Устройство и принцип действия ударного стенда

Аттестация испытательного оборудования

Устройство, принцип действия, измерительные системы

Испытательное оборудование.

Лекция 7

(См. презентации лекции 1 и этой лекции)

Рис. 7.1

Рис. 7.2

Стенд состоит из основания из стальных плит, связанных между собой. К основанию приварены направляющие, на которые установлены подвижные элементы стенда.

Испытуемое изделие закрепляется в ложементах 6, которые могут перемещаться по направляющим.

Ударную массу 2 (или ударные массы 3 с траверсой 4) разгоняют с помощью силового пневмоцилиндра 1. При продольном испытании ударная масса наносит удар по изделию через плиту 5.

Рис. 7.3

Торможение изделия после соударения – тормозным пневмоцилиндром 7.

Основными характеристиками, определяющими настройки стенда, являются длина, диаметр и масса изделия, а также величина ускорения, которое необходимо сообщить изделию.

По диаметру изделия выбирают ложементы. По длине выбирают расстояние между ложементами. Исходя из массы изделия, выбирают ударные массы.

Для того чтобы изделие получило заданное ускорение а* необходимо:

· по графику зависимости ускорения а от скорости ударной массы V найти скорость ударной массы V*, которая соответствует заданному ускорению;

· по графику зависимости скорости ударной массы V от давления в силовом цилиндре Р найти давление Р*, необходимое для разгона ударной массы до скорости V*;

· по графику зависимости давления в тормозном цилиндре Р тц от давления в силовом цилиндре Р найти давление в тормозном цилиндре Р* тц.

Настроив стенд (т.е. установив найденное по графикам давление в силовом цилиндре и тормозном цилиндре), и выполнив удар по макету изделия, нужно удостовериться в том, что значения параметров ударного импульса соответствуют установленным в программе испытаний, и после этого подвергать испытанию собственно изделие. Другими словами, необходимо измерить ускорение.

Ускорение есть отношение силы к массе.

(7.1)

Силу можно вычислить, зная механическое напряжение и площадь, на которую эта сила действует

(7.2)

Механическое напряжение

(7.3)

где - механическое напряжение,

- относительная деформация,

Е – модуль Юнга.

При проведение конкретного испытания масса изделия, ложементов и плит (m); площадь поперечного сечения упругого элемента (S); модуль Юнга (Е), длина деформируемого тела тензорезистора величины постоянные и известны. Неизвестна только величина относительной деформации.

Таким образом, измерение амплитуды ускорения сводится на практике к измерению деформации и вычислению амплитуды ускорения.

Рис. 7.4

Относительную деформацию измеряют методом тензометрии.

[Лат. Tensus – напряженный. Тензорезистор – резистор, изменяющий своё сопротивление при деформации (сжатии или растяжении), вызываемой механическим напряжением]

Зависимость сопротивления тензорезистора от его деформации имеет следующий вид

,

(7.4)

где ε – относительная деформация,

l – длина деформируемого тела тензорезистора,

∆ l – изменение длины тела тензорезистора при деформации,

R – сопротивление тензорезистора,

∆ R – изменение сопротивления тензорезистора при деформации,

k – коэффициент чувствительности тензорезистора.

Тензорезистор наклеивается на упругий элемент. При ударе упругий элемент сжимается, вместе с ним сжимается тензорезистор и изменяется его сопротивление. По величине изменения сопротивления тензорезистора определяется величина линейной деформации.

Рис. 7.5

Изменение сопротивления тензорезистора измеряют следующим образом.

Собирают измерительную систему, состоящую из измерительного моста, усилителя и регистратора. Схема измерительного моста показана на рис. 7.5. В одно плечо моста включен магазин сопротивлений, в противоположное – тензорезистор. Вначале тарируют измерительную систему, т.е. определяют зависимость электрического напряжения между точками А и В, от величины изменения сопротивления тензорезистора. Изменяют величину сопротивления на некую величину DR₁, регистрируют напряжение . Полученное значение напряжениябудет соответствовать изменению сопротивления на величину DR₁. Т.к. измерительный тензорезистор включен в противоположное плечо моста, то изменение его сопротивления на такую же величину DR_1, приведет к такому же изменению величины напряжения . Разделив на DR₁, получим величину удельного напряжения , соответствующее единице изменения сопротивления тензорезистора.

.

(7.5)

Отсюда,

Рис. 7.6

Выполняя удар, регистрируют импульс напряжения, рис. 7.8.

Рис. 7.7

по форме импульса определяют его длительность на уровне 0,1 амплитудного значения и величину амплитуды . Разделив на , получим величину изменения сопротивления тензорезистора .

(7.6)

Номинальное сопротивление тензорезистора и его чувствительность приведены в паспорте тензорезистора, тогда

. (7.7)

Возвращаясь к формуле 7.3 и, вместо ε подставив , получим напряжение

(7.8)

Сила находится по формуле 7.2. Площадь поперечного сечения упругого элемента указана в формуляре стенда

. (7.9)

Ускорение – по формуле 7.1

. (7.10)

Пример. Рассчитать амплитуду ударного импульса, если

;

;

;

;

;

;

.

Удельное электрическое напряжение

.

Величина ускорения

Дата добавления: 2014-01-03