Устройство для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки
Владельцы патента RU 2339927:
Российская Федерация от имени которой выступает государственный заказчик - Федеральное агентство по атомной энергии (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр-Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") (RU)
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендовой аппаратуре, предназначенной для исследования приборов системы автоматики на устойчивость к воздействию ударных импульсов. Технический результат направлен на получение колебательного процесса нагружения изделий, обладающего достаточно широким диапазоном частот и позволяющего имитировать знакопеременные затухающие нагрузки, максимально близкие к реально существующим. Устройство для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки содержит камеру давления с отверстиями, в которой установлен удерживаемый в исходном положении поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения в этой камере, источник сжатого газа, соединенный с камерой давления через управляемый клапан. При этом камера давления выполнена замкнутой, а поршень с размещенным в нем испытуемым объектом установлен со стороны управляемого клапана. Причем поршень оснащен держателем, выполненным с возможностью разрушения при заданной силе давления воздуха. 1 ил.
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендовой аппаратуре, предназначенной для исследования приборов системы автоматики на устойчивость к воздействию ударных импульсов, вызывающих затухающее возвратно-поступательное перемещение несущих их конструкций.
Известен стенд для испытания изделий на знакопеременные нагрузки, содержащий основание с направляющими, установленную в направляющих подвижную платформу для крепления испытуемого изделия, расположенные с противоположных сторон платформы и взаимодействующие с ней ударник и подвижную буферную массу, закрепленный на буферной массе со стороны платформы упругий элемент, скрепленный с платформой, и устройство для разгона ударника (см. А.с. №690352, МПК6 G01M 7/00, 1979 г. "Стенд для испытаний изделий на знакопеременные нагрузки", опубликованное в БИ №37 от 05.10.79 г.).
Однако такой стенд не позволяет получить колебательный процесс с заданной амплитудой, частотой и требуемым декрементом затухания этих колебаний.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является стенд для испытания изделий на удар, взятый в качестве прототипа, содержащий камеру давления, свободно установленный в ней боек, причем в камере выполнены отверстия для сброса давления из камеры при заданном перемещении бойка, стол для закрепления испытуемого объекта, снабженный наковальней, соударяющейся с бойком, и средства для удержания бойка в исходном положении (см. а.с. №813159, МПК6 G01M 7/00, 1979 г. "Стенд для испытания изделий на удар", опубликованное в БИ №10 от 15.03.81 г.).
Данное устройство не позволяет получить колебательный процесс, а следовательно, обеспечить знакопеременную нагрузку на испытуемый объект.
Решаемая задача - создание устройства для испытания изделий на воздействие знакопеременной затухающей нагрузки, с наибольшей точностью имитирующего реальные условия.
Технический результат - получение колебательного процесса нагружения изделий, создающего знакопеременные затухающие нагрузки, максимально близкие к реально существующим в достаточно широком частотном диапазоне.
Технический результат достигается тем, что устройство для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки содержит камеру давления с отверстиями, в которой установлен удерживаемый в исходном положении поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения в этой камере, источник сжатого газа, соединенный с камерой давления через управляемый клапан. Новым является то, что камера давления выполнена замкнутой, а поршень с размещенным в нем испытуемым объектом установлен со стороны управляемого клапана.
Благодаря тому что камера давления выполнена замкнутой, поршень получает возможность колебательных перемещений после импульсного воздействия со стороны источника сжатого газа через управляемый клапан. Отверстия в камере давления обеспечивают возможность регулирования интенсивности затухания этих колебательных перемещений, т.е. декремента затухания, а размещение испытуемого объекта непосредственно в поршне, который установлен со стороны управляемого клапана, позволяет обеспечить этому объекту возможность совершать вместе с поршнем возвратно-поступательные перемещения, получая при этом требуемые нагружения.
На чертеже изображена схема устройства для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки.
Устройство содержит поршень 1 с полостью 2, в которой размещен испытуемый объект 3, замкнутую камеру давления 4 с отверстиями 5, а также источник сжатого газа 6, управляемый клапан 7 и держатель 8 поршня 1 в исходном положении.
Устройство для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки работает следующим образом.
Сжатый газ от источника 6 поступает через управляемый клапан 7 в камеру давления 4, в так называемое предпоршневое пространство. После того как сила давления воздуха на поршень 1 достигнет величины, при которой наступает предел прочности держателя 8, последний разрушается и поршень 1 с установленным в нем испытуемым объектом 3 начинает перемещаться по камере давления 4 с ускорением, изменяющимся по закону, близкому к синусоидальному. При этом в определенный момент времени поршень 1 перекрывает отверстия 5 и энергия движения поршня 1 с этого момента начинает аккумулироваться в сжимающемся газе, заключенном между днищем поршня 1 и нижней замыкающей частью камеры давления 4, причем этот газ играет одновременно и роль тормозного устройства. Под действием упругих сил, заключенных в сжатом газе между днищем поршня 1 и нижней замыкающей частью камеры давления 4 (клапан 7 к этому моменту уже должен быть закрыт), поршень 1 начинает движение в обратном направлении, стремясь занять положение, близкое к исходному, и сжимая при этом оставшийся газ в объеме между верхом поршня 1 и верхней замыкающей частью камеры давления 4. После достижения давления в этом объеме определенной величины (точно так же как это происходило в предыдущий момент времени в объеме между днищем поршня 1 и нижней замыкающей частью камеры давления) поршень 1 снова начинает движение в прямом направлении. Таким образом, возникают свободные колебания поршня, амплитуда которых постепенно убывает, вследствие постепенного уменьшения количества газа по обеим сторонам поршня, причем повторение циклов будет продолжаться до тех пор, пока сохраняется возможность поочередного образования избыточного давления сперва в объеме между днищем поршня 1 и нижней замыкающей частью камеры давления, а затем - между верхом поршня 1 и верхней замыкающей частью этой камеры и т.д. При этом воспроизводится многоцикловое знакопеременное затухающее нагружение испытуемого изделия 3, находящегося в полости 2 поршня 1. Амплитуда и частота нагружения изменяются путем вариации параметров: предела прочности держателя 8, массы поршня 1 вместе с испытуемым изделием 3 и длины камеры давления. Декремент затухания этих колебаний в достаточно широком диапазоне регулируется с помощью изменения параметров отверстий 5.
Таким образом, параметры держателя 8, поршня 1 вместе с испытуемым объектом 3, а также камеры давления 4 и отверстий 5 позволяют в широких пределах изменять параметры возвратно-поступательного перемещения поршня с установленным в нем испытуемым объектом, реализуя тем самым практически весь возможный спектр знакопеременных затухающих нагружений. При этом, благодаря простоте и жесткости конструкции, обеспечивается стабильность и надежность ее функционирования.
Компьютерное моделирование процесса нагружения (без учета влияния параметров отверстий) позволяет считать, что ожидаемый характер процесса вполне соответствует требуемому и имеет широкие возможности для регулировки всех наиболее важных параметров знакопеременного нагружения, необходимых для обеспечения вполне объективного испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки.
Устройство для испытания изделий на знакопеременные затухающие нагрузки, содержащее камеру давления с отверстиями, в которой установлен удерживаемый в исходном положении поршень с возможностью возвратно-поступательного перемещения в ней, источник сжатого газа, соединенный с камерой давления через управляемый клапан, отличающееся тем, что камера давления выполнена замкнутой, а поршень с размещенным в нем испытуемым объектом установлен со стороны управляемого клапана, при этом поршень оснащен держателем, выполненным с возможностью разрушения при заданной силе давления воздуха.
