Устройство для определения характеристик преобразователей ударных ускорений

 

М. M. Мальгун,.М. Д. Соболев и Г. А. Пономарев уд "" -= .; /

/ и :<

Г с,с (72) Авторы изобретения (7I) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ XAPAKTEPHCTNK

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ УДАРНЫХ УСКОРЕНИЙ

20

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для проверки и градуировки преобразователей ударных ускорений с определением их круговых диаграмм. деформационной чувствительности, необходимых для определения перегрузок по результатам испытаний реальных объектов на воздействие пространственных ударных ускорений.

Известно устройство, в .котором при испытании объектов на воздействие ударных усково рений для определения перегрузок по результатам испытаний применяют пьезоэлектрические преобразователи (датчики) ударных ускорений (1).

Однако эти датчики помимо реакции на ускорение реагируют также и на деформацию обьекта, на котором они установлены, что зачастую существенно увеличивает погрешность измерения ударных ускорений.

Известно устройство для снятия диаграммы направленности пьезопреобразователя ударного ускорения, содержащее молот, наковальню в виде жестко закрепленного цилиндра с отверстием для установки пьезопреобразователя в ее центре симметрии (2).

Изменение направления ударного импульса по отношению к датчику производится поворотом молота вокруг вертикальной оси Наковальни, перпендикулярной направлению удара.

На преобразователь, кроме ударной деформации, воздействует поперечное ударное ускорение вследствие чего точность определения

КДДЧ, будет черезвычайно низка. Кроме того, конструкция устройства весьма громоздка.

Наиболее близким по технической сущности является устройство, содержащее возбудитель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью поворота в ее полости имитатор обьекта с закрепленным на нем преобразователем, ось которого нерпендикулярна оси возбудителя (3).

Известное устройство обладает компактностью конструкции и более широкими функциональными возможностями.

Однако в известном устройстве точность получения КДДЧ также недостаточно высока.

3 994999

Целью изобретения является повышение точности определения круговых диаграмм деформационнои чувствительности преобразователей в ударном режиме, Цель достигается тем, что в устройстве имитатор объекта выполнен в виде симметричного относительно диаметральной плоскости шарового слоя и установлен с поджатием

его боковой поверхности к внутренней поверхности полости платформы в точке, диамет-1р рально противоположной точке приложения нагрузки, при этом масса платформы относится к жесткости имитатора как

2,10- Ъ ь, 008.10-т, 15 где m — масса платформы, кг; с — жесткость имитатора объекта,—

Н

На фиг. 1 изображена конструкция устройства; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство содержит возбудитель 1 нагрузки, подвижную платформу 2, имитатор 3 объекта, выполненный в виде шарового слоя, симметричного относительно диаметральной плоскости, на котором закреплен исследуемый преобразователь 4. Ориентация имитатора 3 объекта в полости платформы 2 осуществля- . ется поворотным устройством 5. Винты 6 закрепляют имитатор в полости платформы.

Передача ударного усилия от возбудителя 1 к имитатору 3 объекта осуществляется с по- . мощью подпружиненного бойка 7. Иксатор 8 и ограйичитель 9 служат для предотвращения повторныМ соударений.

Устройство работает следующим образом.

Исследуемый лрсобразоватсль 4 ударных ускорений закрепляется На имитаторе 3, после чего последний устанавливается в полости платформы 2. Для того, чтобы выбрать установочные зазоры и, тем самым устранить не40 .желательный "дребезг" с помощью винтов ба и бб производится закрепление имитатора 3 объекта. Для этого сначала затягиваются винты ба, которые конической поверхностью головки прижимают имитатор как к основанию

10 полости платформы, так и к,ее ударной

45 поверхности 11.

Винты 6 прижимают диск к основанию по лости платформы (фиг. 2). Благодаря тому, что боковая поверхность имитатора 3 объекта выполнена в виде шарового пояса, а цилиндрическая полость платформы выполнена большего радиуса, чем максимальный радиус симметричного шарового слоя, обеспечивается точечный контакт боковой поверхности имитатора 3 объекта с упорной поверхностью полости плат формы, а также самоцснтровка имитатора объекта при начальной установке. Последнее значительно снижает величину "дребезга".

Возбудитель 1 нагрузки (молот) разгоняется до требуемой скорости и своей плоской поверхностью соударяется с бойком 7. Усилие от бойка передается боковой поверхности имитатора 3 объекта, в котором формируется нормированный импульс ударной деформации.

Благодаря выбранному соотношению между жесткостью диска и массой платформы, кинетическая энергия возбудителя нагрузки расходуется на создание деформации в объекте, Реакция преобразователя 4 на ударную деформацию определяется с помощью соответствующих электроизмерительных приборов.

Винты 6 раскручивают, поворотным устройством 5 захватывают имитатор 3 объекта совместно с преобразователем 4 и устанавливают их в другом положении по отношению к направлению ударного возбуждения. В дальней шем все операции повторяются и таким образом определяются КДДЧ преобразователя.

Нормированное. значение импульса деформации, достигается за счет определенной скорости соударения молота, а величина длительности импульса задается жесткостью его соударяющейся ловерхности.

Для удовлетворительной точности работы устройства необходимо, чтобы величина Е tx i была больше некоторого определенного уровня (f — деформация; хр, — поперечное ускорение). ,Работа устройства считается удовлетворительной в случае, если сигнал на выходе исследуемого преобразователя, возникающий за счет его деформационной чувствительности на порядок выше сигнала за счет его поперечной чувствительности Е при воздействии поперечного ускорения х2, т. e. gg ) 10 x2/100, где — выражается в % (1).

В настоящее время уровень развития техники измерений ударных ускорений с помощью пьезоэлектрических датчиков можно охарактеризовать следующими типичными величинами

$ = 5%, f = 3 10 м/с d„= 15 мм, где

dп — диаметр (наибольший размер) основания преобразователя. Следовательно, из конструктивных соображений типичной нормой на размер имитатора d является d = 50 мм.

Таким образом из (1) следует:

Е 0,1Я 0,1. 5

Х2 (3.10Ь ъ = a,7 1Р

Принимая во внимание, что для рассматриваемой механической системы справедливо соотношение п1х=с d f (где с — жесткость диска, m — масса платформы) можно записать: — 1,7.10 d =1,710 -50 10 з 0,0810 (21

Полученное условие показывает, что в общем óèàå ограничение надо накладывать на отношение массы платформы к жесткости имитатора.

-5 994999 6

Таким образом, для удовлетворительное буждения и одном и том же закреплении. работы устройства необходимо, чтобы отноше Это позволяет сделать обоснованный выбор ние массы платформы к жесткости имитатора требуемого типа преобразователя, что в было не менее 0,08 10 . Однако. черезмерно среднем в 2-3 раза умвньшает составляющую увеличивать массу платформы,и уменьшать 5 погрешность измерения ударных ускорений жесткость имитатора, не имеет смысла. дейст за счет деформации объекта испьпания, а, вительно, при выполнении условия (2) может следовательно, увеличивает надежность оценки наступить такой момент, когда сформирован„прочности исследуемой конструкции. ное поперечное ускорение будет определяться Кроме того, предложенное устройство только ускорением центра имитатора за счет 10 при необходимости может работать как испьпаего деформации (случай когда диск упирается тельный стенд, а также с помощью его можв бесконечно массивное и жесткое тело). но определять и другие характеристики преПеремещение центра диска в этом случае обРазователей (напРимеР, диагРаммы напРавможно записать как: пенности) .

„Ed

Формула изобретения

"ОПредставив импульс деформации, как полуволну синусоидального сигнала длительностью 1 мс, можно оценить величину ускорения центра диска

max 2 g(g (((12 откуда

Е 2 2 — — — о- . х тп мх а-2. л (у Jl

Так как нельзя для диска получить ускорение меньше, чем хо, то на соотношение

- пн Х

6 — целесообразно наложить и ограничение х2 сверху

2 ° 10-7 ъ, с ) 008 10

Использование изобретения позволяет обеспечить получение КДДЧ преобразователей 45 ударных ускорений нри уцарном режиме воэЕ Е 210" т. е. —,. < ..„,О„< или с учетом (3)

Х2 хо д

< 2.1 2 < 2.10-т 35

cd

Таким образом, целесообразное соотноше, ние массы платформы и жесткости диска в настоящее время (определяется типичными характеристиками используемых датчиков) 4О имеет диапазон

Устройство для определения характеристик преобразователей ударных ускорений, содержащее возбудитель ударной нагрузки, платформу, на которой установлен с возможностью,поворота в ее полости имитатор объекта с закрепленным на нем преобразователем, ось которого перпендикулярна оси возбудителя, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью по- . вышения точности определения круговых диаграмм деформационной чувствительности преобразователей, в нем имитатор объекта выполнен в виде симметричного относительно диаметральной плоскости шарового слоя и установлен с поджатием его боковой поверхности ,к внутренней . поверхности полости платформы в точке, диаметрально противоположной точке приложения нагрузки, при этом масса платформы относится к жесткости имитатора объскта, как

2.10 7, — ) 008 ° 10 где m — масса платформаы, кг; с — жесткость имитатора объекта,>

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР Ю S13313, кл. G 01 P 21/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР У 619864, кл. G 01 Р 21/00, 1976.

3. Авторское свидетельство СССР Р 684365, кл.. G 01 P 21/00, 1975 (прототип).

994999

Составитель Н. Мараховская

Техред М.Надь

Корректор М. Шаровыми

Редактор А. Шандор

Заказ 631/29

Подписное

Тираж 871

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.д. 4/5

Филиал ППП "Патент". r. Ужгород, ул. Проектная, 4