RU2006807C1

RU2006807C1 - Impact test facility

Info

Publication number: RU2006807C1
Authority: RU
Inventors: Вадим Дмитриевич Степанов
Original assignee: Вадим Дмитриевич Степанов
Priority date: 1991-03-07
Filing date: 1991-03-07
Publication date: 1994-01-30

Abstract

FIELD: test technology. SUBSTANCE: piston-gate 3 and piston-striker 9 are accelerated in barrel mounted on base 1. Kinetic energy of piston-striker 9 is imparted to piston 4 with part 5 under test. Acceleration is provided by gas pressure built up within part 8 of barrel confined between piston-striker and piston-gate as it communicates with pressure chamber 6 through high-speed valve 7. Installation point of piston-gate is selected so as to ensure its exit from barrel at moment piston-striker passes gas vent ports. Piston 4 and piston-gate running out of barrel are stopped by braking devices 10, 12, respectively, mounted on additional base 13 where they are free to move unidirectionally with mentioned pistons during formation of test load. EFFECT: enlarged functional capabilities. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к пневматическим стендам для ударных испытаний изделий. The invention relates to testing equipment, in particular to pneumatic stands for impact testing of products.

Известен стенд для ударных испытаний изделий, содержащий основание, установленный на основании ствол с затвором, размещенный в стволе поршень для закрепления испытуемого изделия, камеру высокого давления, сообщенную через быстродействующий клапан с предпоршневой полостью ствола, поршень-боек, размещенный в предпоршневой полости, и устройство для торможения поршня с испытуемым изделием, при этом в стенке ствола в конце участка разгона поршня-бойка выполнены окна для сброса газа. A known stand for impact testing of products, containing a base mounted on the base of the barrel with a shutter, a piston located in the barrel for securing the test product, a high pressure chamber communicated through a quick-acting valve with a pre-piston cavity of the barrel, a piston-striker placed in the pre-piston cavity, and a device for braking the piston with the tested product, while in the wall of the barrel at the end of the acceleration section of the piston-striker made windows for the discharge of gas.

Недостаток описанного стенда для ударных испытаний - низкая долговечность конструкции разгонно-формиpующей части. The disadvantage of the described stand for impact testing is the low durability of the design of the overclocking-forming part.

Целью изобретения является повышение долговечности путем уменьшения действия силы торможения на разгонно-формирующую часть стенда. The aim of the invention is to increase durability by reducing the action of braking force on the accelerating-forming part of the stand.

Это достигается тем, что стенд снабжен устройством для торможения затвора, выполненным в виде поршня, камера давления сообщена с предпоршневой полостью ствола на участке между поршнем-бойком и поршнем-затвором, устройства для торможения установлены на дополнительном основании подвижно в направлении перемещения поршня-бойка и поршня-затвора при формировании испытательной нагрузки, а место установки поршня-затвора и его масса выбраны из условия обеспечения его выхода из ствола в момент прохождения поршнем-бойком окон для сброса газа. Стенд снабжен средствами возврата устройств для торможения в исходное положение, выполненными в виде закрепленных на дополнительном основании пневмоцилиндров, штоки поршней которых обращены в сторону устройства для торможения. This is achieved by the fact that the stand is equipped with a device for braking the shutter, made in the form of a piston, the pressure chamber is in communication with the pre-piston cavity of the barrel in the area between the piston-striker and the piston-bolt, the braking devices are mounted on an additional base movably in the direction of movement of the piston-striker and the piston-shutter during the formation of the test load, and the installation location of the piston-shutter and its mass are selected from the condition of ensuring its exit from the barrel at the moment of passage of the piston-striking windows for gas discharge. The stand is equipped with means for returning the devices for braking to the initial position, made in the form of pneumatic cylinders fixed on an additional base, the piston rods of which are turned towards the device for braking.

На чертеже изображен описываемый стенд для ударных испытаний изделий. The drawing shows the described stand for impact testing of products.

Стенд содержит основание 1, установленный на основании ствол 2 с затвором 3, размещенный в стволе 2 поршень 4 для закрепления испытуемого изделия 5, камеру 6 высокого давления, сообщенную через быстродействующий клапан 7 с предпоршневой полостью 8 ствола 2, поршень-боек 9, размещенный в предпоршневой полости 8, и устройство 10 для торможения поршня 4 с испытуемым изделием 5. The stand contains a base 1, mounted on the base of the barrel 2 with a shutter 3, a piston 4 located in the barrel 2 for securing the test product 5, a high-pressure chamber 6 communicated through a quick-acting valve 7 with a pre-piston cavity 8 of the barrel 2, the piston-hammer 9, located in the pre-piston cavity 8, and the device 10 for braking the piston 4 with the test product 5.

В стенке ствола 2 в конце участка разгона поршня-бойка 9 выполнены окна 11 для сброса газа. In the wall of the barrel 2 at the end of the acceleration section of the piston-hammer 9 are made windows 11 for venting gas.

Стенд содержит устройство 12 для торможения затвора 3, который выполнен в виде поршня. Камера 6 давления сообщена с предпоршневой полостью 8 ствола 2 на участке между поршнем-бойком 9 и поршнем-затвором 3. Устройства 10, 12 для торможения установлены на дополнительном основании 13 подвижно в направлении перемещения поршня-бойка 9 и поршня-затвора 3 при формировании испытательной нагрузки. Место установки поршня-затвора 3 и его масса выбраны из условия обеспечения его выхода из ствола 2 в момент прохождения поршнем-бойком 9 окон 11 для сброса газа. The stand contains a device 12 for braking the shutter 3, which is made in the form of a piston. The pressure chamber 6 is in communication with the pre-piston cavity 8 of the barrel 2 in the area between the piston-striker 9 and the piston-bolt 3. The braking devices 10, 12 are mounted on an additional base 13 movably in the direction of movement of the piston-striker 9 and the piston-bolt 3 when forming a test load. The installation location of the piston-shutter 3 and its mass are selected from the condition of ensuring its exit from the barrel 2 at the time of passage of the piston-striking 9 of the windows 11 for gas discharge.

Стенд содержит средства 10, 12 возврата устройств для торможения в исходное положение, выполненные в виде закрепленных на дополнительном основании 13 пневмоцилиндров 14, 15, штоки 16, 17 поршней 18, 19 которых обращены в сторону устройств 10, 12 торможения. The stand contains means 10, 12 for returning the devices for braking to the initial position, made in the form of 13 pneumatic cylinders 14, 15 fixed on an additional base, rods 16, 17 of the pistons 18, 19 of which are turned towards the braking devices 10, 12.

Для связи с источником давления (на чертеже не показан) предусмотрено отверстие 20. Поршень 4 и ствол 2 образуют полость 21. Тормозные устройства 10, 12 установлены на основании 13 посредством опор 22, 23 (трения скольжения, качения) в направляющих пазах 24, 25. A hole 20 is provided for communication with a pressure source (not shown in the drawing). The piston 4 and the barrel 2 form a cavity 21. The brake devices 10, 12 are mounted on the base 13 by means of bearings 22, 23 (sliding friction, rolling) in the guide grooves 24, 25 .

Тормозные устройства 10, 12 содержат направляющие цилиндры 26, 27 с продольными пазами 28, 29, предназначенными для установки в исходное положение демпферов 30, 31 (прокладки из войлока и т. п. ) и инерционных масс 32, 33. В крышках 34,35 выполнены отверстия 36, 37. The brake devices 10, 12 contain guide cylinders 26, 27 with longitudinal grooves 28, 29, intended for installation in the initial position of dampers 30, 31 (gaskets from felt, etc.) and inertial masses 32, 33. In the covers 34.35 holes 36, 37 are made.

Для связи пневмоцилиндров 14, 15 с источником давления (не показан) предусмотрены отверстия 38, 39, в боковых стенках цилиндров 26, 27 (вблизи ствола 2) - загрузочные окна 40, 41, которые во время опыта могут закрываться крышками (на чертеже не показаны). To connect the pneumatic cylinders 14, 15 with a pressure source (not shown), holes 38, 39 are provided, in the side walls of the cylinders 26, 27 (near the barrel 2) - loading windows 40, 41, which during the experiment can be closed with covers (not shown )

Описываемый стенд для ударных испытаний изделий работает следующим образом. The described stand for impact testing of products operates as follows.

Через окно 40 (или через окно 41) с использованием технологического приспособления-штанги (не чертеже не показано) и паза 28 в ствол 2 устанавливается поршень-боек 9. Аналогично через окно 41 в ствол 2 устанавливается поршень-затвор 3. После этого через окно 40 в ствол 2 устанавливается поршень 4 с испытуемым изделием 5. В определенное положение в тормозных цилиндрах 26, 27 устанавливаются демпферы 30, 31 и массы 32, 33. Through the window 40 (or through the window 41) using a technological fixture-rod (not shown) and a groove 28, a piston-striker 9 is installed in the barrel 2. Similarly, a piston-shutter 3 is installed through the window 41 in the barrel 2. After that, through the window 40, a piston 4 with a test article 5 is installed in the barrel 2. Dampers 30, 31 and masses 32, 33 are installed in a certain position in the brake cylinders 26, 27.

От источника давления через отверстие 20 сжатый газ (воздух) подается в камеру 6, затем отверстие 20 перекрывается. В этом состоянии стенд подготовлен для проведения испытания изделия. При срабатывании клапана 7 сжатый воздух из камеры 6 поступает в предпоршневую полость 8. Под действием силы давления воздуха в полости 8 поршень 9, ускоряясь, перемещается в стволе 2. При этом затвор-поршень 3 перемещается в стволе 2 в противоположном поршню 9 направлении. Скорость поршня 9 увеличивается. From the pressure source through the hole 20, compressed gas (air) is supplied to the chamber 6, then the hole 20 is closed. In this condition, the stand is prepared for testing the product. When the valve 7 is activated, compressed air from the chamber 6 enters the pre-piston cavity 8. Under the action of the air pressure in the cavity 8, the piston 9, accelerating, moves in the barrel 2. In this case, the shutter-piston 3 moves in the barrel 2 in the opposite direction to the piston 9. The speed of the piston 9 increases.

Образующийся впереди поршня 9 уплотненный воздух сбрасывается через окна 11, выполненные в стенке ствола 2 (окна могут иметь любую конфигурацию, в том числе они могут быть образованы системой круглых отверстий, необходимая суммарная площадь которых может быть образована посредством заглушек (на чертеже не показано). В момент прохождения пазов 11 поршень 9 приобретает максимальную скорость. После прохождения поршнем 9 окон 11 он начинает сжимать воздух в полости 21 (в исходном состоянии воздух в стволе 2 и в полости 21 находится под атмосферным давлением). При дальнейшем движении поршня 9 давление воздуха на поршень 4 увеличивается и достигает максимальной величины в момент максимального сближения поршней 9 и 4. В этот момент времени формируется пиковое значение ударного (инерционного) ускорения, действующего на изделие 5. После того как между поршнями 9 и 4 произойдет обмен энергиями, поршень 4 приобретает максимальную скорость, а поршень 9 остановится (при равенстве этих масс). The compressed air formed in front of the piston 9 is discharged through windows 11 made in the wall of the barrel 2 (the windows can be of any configuration, including they can be formed by a system of round holes, the required total area of which can be formed by means of plugs (not shown in the drawing). At the moment of passage of the grooves 11, the piston 9 acquires maximum speed. After the piston 9 passes through the windows 11, it begins to compress the air in the cavity 21 (in the initial state, the air in the barrel 2 and in the cavity 21 is under atmospheric yes With the further movement of the piston 9, the air pressure on the piston 4 increases and reaches a maximum value at the moment of the maximum approximation of the pistons 9 and 4. At this point in time, a peak value of the shock (inertial) acceleration acting on the product 5. is formed. 9 and 4 there will be an exchange of energies, piston 4 acquires maximum speed, and piston 9 will stop (if these masses are equal).

В то время, как поршень 9, проходя окна 11, приобретает максимальную скорость, поршень-затвор 3, двигаясь в противоположном поршню 9 направлении, выйдет из канала ствола. Движением поршня-затвора 3 нейтрализуется сила реакции, возникающая при разгоне поршня 9. После выхода поршня 4 с изделием 5 из ствола 2 он затормаживается при допустимом уровне тормозного ускорения. Поршень 4, двигаясь в направляющем цилиндре 26, доходит до первого из демпферов 30 и через него воздействует с первой из масс 32. Масса поршня 4 увеличивается за счет присоединения демпфера 30 и массы 32. При этом теряется часть скорости поршня 4. While the piston 9, passing through the window 11, acquires maximum speed, the piston-shutter 3, moving in the opposite direction of the piston 9, will exit the barrel. The movement of the piston-shutter 3 neutralizes the reaction force that occurs during acceleration of the piston 9. After the piston 4 with the product 5 leaves the barrel 2, it brakes at an acceptable level of braking acceleration. The piston 4, moving in the guide cylinder 26, reaches the first of the dampers 30 and through it acts with the first of the masses 32. The mass of the piston 4 increases due to the connection of the damper 30 and the mass 32. In this case, part of the speed of the piston 4 is lost.

Дальнейшее торможение поршня 4 происходит при взаимодействии со второй и последующими массами через соответствующие демпферы. Наконец, образующаяся в процессе торможения поршня 4 за счет присоединения определенной системы демпферов и масс подвижная система взаимодействует с последним демпфером 30 и инерционной массой, которой является направляющий цилиндр 26. Поскольку при описанном способе торможения импульс количества движения сохраняется (с учетом поправки на потери скорости за счет действия сил трения демпферов и масс о внутреннюю поверхность цилиндра 26), то вся подвижная система будет иметь некоторую конечную (расчетную) скорость. Эта скорость гасится окончательно за счет силы трения опор 22 цилиндра 26 при движении в направляющем пазе 24, выполненном в основании 13. Поскольку основание 13 не связано с основанием 1, то действие импульса силы торможения поршня на конструкцию разгонно-формующей части стенда не передается. Further braking of the piston 4 occurs when interacting with the second and subsequent masses through the corresponding dampers. Finally, the mobile system that is formed during the braking of the piston 4 due to the attachment of a certain system of dampers and masses interacts with the last damper 30 and the inertial mass, which is the guide cylinder 26. Since the momentum pulse is preserved under the described braking method (taking into account the correction for speed losses for due to the action of the friction forces of dampers and masses on the inner surface of the cylinder 26), then the entire mobile system will have some finite (calculated) speed. This speed is finally extinguished due to the friction force of the bearings 22 of the cylinder 26 when moving in the guide groove 24 made in the base 13. Since the base 13 is not connected with the base 1, the action of the impulse of the braking force of the piston on the structure of the accelerating-forming part of the stand is not transmitted.

Процесс торможения поршня-затвора 3 после его выхода из ствола 2 аналогичен процессу торможения поршня 4. Поршень 3, двигаясь в направляющем цилиндре 27, доходит до первого из демпферов 31 и через него взаимодействует с первой из масс 33. Масса поршня 3 увеличивается. При этом теряется часть скорости поршня 3. Дальнейшее торможение поршня 3 происходит при взаимодействии с последующими массами через соответствующие демпферы. The process of braking the piston-shutter 3 after it leaves the barrel 2 is similar to the process of braking the piston 4. The piston 3, moving in the guide cylinder 27, reaches the first of the dampers 31 and interacts with the first of the masses 33 through it. The mass of the piston 3 increases. In this case, part of the speed of the piston 3 is lost. Further braking of the piston 3 occurs when interacting with subsequent masses through the corresponding dampers.

Наконец, образующаяся в процессе торможения поршня 3 за счет присоединения определенной системы демпферов и масс подвижная система взаимодействует с последним демпфером 31 и инерционной массой, которой является направляющий цилиндр 27. Поскольку при описанном способе торможения импульс количества движения сохраняется, то вся подвижная система будет иметь некоторую конечную (расчетную) скорость. Эта скорость гасится окончательно за счет силы трения опор 23 цилиндра 27 при движении в направляющем пазе 25, выполненном в основании 13 (очевидно, что сила трения может быть выполнена изменяемой). Finally, the mobile system formed during the braking of the piston 3 due to the attachment of a certain system of dampers and masses interacts with the last damper 31 and the inertial mass, which is the guide cylinder 27. Since the momentum impulse is preserved with the described braking method, the entire mobile system will have some final (estimated) speed. This speed is finally extinguished due to the friction force of the bearings 23 of the cylinder 27 when moving in a guide groove 25 made in the base 13 (it is obvious that the friction force can be made variable).

Поскольку основание 13 не связано с основанием 1, то действие импульса силы торможения поршня 3 на конструкцию разгонно-формирующей части стенда не передается. Since the base 13 is not connected with the base 1, the action of the impulse of the braking force of the piston 3 on the design of the accelerating-forming part of the stand is not transmitted.

Для приведения тормозных устройств в исходное положение после испытания изделия 5 в пневмоцилиндры 14 и 15 через отверстия 38, 39 от источника давления (на чертеже не показан) в полость пневмоцилиндров подается сжатый газ воздух. Под действием сил давления поршня 18, 19 перемещаются в пневмоцилиндрах и штоки 16 17 взаимодействуют с цилиндрами 26, 27 тормозных устройств, перемещая их в исходное положение. Перемещению поршней 18, 19 способствуют отверстия 36, 37, выполненные в крышках 34, 35. После установки тормозных устройств в исходное положение источник давления отключается, а отверстия 38, 39 сообщаются с атмосферой (не показано). To bring the brake devices to their original position after testing the product 5, the pneumatic cylinders are supplied with compressed gas through the holes 38, 39 from the pressure source (not shown in the drawing) from the pneumatic cylinders. Under the action of pressure forces of the piston 18, 19 are moved in the pneumatic cylinders and the rods 16 17 interact with the cylinders 26, 27 of the brake devices, moving them to their original position. The movement of the pistons 18, 19 is facilitated by the openings 36, 37 made in the covers 34, 35. After the braking devices are in the initial position, the pressure source is turned off, and the openings 38, 39 communicate with the atmosphere (not shown).

Благодаря тому, что в предложенном техническом решении уменьшается действие импульса силы торможения на разгонно-формирующую часть стенда, достигается повышение долговечности (а также увеличиваются сроки между профилактическими работами). (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 1295252, кл. G 01 M 7/08, 1987. Due to the fact that in the proposed technical solution, the effect of the braking force impulse on the accelerating-forming part of the stand is reduced, an increase in durability is achieved (as well as the time between preventive works is increased). (56) 1. USSR author's certificate N 1295252, cl. G 01 M 7/08, 1987.

Claims

1. STAND FOR SHOCK TESTS OF PRODUCTS, comprising a base mounted on the base of a barrel with a shutter, a piston located in the barrel for securing the test product, a high pressure chamber communicated through a fast-acting valve with a pre-piston cavity of the barrel, a striking piston located in the pre-piston cavity, and a device for braking the piston with the test product, while in the wall of the barrel at the end of the acceleration section of the piston-hammer there are windows for venting gas, characterized in that it is equipped with a device for braking the shutter RA, which is made in the form of a piston, the pressure chamber is in communication with the pre-piston cavity of the barrel in the area between the piston-striker and the piston-bolt, the braking devices are mounted on an additional base movably in the direction of movement of the piston-striker and the piston-bolt during the formation of the test load, and the installation location of the piston-shutter and its mass are selected from the condition of ensuring its exit from the barrel at the moment of passage of the piston-striking windows for gas discharge.

2. The stand according to claim 1, characterized in that it is equipped with means for returning the device for braking to its original position.

3. The stand according to paragraphs 1 and 2, characterized in that the said return means are made in the form of pneumatic cylinders fixed on an additional base, the piston rods of which are turned towards the braking devices.