Способ определения энергии удара машины ударного действия и стенд для его осуществления

 

Изобретение относится к способам и стендам для испытания пневматических машин ударного действия. Цель - упрощение измерений по определению энергии удара при одновременном повышении их точности и стабильности. Испытуемую машину (М) 1 устанавливают на стенд. Определяют энергию удара М 1 попродольней деформации поперечного сечения жесткого стержня-волновода 2 от удара, который наносят по нему инструментом. Сначала наносят удар с тарированной силой и определяют величину потерь энергии в системе М 1 - стержень-волновод 2 путем замера продольной деформации поперечного сечения стержня-волновода 2. Затем осуществляют второй удар, при котором измеряют максимальное значение продольной деформации поперечного сечения стержня-волновода 2. При этом энергию удара М 1 определяют по повторному удару с учетом потери энергии в системе М 1 - тензодатчик 3 как произведение квадрата максимального значения продольной деформации стержня-волновода 2 на величину потерь энергии. Ударный импульс воспринимается тензодатчиком 3 и передается через усилитель 5 на регистра (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4656476/ 03 (22) 01.03.89 (46) 07.04,91. Бюл, ¹ 13 (71) Институт горного дела СО АН СССР (72) Х.Б,Ткач, А.Д.Костылев, Е.Н.Шер, В.B,Òðóáè цын, А.В. Прасолов, В, B.×åðâoe, В.М.Терин и В.Ç.Шабат (53) 621.643.2: 624. 13(088.8) (56) Вопросы механизации горных работ.

Новосибирск, изд-во Сибирского отделения

АН СССР, 1961, вып,6, с. 99-114.

Авторское свидетельство СССР

N 581205, кл. Е 02 F 5/18, 1975. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ

УДАРА МАШИНЫ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к способам и стендам для испытания пневматических машин ударного действия. Цель — упрощение измерений по определению энергии удара при одновременном повышении их точно„„5iJ „„1640302 А1 (я)з Е 02 Г5/18 G 01 М 19/00 сти и стабильности. Испытуемую машину (M) 1 устанавливают на стенд. Определяют энергию удара M 1 по продольной деформации поперечного сечения жесткого стержня-волновода 2 от удара, который наносят по нему инструментом. Сначала наносят удар с тарированной силой и определяют величину потерь энергии в системе M 1— стержень-волновод 2 путем замера продольной деформации поперечного сечения стержня-волновода 2. Затем осуществляют второй удар, при котором измеряют максимальное значение продольной деформации поперечного сечения стержня-волновода 2, При этом энергию удара M 1 определяют по повторному удару с учетом потери энергии в системе M 1 — тензодатчик 3 как произведение квадрата максимального значения продольной деформации стержня-волновода 2 на величину потерь энергии, Ударный импульс воспринимается тензодатчиком 3 и передается через усилитель 5 на регистра. 1640302 где

s = V0/а, тор величины тока. Стержень-волновод 2 выполнен по меньшей мере из двух соединенных между собой частей, Одна из них имеет выступ, а другая — гнездо для размещения выступа, Стержень 2 прижимается к корпусу М 1 механизмом для прижима в виде пневмоцилиндра 11, ход штока 12 которого м,б. большим хода штока 9 силового

Изобретение относится к способам испытаний и стендам для испытания пневматических машин ударного действия, преимущественно пневмоударников.

Цель изобретения — упрощение измерений по Определению энергии удара при одновременном повышении их точности и стабильности.

На фиг.1 представлена схема определения энергии удара машины ударного действия — пневмопробойника; на фиг.2 и 3— стенд для определения энергии удара пневмопробойника.

Согласно способу определения энергии удара испытуемая машина 1 ударного действия прижимается силой P к жесткому стержню-волноводу 2, выполненному, например, из металла, К стержню-волноводу2 прикреплен тензодатчик 3, который проводами 4 соединен с измерительным приспособлением в виде усилителя 5 тензометра и регистратора 6 величины тока (фиг.2), являющимися фактически индикаторами энергии и частоты ударов.

Сущность способа определения энергии удара машин ударного действия, например пневмопробойников, заключается в обеспечении контакта корпуса испытуемой машины 1 с жестким (металлическим) стержнем-волноводом 2, на который передают волну деформации от ударного импульса и замеряют продольную деформацию поперечного сечения стержня-волновода 2, Волна деформ- ции распространяется от одного торца стержня-волновода 2 (по которому произведен ударный импульс) к другому.

При этом деформация е определяется по формуле где Vo — начальная скорость соударения; а — скорость распространения волны деформации в стержне (величина а является цилиндра 10. При подаче сжатого воздуха в цилиндр 10 шток 9 двигает верхний полуцилиндр 8, обжимая при этом корпус M 1, фиксируя ее от продольного перемещения.

Реле времени включает электропневматический клапан 18, подавая сжатый воздух в М

1, которая начинает работать, создавая ударные импульсы, 2 с. и 1 з.п, ф-лы, 3 ил. константой для каждого материала и равна, например, для стали 5700+100 м/с).

Энергия удара удэг ой машины определяется из выра>кениг

А гп о

2 где tn — масса ударника;

V0 — скорость ударника в момент соударения.

Подставляя значение я, получают

А-KP, 15

= const, ma

В зависимости от контакта инструмента, которым является корпус машины 1, со стержнем-волноводом 2 энергия передается от испытуемой машины 1 к стержню-вол20 новоду 2 с большей или меньшей потерей.

Для компараторного метода это не имеет никакого значения (важно, чтобы поджим был одинаковым). Для нахождения абсолютного значения необходимо эксперимен25 тально определить величину потерь энергии

Ь зависимости от силы поджатия, Для определения потерь в системе машина — стержень целесообразно осуществить сначала один удар с известной

30 энергией удара, т,е. с тарированной силой, и по замеренной деформации определить потери в системе (величину К), а затем при повторном ударе по деформации и величине

К определить численное значение энергии

35 удара.

Для уменьшения силы воздействия нэ тензодатчик 3 его целесообразно закрепить в конце стержня-волновода 2, В этом

40 случае часть энергии теряется в теле самого стержня-волновода 2, Подбирая соответствующий материал, геометрию стержня-волновода 2, можно повысить диссипацию энергии в теле стержня-волновода 2, Дисси1640302

40 пация энергии (ее потеря в окружающую среду) пропорциональна квадрату частоты колебаний, В то время, как период колебаний зависит от длины стержня 2, меняя его длину, можно увеличить (уменьшить) диссипацию.

Ударный импульс (первый) воспринимается тензодатчикам 3 и передается через усилитель 5 на регистратор величины тока.

Отразившись от торца стержня-волновода

2, волна деформации идет назад, где вновь, отразившись. возвращается. При каждом возвращении энергия уменьшается, Однако на тензодатчик 3 каждый р83 воздействует определенная сила, возникшая уже от колебаний волн деформации в стержне-валноводе 2. От этих воздействий можно защитить тензодатчик 3, повышая диссипацию энергии в стержне-волноваде 2. Г!ервый (ударный) импульс пройдет практически без потерь (менее 1%).

При установке тензадатчика 3 в передней части стержня-валнавада 2 (фиг:2) можно подобрать длину последнего такой, чтобы отраженный or другого конца импульс не пришел к тензодатчику 3 да того момента, пока не пройдет прямой импульс.

В этом случае можно замерить величину импульса (по ега площади), чта резка повышает точность измерений.

При установке на конце стержня-волнавада 2 (фиг,1) тензодатчика 3 на последний действует меньший импульс из-за диссипации энергии, однако он фиксирует и атраженную волну. Лучший вариант определяется производственными условиями.

Стенд для определения энергии удара пневмопробойника содержит станину 7, на которую устанавливается испытуемая машина 1 ударного действия. Станина может быть выполнена в виде желоба. Сверху имеется приспособление для крепления испытуемой машины 1 в виде второго полуцилиндра 8 (подвижный), KOTopblA связан со штоком 9 силового цилиндра 10. В передней части установлен датчик, выполненный в виде стержня-валновода 2, к которому прикреплен тензодатчик 3, связанный проводами 4 с усилителем 5 (фиг.2) и импульсным (пиковым) вольтметра"., являющимся регистратором величины тока.

Стержень-волнавад 2 прижимается к корпусу испытуемой машины 1 механизмом для прижима корпуса машины в виде пневмацилиндра 11, ход штока 12 которого может быть большим хода штока 9 силового цилиндра 10, В систему управления работой стенда входит реле 13 давления, установленное в воздушной магистрали 14, два треххадовых

30 вентиля 15 и 16, электропневматические клапаны 17 и 18 с реле 19 и 20 времени.

Стержень-волновод 2 выполнен состав ным по меньшей мере.из двух частей 21 и

22. Одна иэ частей, например 22, выполнена с гнездом 23, другая — с выступом 24, причем выступ 24 установлен в гнезде 23 с натягом по боковым поверхностям. Для повышения точности измерений между стержнем-волноводом 2 и станиной 7 может быть установлена эластичная пластина (не показана), Стенд работает следующим образом.

Испытуемую машину 1 устанавливают на станине 7, ложе которого выполнено в виде желоба, Затем включают подвод воздуха к магистрали 14. При установлении в сети номинального давления срабатывает реле 13 давления, которое соединяет цилиндр 10 с магистралью t4, Трехходовой вентиль 15 предварительно установлен в положение. когда с магистралью соединяется верхняя камера. При подаче в зту камеру сжатого воздуха шток 9 двигает верхний полуцилиндр 8, обжимая при этом корпус испытуемой машины 1, фиксируя ее от продольного перемещения. После чего реле 20 времени включает электропневматический клапан 18, подавая сжатый воздух в испытуемую машину 1, которая начинает работать, создавая ударные импульсы. При этом стержень-волновод 2 с тензадатчиком 3 не контактирует с корпусом испытуемой машины 1. Проработав таким образом некоторое время, устанавливается стабильный режим работы (обычно переход от неустановившегося режима работы к установившемуся происходит после 5 — 7 циклов).

Затем срабатывает реле 19 времени, включающее электропневматический клапан 17, Г1редварительно трехходовой вентиль 16 устанавливается в положение, когда шток 12 должен двигаться в сторону испытуемой машины 1. Сжатый воздух поступает в пневмоцилиндр 11, который двигает шток

12 вперед и тем самым сдвигает стерженьволновад 2 с тензадатчиком 3, прикрепленным. к последнему, к корпусу испытуемой машины 1, Стержень-волновад 2 перемещается по направляющим (не показаны), Ударный импульс идет по стержню-волнаводу 2 в виде волны деформации. Тензадатчик 3 фиксирует продольную деформацию поперечного сечения стержня-валновада 2. Регистрируя величину деформации е, по формуле определяют энергию удара. Показания приборов могут быть отградуированы и непосредственно в энергию. При использовании испульсного (пикового) вальтмера

1640302 последний фиксирует только максимальное значение импульсного напряжения, т,е. именно ударного импульса, а не последующих колебаний отраженных волн деформаций. По периодичности пиковых напряжений определяют частоту ударов.

Стенд позволяет работать и в другом режиме. При подаче сжатого воздуха в магистраль постепенно поднимается его давление, Когда давление становится номинальным, например 6 кгс/см, реле 13 давления соединяет магистраль 14 с пневмоцилиндрами, которые выдвигают штоки 9 и 12, В силу того, что ход штока 9 меньше хода штока 12, сначала испытуемая машина

1 обжимается полуцилиндрам 8, а затем уже стержень-волновод 2 прижимается к испытуемой машине 1, она при подаче сжатого воздуха в машину 1 начинает создавать ударные импульсы, Реле времени, установленное между тензодатчиком 3 и усилителем 5 (не показано), включает цепь тензодатчик 3 — усилитель 5 спустя некоторое время, когда неустановившийся режим работы сменяется установившимся. Затем другое реле времени, установленное между реле 13 давления и магистралью 14 (не показано), обеспечивает работу всей системы в заданной продолжительности. По количеству циклов за известный промежуток времени определяют частоту ударов, Можно определить и стабильность показаний вольтметра, шкала которого может быть градуирована в показаниях, характеризующих энергию.

Составной стержень-волновод 2 обеспечивает затухание колебаний волны деформации, что позволяет более . точно определять энергию удара, так как в меньшей степени влияет деформация от предшествующего удара на результат замера.

Кроме того, тензодатчик 3 и сама испытуемая машина 1 в меньшей степени подвержена нагрузкам. При ударе по стержню-волноводу 2 продольная волна деформации, идущая от торцовой контактной поверхности одной части 1 стержня к другой, переходит в сдвиговую волну, которая. по поверхности контакта (боковая поверхность выступа 24 и гнезда 23), передается на другую часть 22 стержня-волновода 2 и затем переходит в продольную волну деформации, идущей по другой 22 части стержня-волновода 2 до его торца, где, отражаясь, возвращается назад опять, переходя в сдвиговую и продольную. При этом происходит потеря энергии на поверхности контакта. Экспериментально достигнуто затухание колебаний в

10

40 раэ по отношению к сплошному стержн ю-вол н Оводу.

В первом указанном случае стенд используется для определения работоспособности испытуемых машин по сравнению их энергетических показателей, во втором случае — только для замера абсолютных значений энергетических параметров испытуемых машин, Формула изобретения

1, Способ определения энергии удара машины ударного действия, согласно кото15 рому испытуемую машину устанавливают на стенд и определяют энергию удара испытуемой машины по продольной деформации поперечного сечения жесткого стержняволновода от удара, кото:-»ый наносят по нему инструментом, отл и ча ющийся тем, что, с целью упрощения измерений по определению энергии удара при одновременном повышении их точности и стабильности, сначала наносят удар с тарированнай силой и определяют величину потерь энергии в системе испытуемая машина — стержень путем замера продольной деформации поперечного сечения стержня, а затем осуществляют второй удар, при котором измеряют максимальное значение продольной деформации поперечного сечения стержня, при этом энергию удара испытуемой машины определяют по повторному удару с учетом потери энергии в системе машина — датчик как произведение квадрата максимального значения продольной деформации стержня на величину потерь энергии.

2. Стенд для определения энергии удара пневмопробойника, включающий станину, на которой размещено приспособление для крепления испытуемой машины с механизмом для прижима корпуса испытуемой машины, датчик, электрически связанный с измерительным приспособлением, и механизм для прижатия датчика к корпусу испытуемой машины,отл и ча ющи йся тем, что датчик выполнен в виде установленного с возможностью взаимодействия с корпусом испытуемого пневмопробойника и со станиной жесткого стержня-волновода с закрепленным на его боковой поверхности тензодатчиком, а стержень-волновод выполнен по меньшей мере из двух соединенных между собой частей, одна из которых имеет на торце выступ, а другая — гнездо для размещения выступа, при этом части стержня-вол новода установлены с зазором между их торцами и торцом выступа и дном гнезда и с воэможностью взаимодействия боковыми поверхностями выступа и гнезда, причем

1640302

Составитель А, Толстов

Техред ММоргентал

Корректор С, Черни

Редактор И. Шулла

Заказ 1003 Тираж 402 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 измерительное приспособление выполнено в виде регистра величины тока и усилителя, которые последовательно соединены с тензодатчиком, 3, Стенд по п.2, отличающийся тем, что он имеет эластичную пластину, которая размещена между стержнем-волноводом и станиной.