RU2202106C2

RU2202106C2 - Set for impact test

Info

Publication number: RU2202106C2
Application number: RU2000116134A
Authority: RU
Inventors: Е.Н. Петров; Э.Н. Кузьмин; В.В. Родионов; Ю.Н. Повитухин; Н.Е. Симаков
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2003-04-10

Abstract

FIELD: tests of materials and structures for impact loads. SUBSTANCE: set for impact test includes striker installed in acceleration tube, compressed gas chamber separated from tube, attachment unit for tested specimen located on end of acceleration tube which is provided with holes arranged near zone of attachment unit of tested specimen. Set is also fitted with speed transmitters embracing acceleration tube in area of arrangement of holes. Holes come in the form of longitudinal slits located diametrically. Groove which bottom is positioned in area of faces of slits is made in butt of acceleration tube in point of location of attachment unit of tested specimen. Valve is positioned between acceleration tube and compressed gas chamber. EFFECT: increased accuracy and informativity of results of impact tests. 3 dwg

Description

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания материалов и конструкций на ударные нагрузки. The invention relates to testing equipment, and in particular to installations for testing materials and structures for shock loads.

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. A known installation for creating an impact load, comprising a pneumatic cylinder connected to a source of high pressure gas and introduced with a seal into the cavity of the pneumatic cylinder, a plunger, one part of which in its initial position is outside the plane of the pneumatic cylinder, and the other part has a flange with an end seal interacting with the bottom a pneumatic cylinder and forming an end cavity connected to a controlled high pressure source, the plunger having a cavity and through channels in the side wall, which are located in the rest position inside the air cylinder. The device is protected by A.S. 1453204, G 01 M 7/00, 1989

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. The device allows due to the presence of channels (their number, size and location) to regulate the loading ability of the striker, however, it is not possible to control the parameters of the striker and control them, which reduces the information content of the tests.

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. Closest to the technical nature of the claimed device is an installation for testing materials for shock compression, protected and.with. 1640592, G 01 N 3/30, 1991 publication, which is selected as a prototype.

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. The apparatus comprises a firing pin, an acceleration tube, in which a drum is placed, a compressed gas chamber separated from the acceleration tube by a diaphragm being destroyed by a diaphragm; a team of two hermetically conjugated glasses separated by a partition, one of which is mounted motionless, and the second is mounted with the ability to move, to provide access to the site sample fastening, and holes are made on the acceleration pipe in the zone of the stationary glass of the vacuum chamber. The installation has a collapsible mount of the sample, which reduces the complexity of the tests, however, the presence of destructible diaphragm leads to the fact that it is impossible to accurately control the pressure level at which the acceleration of the projectile begins. The holes made on the acceleration pipe prevent the ingress of powder contaminants into the place of impact of the striker with the test object, but they do not exclude the impact on the accuracy of tests of the compressed air cushion that occurs in the acceleration pipe when it is difficult to freely escape gases in front of the moving striker, which introduces distortions in the test results and reduces their accuracy. The installation does not allow to control the test parameters, which reduces their information content.

Заявляемым изобретением решалась задача повышения точности и информативности установки для проведения испытаний. The claimed invention solved the problem of increasing the accuracy and information content of the installation for testing.

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. The problem is solved due to the fact that in the installation for impact testing, containing a striker installed in the acceleration pipe, a compressed gas chamber separated from the acceleration pipe, a test sample attachment unit located at the end of the acceleration pipe, which is provided with holes located near the attachment zone of the test sample, according to the invention, the installation is additionally equipped with speed sensors covering the acceleration pipe in the area of the location of the holes, the holes are made in the form of longitudinal diametrically nnyh slots at the end of acceleration tube in place of the attachment groove is made of the test sample, wherein the bottom of the groove arrangement is located in the region of the end slits, and between the acceleration tube and the pressurized gas chamber a valve.

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. The ability to achieve this goal is due to the fact that the valve allows you to control and adjust the accuracy of the gas pressure that accelerates the hammer, which ensures the stability of the test load, and therefore the accuracy of the tests. In addition, the holes in the acceleration tube in the form of longitudinal slots can simultaneously, firstly, eliminate the formation of a damping air cushion when the striker moves before it interacts with the test sample, and secondly, provide gas pressure relief behind the striker, which will prevent a secondary collision with the sample after the rebound, thirdly, it will provide speed sensors when the projectile passes through the acceleration pipe. Performing a groove at the end of the acceleration pipe will ensure the installation of the sample in the maximum proximity to the sensors, which will allow to record the impact velocity, fix the sample in the center of the acceleration pipe, and adjust the place of impact. The whole set of distinctive features provides high accuracy of testing, their information content and the ability to compare with calculated data.

Наличие отличительных от прототипа признаков позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого решения критерию "новизна". The presence of distinctive features from the prototype signs allows us to conclude that the proposed solutions meet the criterion of "novelty."

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". In the process of searching, a technical solution, protected by A.S. 1280368, G 01 M 7/00, 1985 publication, which describes a device containing openings on the pipe and a controlled valve connecting the pipe to a high-pressure gas chamber, however, the functions performed by these features in the known and claimed solutions are not identical, for example, the valve is used to create braking pressure, while in the inventive valve creates acceleration pressure, which allows us to conclude that the proposed solution meets the criterion of "inventive step".

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. The proposed installation is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the installation; figure 2 is a section aa in figure 1; figure 3 is a structural diagram of the installation of speed sensors.

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. Installation for impact testing contains a hammer 1, an acceleration pipe 2, a compressed gas chamber 4 separated from the pipe 2 by a high-speed controlled valve 3. A sample 5 installed in a groove 6 made at the end 7 of the acceleration pipe 2. The holes made in the form of diametrically located slots 8 are located so that the plane passing through the end face of the slot 8 is as close as possible to the plane passing through the bottom of the groove 6. The block of speed sensors 9 covers the acceleration pipe 2 at the location of the slots 8.

Установка работает следующим образом. Installation works as follows.

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. The hammer 1 is installed at the initial end of the acceleration pipe 2 close to the quick-acting valve 3. The test sample 5 is rigidly fixed in the centering groove 6 at the end 7 of the pipe 2. In the initial state, the valve 3 is closed and compressed air or gas from the chamber 4 does not enter the pipe 2. Compressed gas fills the chamber 4 to a certain pressure level, which is controlled by a manometer 10. After reaching the required pressure level in the chamber 4, the gas supply by closing the valve 11 is stopped. The high-speed valve 3 opens and the compressed gas from the chamber 4 enters the pipe 2, acts on the hammer 1 and accelerates it to the design speed. The drummer, when moving along the pipe along slots 8, blocks the rays 12 from the light source 13, incident on the photodiodes 14, while the block shaper 15 generates a sequence of pulses fixed on the recorder 16. With further movement, the drummer contacts the test sample 5. The surface of sample 5 is installed in the bottom of the groove 6, and the body of the speed sensor unit 9, covering the acceleration tube, is installed so that the last pair of “light source - photodiode” located along the direction of the striker 1 is as close to the surface as possible sample 5, which allows to increase the accuracy of measuring speed at the moment of collision. Fixation of the test sample in the groove 6 allows you to accurately establish and predict the area of impact.

Claims

Installation for impact testing, containing a striker installed in the acceleration pipe, a compressed gas chamber separated from the acceleration pipe, a test sample attachment unit located at the end of the acceleration pipe, which is provided with holes located near the fastening zone of the test sample, characterized in that the installation is additional equipped with speed sensors covering the acceleration pipe in the area of the location of the holes, the holes are made in the form of longitudinal diametrically located slots, while at the end of the acceleration pipe per month Those locations of the attachment point of the test sample have a groove, the bottom of which is located in the region of the end face of the slots, and a valve is installed between the acceleration tube and the compressed gas chamber.