Лабораторен стенд за изпитания на ударни въздействия | ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ - СОФИЯ
 


Задача


Да се разработи лабораторен стенд за експериментално изследване на ефекта „комбиниран удар”.


Предизвикателство


Ефектът „комбиниран удар” се получава, когато върху движещото се тяло се приложи допълнително силово въздействие преди удара, по време на удара или след удара. Определянето на количеството енергия, времетраенето и момента на включване на допълнителното силово въздействие за получаването на „прилепващ удар” т.е. „комбиниран удар” без отскок, е от изключително значение за ковашкопресовото производство, брикетирането и забиването на пилони. Отсъствието на отскок увеличава експлоатационния ресурс на технологичната екипировка и помага за оптималното протичане на процеса на пластична деформация.

Специални изисквания:

Допълнителното силово въздействие да се реализира чрез реактивно сопло и източник на сгъстен въздух.


Решение


 


Задачата е разработена на базата на оригинална механична конструкция, характеризираща се със:

1. Специфични конструктивни решения:
  • Приложена е система за линейно водене на подвижните части с минимален коефициент на триене /триене при търкаляне/;

  • Лагеруването на подвижните части позволява реализиране на нулева хлабина между водещите ролки и направляващите шини;

  • Използвани са минимално необходимия брой търкалящи елементи;

  • Избраната схема за линейно водене позволява компенсация на грешката от неуспоредност и допуска на монтажното разстояние между двете направляващи в рамките на пълния ход;

  • Подвижните части са статично балансирани спрямо две взаимноперпендикулярни оси, пресичащи оста на движение на сферата;

  • Осъществена е обратна връзка по положение по безконтактен метод, в рамките на пълния ход на движещите се части;

  • Осигурена е възможност за закрепване на различни приспособления в зоната на ударното въздействие, в зависимост от вида на изпитанието;

  • Стендът е окомплектован с въздушен ресивер с вместимост 10 литра при максимално работно налягане 10bar;

  • Стендът притежава самозаключващ се механичен фиксатор с възможност за безстепенно регулиране височината на падане в рамките на пълния ход на подвижните части.

2. Функционални възможности:
  • Възможност за индивидуална промяна на всеки отделен параметър в изпитателния процес;
  • Възможност за прецизна повтаряемост на параметрите при реализиране на многократни изпитания;
  • Стендът е окомплектован със съответната управляваща и регистрираща апаратура;
  • Разработен е специализиран софтуер за регистрация и статистическа обработка на резултатите;
  • Стендът е окомплектован с измервателна система за отчитане на статичното силово въздействие при работа на реактивния двигател;
  • Възможност да се определя електромеханичната времеконстанта от момента на включване на електромагнитния вентил до получаването на максималната реактивна сила при зададено налягане в акумулатора;
  • Възможност за безстепенно изменение на сечението на дюзата на реактивния двигател, с цел постигането на максимална реактивна сила;
  • Прецизен контрол върху работата на реактивния двигател по отношение момента на включване и продължителността на силовото въздействие.


Принципна схема на системата за безконтактна обратна връзка по положение

На фигурата е показана системата за обратна връзка по положение, характеризираща се с това, че по безконтактен метод в реално време могат да се отчитат премествания с резолюция по-малка от 0,2 мм. Основното предимство на този тип измервателна система е, че нейните компоненти /излъчвател 1 и приемник 2/ са защитени от ударни въздействия, като са фиксирани върху неподвижни елементи от конструкцията.

От показаните на фигурата геометрични зависимости може да се определи преводен коефициент при зададен ъгъл на наклон /α/ на оптичната система, където големината на вертикалното преместване /S/ се изразява посредством напречното преместване /δ/.

S= δ /(sin α . tn α)

Където преводният коефициент

К=1 / (sin α . tn α)



Резултат

Благодарение на оригиналната безконтактна обратна връзка по положение, реализирана чрез оптични сензори, стана възможно регистрирането на прецизни данни  (до 350 точки на опит) при отлична повтаряемост на резултатите.