Способ испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений

 

Сущность изобретения: знакопеременный ступенчатый импульс ускорения воспроизводят путем линейного перемещения испытуемого изделия с одной стороны вращающейся платформы на противоположную через ось ее вращения и торможения изделия после перехода его через эту ось. Перемещение осуществляют под действием Архимедовой силы. Для этого капсулу с установленным в ней изделием помещают в полости установленного на платформе цилиндра, часть объема которой, расположенная по одну сторону от оси вращения, заполнена жидким наполнителем, вес объема которого, равного объему капсулы, больше веса капсулы с изделием. Торможение капсулы с изделием производят внедрением ее в жидкость, заполняющей другую часть объема полости. Вес объема жидкости, равного объему капсулы, меньше веса капсулы с изделием. В качестве наполнителя первой части объема полости может быть использована при каждом испытании смесь жидкостей с различными плотностями, при этом вес объема жидкости наименьшей плотности, равного объему капсулы, должен быть больше веса капсулы с изделием. Амплитуду ускорения воспроизводят заданием частоты вращения платформы, а фронт спада (нарастания) - силы перемещения (торможения). 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытания изделий на воздействие знакопеременных пилообразных импульсов ускорения.

Известны способы воспроизведения [1] знакопеременных ускорений прямоугольной формы, по которым каретку для закрепления испытуемого изделия с помощью специальных средств принудительно перемещают с одной вращающейся платформы на другую. Платформы могут находится в одной или перпендикулярных плоскостях.

Недостатками данного способа являются малый диапазон воспроизводимых ускорений и большая трудоемкость обслуживания.

Известен стенд для испытания изделий на воздействие знакопеременных ускорений прямоугольной формы [2] реализующий указанный способ, содержащий, установленные в одной плоскости платформы с параллельными осями вращения платформ стол для установки испытуемого изделия, устройства для передачи стола с платформы на платформу, и средства для управления передачей стола.

Недостатками реализованного в данной конструкции способа являются малый диапазон воспроизводимых ускорений и большая трудоемкость обслуживания.

Наиболее близким по технической сущности является способ, описанный в [3] по которому каретку, на которой закреплено испытуемое изделие, принудительно линейно перемещают с одного плеча вращающейся платформы на противоположное через ось ее вращения, амплитуду ускорения задают частотой вращения платформы, а фронт нарастания (спада) скоростью перемещения каретки на платформе, принудительное перемещение каретки осуществляют под действием сил растяжения пружин.

Недостатками данного способа являются узкий диапазон воспроизводимых ускорений (до 50 g), большая трудоемкость обслуживания при растяжении (сжатии) пружин.

Изобретение направлено на расширение диапазона воспроизводимых ускорений и снижение трудоемкости обслуживания.

Поставленная цель достигается тем, что при способе испытаний изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений, по которому изделие линейно перемещают с одной стороны вращающейся платформы на противоположную через ось ее вращения и после перехода изделия через ось вращения производят торможение, при этом амплитуду ускорения воспроизводят заданием частоты вращения платформы, а фронт спада (нарастания) силы перемещения (торможения), перемещение изделия с одной стороны платформы на противоположную осуществляют под действием Архимедовой силы, для чего капсулу с установленным в ней изделием размещают в полости установленного на платформе цилиндра, часть объема которой, расположенная по одну сторону от оси вращения платформы, заполнена жидким наполнителем, вес объема которого, равного объему капсулы, больше веса капсулы с изделием, а торможение капсулы с изделием производят внедрением ее в заполняющую другую часть объема полости жидкость, вес объема которой, равной объему капсулы, меньше веса объема капсулы с изделием, в качестве наполнителя первой из упомянутых частей объема полости цилиндра при каждом испытании используют смесь жидкостей с различными плотностями (удельным весом), при этом вес жидкости наименьшей плотности равной объему капсулы, больше веса капсулы с изделием.

При реализации изобретения расширяется диапазон воспроизводимых при данном способе ускорений, благодаря использованию в качестве наполнителя цилиндра нескольких объемов жидкостей неравной плотности.

Существенным отличием предложенного способа является то, что выталкивающая капсулу сила возникает при погружении тела в жидкость, находящуюся в поле центробежных сил. При этом плотность тела должна быть меньше плотности жидкости. Кроме того, при данном способе испытаний столб жидкости находится в поле центробежных сил, что увеличивает "кажущуюся" плотность жидкости. Это позволяет обеспечивать более эффективное торможение капсулы с изделием.

Устройство, поясняющее заявляемый способ, поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сбоку на заявляемый стенд, на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 вид Б фиг. 1.

Устройство содержит установленную на основании 1 платформу 2 с приводом ее вращения (не показан), диаметрально установленный на платформе полый цилиндр 3, установленную внутри цилиндра капсулу 4 для размещения испытуемого изделия 5, размещенный на периферии платформы 2 фиксатор 6 исходного положения капсулы 4, две идентичные заслонки 7 и 8 (на фиг. 1 их разрезы и виды обозначены одними буквами), которые в исходном положении размещаются в пазах 9 и 10 (фиг. 2, 3), выполненные в цилиндре 4 и снабженные индивидуальными приводами 11 и 12 поступательного перемещения, закрепленными на платформе 2. Заслонки 7 и 8 образуют в цилиндре полости, первая из которых, расположенная по одну сторону от оси вращения платформы, где в исходном положении размещается капсула, заполнена смесью жидкостей 13 различной плотности, причем вес жидкости наименьшей плотности равной объему капсулы, больше веса капсулы с изделием, а другая полость заполнена жидкостью 14, вес которой, равной объему капсулы, меньше веса капсулы с изделием. Во второй полости цилиндра, расположенной на стороне платформы противоположной фиксатору, установлен упругий элемент 15.

Стенд работает следующим образом.

Капсула 4 с изделием 5 размещается на периферии платформы 2 в цилиндре 3 (как показано на фиг. 1) и фиксируется фиксатором 6. Заслонку 7 вдвигают в паз 9. Заслонку 8 вдвигают в паз 10.

Часть цилиндра 3, где размещена капсула 4, через специальный штуцер (не показан) заполняют жидкостью 13, при этом объем жидкости представляет собой смесь нескольких жидкостей неравной плотности. Полость, ограниченную слева на фиг. 1 заслонкой 8, через специальный штуцер (не показан) заливают жидкостью 14, вес которой, равной объему капсулы, меньше веса капсулы с изделием. Платформу 2 раскручивают до расчетной угловой скорости. При этом жидкость 13 центробежными силами прижимается к периферии цилиндра от оси вращения платформы, а объемы жидкости в соответствии со своим удельным весом разделяются (сепарируются) в цилиндре, как показано на фиг. 1. Частицы жидкости с большей плотностью находятся дальше от оси вращения платформы 2, как показано на фиг. 1. Жидкость 14 центробежными силами прижимается в направлении упругого элемента 15. Поскольку вес капсулы 4 с изделием 5 меньше веса объема жидкости 11 наименьшей плотности, соответствующего объему капсулы 4, на капсулу 4 действует выталкивающая сила Архимеда. Приводами 11 и 12 отодвигают заслонки 7 и 8, освобождая полость цилиндра для пролета капсулы 4. Фиксатором 6 освобождают капсулу 4, которая под действием Архимедовой силы выталкивания ускоренно перемещается к периферии платформы 2 в направлении к центру платформы 2.

При движении капсулы в части цилиндра, со стороны фиксатора 6 заполненной жидкостью, выталкивающая сила Архимеда, действующая на капсулу, будет изменяться по величине не только в зависимости от положения каретки относительно оси вращения платформы, но и от плотности объема жидкости, который в текущий момент времени проходит капсула. После прохождения через ось вращения платформы капсула 4 внедряется в жидкость 14. При движении капсулы в объеме цилиндра, заполненном жидкостью 14, вес которой равной объему капсулы, меньше веса капсулы с изделием, капсула результирующей силой гидравлического сопротивления в зазоре между капсулой и цилиндром и силой Архимеда тормозится, встречается с упругим элементом 15, останавливается и прижимается центробежными силами к периферии платфоpмы 2. При движении капсулы в цилиндре 3 на испытываемое изделие 4 действует знакопеременный ступенчатый импульс ускорения.

Расширение диапазона реализуемых ускорений и уменьшение трудоемкости обслуживания при заявленном способе испытаний достигнуто за счет использования сил Архимеда для разгона, перемещения и торможения капсулы.

Формула изобретения

1. Способ испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений, по которому изделие линейно перемещают с одной стороны вращающейся платформы на противоположную через ось ее вращения и после перехода изделия через ось вращения производят его торможение, при этом амплитуду ускорения воспроизводят заданием частоты вращения платформы, а фронт спада (нарастания) силы перемещения (торможения), отличающийся тем, что перемещение изделия с одной стороны платформы на противоположную осуществляют под действием Архимедовой силы, для чего капсулу с установленным в ней изделием размещают в полости установленного на платформе цилиндра, часть объема которой, расположенная по одну сторону от оси вращения платформы, заполнена жидким наполнителем, вес объема которого, равного объему капсулы, больше веса капсулы с изделием, а торможение капсулы с изделием производят внедрением ее в заполняющую другую часть объема полости жидкость, причем вес объема жидкости, равного объему капсулы, меньше веса капсулы с изделием.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве наполнителя первой из упомянутых частей объема полости цилиндра при каждом испытании используют смесь жидкостей с различными плотностями (удельным весом), при этом вес объема жидкости наименьшей плотности, равного объему капсулы, больше веса капсулы с изделием.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3