Устройство для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ПРИ ВЫСОКОСКОРОСТНОМ УДАРЕ ТВЕРДЫМ ТЕЛОМ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Шашура Люцина Иосифовна Игнатовский Михаил Иванович Свириденок Анатолий Иванович Дубатовка Сергей Александрович Носов Василий Васильевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Научно-исследовательский центр проблем ресурсосбережения Национальной академии наук Беларуси(57) 1. Устройство для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом, содержащее ускоритель, разгоняемое тело и рабочую камеру, отличающееся тем, что рабочая камера состоит из корпуса, бойка, метаемого тела и улавливателя метаемого тела. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус рабочей камеры выполнен в виде полого цилиндра. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что в корпусе рабочей камеры размещен сменный фиксатор метаемого тела. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что фиксатор метаемого тела изготовлен из материала с низким модулем упругости. 5. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что фиксатор метаемого тела имеет посадочное гнездо с диаметром, обеспечивающим удержание метаемого тела в исходном положении. 56122009.10.30 6. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что боек выполнен в виде одноступенчатого цилиндра и расположен в корпусе рабочей камеры соосно фиксатору метаемого тела. 7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что метаемое тело имеет форму шара или цилиндра, диаметром от 6 до 10 мм. 8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что улавливатель метаемого тела выполнен в виде съемной металлической коробки, закрепленной на кронштейне, и обеспечивает соблюдение безопасности при работе устройства. 9. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что скоростемер, закрепленный на кронштейне, соединяется с выходным отверстием корпуса рабочей камеры. 10. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что мишень установлена на силоизмеряющем узле, закрепленном на кронштейне. 11. Устройство по п. 10, отличающееся тем, что в качестве силоизмеряющего узла используется барометрическая платформа.(56) 1. Патент РБ 1267. Устройство для исследования ударного воздействия на материал высокоскоростной струи жидкости или суспензии.- 29.05.2003 (прототип). Предлагаемое техническое решение относится к области испытательных приборов для исследования ударного воздействия на изделие или материал и может быть использовано при исследовании ударопрочности и (или) демпфирующей способности различных материалов. Единственным аналогичным и наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению (прототип) является устройство для исследования ударного воздействия на материал высокоскоростной струи жидкости или суспензии 1. Принцип действия устройства основан на ударном воздействии разгоняемого тела на рабочую камеру, заполненную жидкостью, в основу конструкции которой заложен плунжер топливной системы дизельного двигателя. Рабочая камера оснащена сменными форсунками, поршнем с приемником ударного воздействия разгоняемого тела, амортизационной прокладкой и приемным стволом разгоняемого тела. Ускоритель данного устройства содержит вертикально расположенную силовую пружину кручения, верхняя часть которой прикреплена к центробежному механизму, посредством которого происходит запуск разгоняемого тела по кольцевому желобу стола до ударного воздействия на поршень рабочей камеры, что обеспечивает его необходимый разгон для формирования высокоскоростной струи жидкости (более 500 м/с) при выходе через форсунку рабочей камеры. Разгоняемое тело имеет форму шара диаметром 30 мм. Однако данное устройство имеет ограничения по более широкому применению в научно-исследовательских и экспериментальных целях. В частности, исключается возможность проводить исследования по метанию твердых тел. Задачей полезной модели является расширение эксплуатационных возможностей установки за счет изменения одного узла устройства. Это позволит производить высокоскоростной удар твердым метаемым телом, а не струей жидкости, используя имеющуюся в прототипе систему ускорения. Решение поставленной задачи достигается только за счет изменения конструкции рабочей камеры устройства, в то время как имеющаяся в прототипе система ускорения не подвергается изменениям. Рабочая камера состоит из корпуса и бойка, выполненного в виде одноступенчатого цилиндра, передающего ударное воздействие от разгоняемого тела метаемому телу. Кроме того, корпус рабочей камеры оснащен фиксатором для метаемого тела. Фиксатор выполнен из материала с низким модулем упругости, а посадочное гнездо 2 56122009.10.30 фиксатора позволяет удерживать метаемое тело в исходном положении. Боек расположен в корпусе рабочей камеры соосно фиксатору метаемого тела. В качестве метаемого тела используются стальные шары различного диаметра от 6 до 10 мм. Скорость метаемого элемента фиксируется скоростемером, соединенным с выходным отверстием корпуса рабочей камеры. Сила удара метаемого элемента в мишень, которая представляет собой металлическую пластину, расположенную поверх испытываемого образца, измеряется с помощью силоизмеряющего узла, закрепленного на кронштейне. В качестве силоизмеряющего узла используется барометрическая платформа. Конструкция оборудована улавливателем метаемого элемента в виде съемной металлической коробки, который одновременно обеспечивает соблюдение безопасности во время работы устройства. Вышеуказанные особенности устройства для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом являются существенными признаками, так как они направлены на решение поставленной задачи. Использование в конструкции заявленного устройства легкодоступных элементов и обеспечение безопасных условий работы установки позволяет широко использовать его в качестве испытательного устройства в лабораторных научно-исследовательских помещениях. Существенные отличительные признаки устройства для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе в предложенном исполнении являются новыми, так как их использование в известном уровне техники, аналоге и прототипе не обнаружены,что позволяет характеризовать установку в совокупности существенных признаков соответствием критерию новизна. Единая совокупность новых существенных признаков с общими известными существенными признаками позволяет решить поставленную задачу и достичь новый технический результат. Новое техническое решение является результатом разработки конструкции и творческого вклада, полученного без использования нормативнотехнической документации в данной области техники для решения поставленной задачи,является оригинальным по конструктивному исполнению, характеризуется соответствием критерию изобретательский уровень. На фиг. 1 изображена схема устройства для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом на фиг. 2 показана схема конструкции рабочей камеры. Заявленное устройство для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом (фиг. 1 и 2) состоит из рамы 1, внутри которой вертикально расположена силовая пружина 2. Нижняя часть пружины соединена с механизмом взвода, состоящего из редуктора 3, снабженного рукояткой взвода и стопорным устройством 4. Верхняя часть пружины соединена с центробежным механизмом, который представляет собой горизонтально расположенный круглый стол, край которого выполнен в виде кольцевого желоба. В центре стола установлен подшипниковый узел, с одной стороны соединенный с концом верхнего витка пружины, а с другой - с разгонным рычагом 5. Рычаг расположен параллельно поверхности стола и снабжен подпружиненным фиксатором 6. Перед свободным концом рычага находится разгоняемое тело (шар) 7. Движение шара по кольцевому желобу начинается со стартовой площадки, а завершается - в приемном стволе 8, на котором установлена рабочая камера. Рабочая камера представляет собой металлическую конструкцию, состоящую из цилиндрического корпуса 9, внутри которого расположены боек 10 и метаемое тело 11. Метаемое тело имеет форму шара или цилиндра, диаметром от 6 до 10 мм. Метаемое тело фиксируется в исходном положении фиксатором 12, закрепленным внутри корпуса соосно бойку. Рабочая камера последовательно соединена со скоростемером 13, который крепится на кронштейне 14. На кронштейне 14 установлена мишень в виде металлической пластины 15 и испытываемого образца 16. Сила удара метаемого тела измеряется силоизмеряющим узлом 17, установленным на кронштейне 12. Мишень накрыта улавливателем 18 метаемого тела. 56122009.10.30 Устройство для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе твердым телом работает следующим образом. С помощью подпружиненного фиксатора 6 разгонный рычаг 5 устанавливается в исходном положении перед стартовой площадкой, где находится разгоняемое тело 7. Фиксатором 12 метаемое тело 11 удерживается напротив сквозного отверстия рабочей камеры, совмещенного с отверстием скоростемера 13. Металлическая пластина 15 и испытываемый образец 16 закрепляются на кронштейне 14 и закрываются улавливателем 18 метаемого тела. Боек 10 приводится в исходное состояние для высокоскоростного удара. Центробежный ускоритель закрывается защитным кожухом(на чертеже не показан) и фиксируется предусмотренными для этого шпингалетами (на чертеже не показаны). Далее производится взвод (закручивание) силовой пружины 2 на заданное число оборотов приводного вала редуктора 3. Зубчатая пара редуктора в конечном положении фиксируется с помощью стопорного устройства 4. Высвобождение разгонного рычага и запуск разгоняемого тела 7 получаем за счет спуска фиксатора 6. Шар, совершая полет по круговой траектории желоба стола, входит в приемный ствол 8, где ударяет в боек 10 рабочей камеры. Боек 10, в свою очередь, производит точный удар в метаемое тело 11 и придает последнему определенную скорость полета, которая измеряется скоростемером 13. Сила удара метаемого элемента в металлическую пластину 15, за которой расположен испытываемый образец 16, фиксируется силоизмеряющим узлом 17. После удара метаемое тело улавливается улавливателем 18 метаемого тела. Применение на практике устройства для испытания материалов и изделий при высокоскоростном ударе позволяет решать заявленные в полезной модели задачи. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4