установка для испытания на удар

Формула изобретения

Установка для испытания на удар, содержащая ударник, установленный в трубе разгона, отделенную от трубы разгона камеру сжатого газа, узел крепления испытуемого образца, размещенный на конце трубы разгона, которая снабжена отверстиями, расположенными вблизи зоны крепления испытуемого образца, отличающаяся тем, что установка дополнительно снабжена датчиками скорости, охватывающими трубу разгона в области расположения отверстий, отверстия выполнены в виде продольных диаметрально расположенных щелей, при этом на торце трубы разгона в месте расположения узла крепления испытуемого образца выполнен паз, дно которого расположено в области торца щелей, а между трубой разгона и камерой сжатого газа установлен клапан.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания материалов и конструкций на ударные нагрузки.

Известна установка для создания ударной нагрузки, содержащая пневмоцилиндр, подключенный к источнику газа высокого давления и введенный с уплотнением в полость пневмоцилиндра плунжер, одна часть которого в исходном положении находится вне плоскости пневмоцилиндра, а другая часть имеет на конце буртик с торцевым уплотнением, взаимодействующим с днищем пневмоцилиндра и образующим торцевую полость, подключенную к управляемому источнику высокого давления, причем плунжер имеет полость и сквозные каналы в боковой стенке, которые находятся в исходном положении внутри пневмоцилиндра. Устройство защищено а.с. 1453204, G 01 M 7/00, 1989 г.

Устройство позволяет за счет наличия каналов (их количества, размеров и местоположения) регулировать нагружающую способность ударника, однако контролировать параметры ударника и управлять ими не представляется возможным, что снижает информативность испытаний.

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является установка для испытаний материалов на ударное сжатие, защищенная а.с. 1640592, G 01 N 3/30, публикация 1991 г., которая выбрана в качестве прототипа.

Установка содержит ударник, трубу разгона, в которой размещен ударник, отделенную от трубы разгона разрушаемой диафрагмой камеру сжатого газа, закрепленный на трубе разгона узел крепления испытуемого образца, включающий надульник, опорный фланец и прижимной фланец, и охватывающую узел крепления испытуемого образца вакуумную камеру, выполненную сборной из двух герметично сопряженных стаканов, разделенных перегородкой, один из которых установлен неподвижно, а второй установлен с возможностью перемещения, для обеспечения доступа к узлу крепления образца, а на трубе разгона в зоне неподвижного стакана вакуумной камеры выполнены отверстия. Установка имеет разборный узел крепления образца, что позволяет снизить трудоемкость испытаний, однако наличие разрушаемой диафрагмы приводит к тому, что невозможно точно проконтролировать уровень давления, при котором начинается разгон ударника. Отверстия, выполненные на трубе разгона предотвращают попадание пороховых загрязнений в место соударения ударника с испытуемым объектом, однако они не исключают влияния на точность испытаний уплотненной воздушной подушки, возникающей в трубе разгона при затруднении свободного отхода газов перед движущимся ударником, что вносит искажения в результаты испытаний и снижает их точность. Установка не позволяет контролировать параметры испытаний, что снижает их информативность.

Заявляемым изобретением решалась задача повышения точности и информативности установки для проведения испытаний.

Поставленная задача решается за счет того, что в установке для испытания на удар, содержащей ударник, установленный в трубе разгона, отделенную от трубы разгона камеру сжатого газа, узел крепления испытуемого образца, размещенный на конце трубы разгона, которая снабжена отверстиями, расположенными вблизи зоны крепления испытуемого образца, согласно изобретению установка дополнительно снабжена датчиками скорости, охватывающими трубу разгона в области расположения отверстий, отверстия выполнены в виде продольных диаметрально расположенных щелей, на торце трубы разгона в месте расположения узла крепления испытуемого образца выполнен паз, при этом дно паза расположено в области торца щелей, а между трубой разгона и камерой сжатого газа установлен клапан.

Возможность достижения поставленной цели обусловлена тем, что клапан позволяет контролировать и регулировать точность давления газа, которым разгоняется ударник, что обеспечивает стабильность воспроизведения испытательной нагрузки, а значит точность испытаний. Кроме того, выполнение отверстий в трубе разгона в виде продольных щелей позволяет одновременно, во-первых, исключить образование демпфирующей воздушной подушки при движении ударника перед его взаимодействием с испытуемым образцом, во-вторых, обеспечить разгрузку по давлению газа за ударником, что предотвратит вторичное соударение с образцом после отскока, в-третьих, обеспечит срабатывание датчиков скорости при прохождении ударника по трубе разгона. Выполнение паза на торце трубы разгона обеспечит установку образца в максимальной близости от датчиков, что позволит регистрировать скорость соударения, фиксировать образец по центру трубы разгона, регулировать место соударения. Вся совокупность отличительных признаков обеспечивает высокую точность проведения испытаний, их информативность и возможность сравнения с расчетными данными.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна".

В процессе поиска выявлено техническое решение, защищенное а.с. 1280368, G 01 M 7/00, публикация 1985 г., в котором описано устройство, содержащее на трубе отверстия и управляемый клапан, соединяющий трубу с камерой высокого давления газов, однако функции, выполняемые этими признаками в известном и заявляемом решениях, не идентичны, например, клапан используется для создания давления торможения, в то время как в заявляемом клапан создает давление разгона, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "изобретательский уровень".

Предлагаемая установка иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 показан общий вид установки; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 - конструктивная схема установки датчиков скорости.

Установка для испытания на удар содержит ударник 1, трубу разгона 2, отделенную от трубы 2 быстродействующим управляемым клапаном 3 камеру 4 сжатого газа. Образец 5, установленный в пазу 6, выполненном на торце 7 трубы разгона 2. Отверстия, выполненные в виде диаметрально расположенных щелей 8, расположены так, что плоскость, проходящая через торец щели 8, находится максимально близко к плоскости, проходящей через дно паза 6. Блок фотодатчиков скорости 9 охватывает трубу разгона 2 в месте расположения щелей 8.

Установка работает следующим образом.

Ударник 1 устанавливается в начальном конце трубы разгона 2 вплотную к быстродействующему клапану 3. Испытуемый образец 5 жестко закрепляется в центрирующем пазу 6 на торце 7 трубы 2. В исходном состоянии клапан 3 закрыт и сжатый воздух или газ из камеры 4 не поступает в трубу 2. Сжатый газ заполняет камеру 4 до определенного уровня давления, который контролируется манометром 10. После достижения необходимого уровня давления в камере 4 подача газа закрытием вентиля 11 прекращается. Открывается быстродействующий клапан 3 и сжатый газ из камеры 4 поступает в трубу 2, воздействует на ударник 1 и разгоняет его до расчетной скорости. Ударник при движении по трубе вдоль щелей 8 перекрывает лучи 12 от источника света 13, падающие на фотодиоды 14, при этом блок-формирователь 15 вырабатывает последовательность импульсов, фиксируемых на регистраторе 16. При дальнейшем движении ударник контактирует с испытуемым образцом 5. Поверхность образца 5 установлена в донной части паза 6, а корпус блока датчиков скорости 9, охватывающий трубу разгона, установлен так, что последняя пара "источник света - фотодиод", расположенная по ходу движения ударника 1, максимально приближена к поверхности образца 5, что позволяет повысить точность измерения скорости в момент соударения. Фиксация испытуемого образца в пазу 6 позволяет точно установить и спрогнозировать область соударения.