SU905392A1 - Стенд дл испытани ударных устройств - Google Patents

Description

(54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ УДАРНЫХ УСТРОЙСТВ

1

Изобретение относитс  к исследованию прочностных свойств, работоспособности и надежности машин ударного действи , а именно к стендам дл  испытани  высокоэнергетических гидропневмомолотов дл  разрушени  скальных пород, негабаритов, слитков цветных металлов и т. д. с энергией удара до 200 кДж.

Известен стенд дл  испытани  пневматических машин ударного действи , содержащий раму с узлом креплени  испытываемой машины и блок энергопоглотител  1.

Однако в данном устройстве удержание испытываемой машины в заданном положении в узле креплени  обеспечиваетс  только за счет фрикционных сил.

Блок энергоноглотител  на ра.ме стенда закреплен жестко, а сама рама свободно установлена на плоском основании. Кроме того, при больших энерги х удара рама стенда, свободно установленна  на жестком основании, приобретает нежелательное поступательное движение, исключить которое при данном конструктивном решении можно лишь многократным увеличением массы стенда, что нерационально.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению  вл етс  стенд дл  испытани  устройств ударного действи , включающий станину с узлом креплени  испытываемого устройства, ис пытываемое устройство с ударником, поглотитель энергии и жесткое основание 2. Недостатком данного стенда  вл етс  жесткое крепление энергопоглотител  к станине , фиксаци  испытываемого устройства

10 за счет фрикционных сил, отсутствие креплени  станины к основанию, а также низка  надежность и эффективность энергопоглотител  вследствие наличи  в последнем упругой мембраны и одного калиброванного отверсти , которое при малых скорост х

рабочего хода не обеспечивает поглошени 

энергии. Все это не позвол ет использовать

данный стенд дл  многоцикловых испытаний

устройств с энергией удара до 200 кДж.

Цель изобретени  - обеспечение надежности конструкции при многоцикловых испытани х высокоэнергетических ударных устройств.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что поглотитель энергии имеет массивный корпус

установленный с возможностью взаимодействи  со станиной через упруго-эластичный амортизатор, при этом масса корпуса больше массы ударника испытываемого устройства , а центр т жести его находитс  на оси испытываемого устройства.

Г1оглотитель энергии выполнен в виде вытеснительной камеры и штокового цилиндра с подпружиненным поршнем, который сообщен с ней посредством калиброванных отверстий, а объем газовой полости вытеснительной камеры больше объема жидкости, вытесн емой из цилиндра.

Станина снабжена упруго-эластичным амортизатором дл  взаимодействи  с упором жесткого основани , а подпружиненный поршень снабжен наголовником из деформируемого материала.

На фиг. I изображен стенд дл  испытаний ударных устройств, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2 (поглотитель энергии).

Стенд дл  испытани  ударных устройств состоит из свободно установленной на жестком основании 1 станины 2, в кронштейне 3 которой посредством цапф 4 щарнирно закреплено испытываемое устройство 5 с корпусом 6, зафиксированное неподвижно на опоре станины хомутом 7 и болтами 8. На направл ющей 9 станины 2 посредством катков 10 с возможностью возвратно-поступательного движени  по линии удара устаHOB .ien .массивный корпус 11, контактирующий с упором 12 станины 2 через упруго-jjiacTH4Hbm буфер 13.

Дл  исключени  нежелательных моментных нагрузок оси катков 10 и буфера 13 размещены в плоскости, проход щей через линию удара испытываемого устройства, котора  в свою очередь,проходит через центр т жести массивного корпуса 11 и параллельна направл ющим станины 9. В массивном корпусе 11, соосно с линией удара, образована цилиндрическа  ка.мера 14 (фиг. 3), заполненна  жидкостью, в которой установлен поршень 15 с внутренней выточкой 16 и возвратной пружиной 17. Дл  снижени  жесткости соударени  ударника 18 испытываемого устройства с порщнем 15, последний на рабочем торце снабжен быстросменным наголовником 19 из пластически деформируемого материала. В днище 20 ка.меры 14 выполнены регулируемое калиброванное отверстие 21 и дополнительное калиброванное отверстие 22, которыми камера 14 сооб1цаетс  с камерой 23, заполненной жидкостью. Дл  исключени  образовани  воздушных пробок при заполнении камер 14 и 23 жидкостью, калиброванное отверстие 22 выполнено в верхней части днища 20.

Герметическа  полость, образованна  камерами 14 и 23, заполн етс  жидкостью до уровн , определ емого отверстием 24, положение которого выбрано так, чтобы камеры 14 и 23 были заполнены жидкостью.

а над свободной поверхностью последней сохранилась воздушна  полость 25, объем которой больше объема жидкости, вытесн емой из камеры 14 при максимальном ходе поршн  15. Дл  заливки жидкости

служит отверстие 26, а дл  слива - отверстие 27. На днище 20 камеры 14 выполнен уступ 28, который входит в выточку 16 поршн  в конце его рабочего хода.

Передн   часть станины 2 (фиг. 1 и 2) через упруго-эластичный буфер 29 контактирует с упором 30, закрепленным на жестком основании 1. Дл  удобства обслуживани  энергопоглотител  во врем  работы ударное устройство 5 при сн том хомуте 7 можно поставить в наклонное полбжение поворотом вокруг оси цапф 4.

Стенд работает следующим образом. Нитание ударного устройства 5, испытываемого на стенде, обеспечивает самосто тельный источник энергии, расположенный отдельно от стенда (не показан). Во

врем  работы ударник 18 (фиг. 1 и 2) совершает возвратно-поступательное движение на длину своего рабочего хода, нанос  удары по наголовнику 19 порщн  15.

Во врем  возвратного хода ударника 18 силы, действующие в ударном устройстве 5, уравновещены, и нагрузки на стенд отсутствуют . Во врем  рабочего хода ударника 18 в направлении массивного корпуса 11 к корпусу ударного устройства 5, а следовательно , к станине 2 стенда приложена сила

разгона, под действием которой последн   сдвигаетс  в противоположном направлении освобожда  буфер 29. Скорост},, сдвига станины определ етс  соотнощением масс ударника и станины и ее оптимальное значение обеспечиваетс  подбором массы станины 2.

В момент удара.по наголовнику 19 (фиг.З) порщн  15, последний, разгон  сь, движетс  совместно с ударником 18, сжима  пружину 17 и вытесн   жидкость через отверсти  21 и 22 в камеру 23. При этом воздущна  полость 25 заполн етс . Отверсти  21 и 22, действу  как гидравлическое сопротивление , преп тствуют перетоку жидкости через днище 20, вследствие чего на порщне 15 и ударнике 18 возникает сила, соверщающа  работу против движени . За счет этого часть

5 кинетической энергии ударника затрачиваетс  на преодоление гидравлического сопротивлени  и поглощаетс  жидкостью, переход  в тепло. При этом порщень 15 и ударник 18 движутс  замедленно. Одновременно под действием давлени  в камере 14 массивный корпус II приходит в ускоренное движение , и в определенный момент его скорость сравниваетс  со скоростью совместного движени  ударника 18 с поршнем 15. Тогда перемещение поршн  15 относительно

5 массивного корпуса 11 становитс  равным нулю и переток жидкости через отверсти  21 и 22 прекращаетс . С этого момента ударник 18, порщень 15 и массивный корпус 11 движутс  совместно, сжима  упруго-эластичный буфер 13 (фиг. 1), вследствие чего на упоре 12 станины 2 возникает сила, вызывающа  замедление движени  массивного корпуса 11 и ускорение движени  станины 2 вперед в направлении упора 30. В момент максимального сжати  буфера 13 скорости движени  станины 2 и массивного корпуса 11 сравниваютс , и весь стенд с закрепленным на нем ударным устройством, как одно целое движетс  вперед, сжима  упруго-эластичный буфер 29. При этом на упоре 30 возникает сила, движение станины 3 замедл етс  и в момент максимального сжати  буфера 29 прекращаетс . На этом процесс удара заканчиваетс , и за счет упругих сил буфера 29 стенд возвращаетс  в исходное положение. При последующем возврате ударника 18 за счет упругих сил сжати  пружины 17 (фиг. 2 и 3) и буфера 13, порщень 15 и массивный корпус 11 также возвращаютс  в исходное положение. При этом жидкость из камеры 23 через калиброванные отверсти  21 и 22 вновь поступает в камеру 14. Так как скорость взвода ударника 18 на пор док меньще скорости его рабочего .хода, то сопротивление обратному перетоку жидкости ничтожно. Далее цикл работы повтор етс .

Давление жидкости в камере 14 пропорционально квадрату скорости ударника 18 и с уменьщением последней быстро снижаетс , вследствие чего эффективность поглощени  энергии удара в энергопоглотителе падает.

Дл  улучщени  эффективности работы энергопоглотител  уступ 28 днища 20 в конце хода поршн  15 входит в выточку 16 и небольщой объе.м жидкости в ней с отверстие .м 21 отсекает от остального значительно больщего объема камеры 14. За счет этого, в конце хода когда скорость порщн  15 мала, вытеснение жидкости из камеры 14 в камеру 23 происходит в основном по калиброванному отверстию 22, размер которого значительно меньще, чем размер калиброванного отверсти  21. В результате давление жидкости в камере 14 повыщаетс , что обеспечивает достаточную эффективность работы энергопоглотител  в конце удара. Варьиру  раз.мером регулируе.мого отверсти  21, можно в щироких пределах мен ть его гидравлическое сопротивление и, следовательно, жесткость соударени  ударника 18 с порщнем 15, имитиру  тем самым различные услови  работы ударного устройства.

Из предлагаемого следует, что энерги  удара устройства, установленного на стенде, расхОд уетс  на нагрев жидкости во внутренней полости камеры 14 массивного корпуса 11, сообщение скорости массивному корпусу и стенду в целом и на последующее сжатие буферов 13 и 29. При этом часть энергии удара, преобразуема  в тепловую энергию жидкости, полностью утилизируетс .

Динамические нагрузки на станину 2 и упор 30 основани  1 определ ютс  кинетической энергией массивного корпуса 11 и стенда в целом. Упом нута  кинетическа  энерги  равна энергии удара испытываемого

устройства за вычето.м энергии, израсходованной на нагрев жидкости во внутренней полости камеры 14 массивного корпуса 11. Чем меньше по величине указанна  разность энергий, тем ниже нагрузки на элементы

стенда, тем проще и надежнее становитс  его конструкци .

Соударение массивного корпуса 11 с ударником 18 за счет гидравлического поглотител  энергии, носит характер м гкого удара, при кото|юм конечна  скорость массивного корпуса после соударени , и следовательно , его кинетическа  энерги  определ ютс  законом сохранени  количества движени  системы.

В стенде дл  испытании ударных стройств за счет размещении энергопоглотител  в массивном корпусе, подвижно.м относительно станины, основна  часть энергии удара испытываемого устройства переходит

в тепло во внутренней полости массивного корпуса, а остаток энергии мал и за счет подвижности станины на основании пог.пощаетс  упругими буферами 13 и 29 при малых динамических нагрузках на элементы стенда, что обеспечивает возможность многоцикловых испытаний на нем устройств.

Claims (3)

1.Стенд дл  испытани  ударных устройств , включающий станину с узло.м креплени  испытываемого устройства, испытываемое устройство с ударником, поглотитель энергии, и жесткое основание, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  надежносги

конструкции ири многоцикловых испытани х высокоэнергетических ударных устройств, поглотитель энергии имеет массивный корпус установленный с возможностью взаимодействи  со станиной через упруго-эластичный амортизатор, при это.м масса корпуса больте массы ударника испытывае.мого устройства , а центр т жести его находитс  на оси испытываемого устройства.

2.Стенд по п. 1, отличающийс  тем, что поглотитель энергии выполнен в виде вытеснительной камеры и штокового цилиндра

с подпружиненным порщнем, который сообщен с ней посредством калиброванных отверстий , а объем газовой полости вытеснительной камеры больше объема жидкости, вытесн емой из цилиндра.

3. Стенд по п. 1, отличающийс  тем, что станина снабжена упруго-эластичным а.мортизатором дл  взаимодействи  с упором жесткого основани .