендикулярными оси вращения маятника, в которых установлен несущий элемент, выполненный со съемными грузами, и устройством для торможения несущего элемента, а ускоритель закреплен на несущем элементе и выполнен в виде силовозбудителя взрывного типа.2. Стенд по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что устройство для 30775 6торможения несущего элемента выполнено в виде упора, установленного на направляющих на расстоянии от начального положения несущего элемента,равном целому числу длин окружностей радиусом, соответствующим приведенной длине маятника,3. Стенд по п, 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что устройство для торможения несущего элемента закреплено на несущем элементе и выполнено аналогично ускорителю, а маятник выполнен с упором расположенным с возможностью воздействия на инициатор заряда устройства для торможения несущего элемента,1 И Государственного комделам изобретений и о Москва, Ж, Раушская ета СССРрытийаб д