КОПЕР ДЛЯ УДАРНЫХ ИСПЫТАНИЙ

Копер для ударных испытаний относится к испытательной технике на перегрузки различных материалов и изделий при ударах.

Известен копер для ударных испытаний, описанный в патенте №616543 «Копер для ударных испытаний», Бюл. №27 от 23.06.78. Копер содержит корпус и ротор, на периферии которых размещены держатели, выполненные в виде колец со сферической внутренней поверхностью. В кольце вставлены бойки в виде шаров. С корпусом связаны конусные стволы, оси которых расположены по касательным к траектории бойков. Тормозные устройства выполнены в виде подвижных в радиальном направлении колодок с приводами или образованы внутренними криволинейными стенками корпуса. На срезах стволов установлены узлы крепления испытуемых объектов.

Недостатком данной конструкции является то, что держатели (кольца) бойков при движении в радиальном направлении ударяются о стенки корпуса и отскакивают от него, то есть при отскоке не тормозятся поверхностью корпуса, что заметно увеличивает путь торможения и снижает стабильность и точность входа бойков в стволы.

Ближайшим прототипом к предлагаемой конструкции является изобретение на полезную модель №162315 «Копер для ударных испытаний», Бюл. №16 от 10.06.2016. Копер состоит из корпуса и ротора, на периферии которого размещены держатели, выполненные в виде колец со сферической внутренней поверхностью, в которых вставлены бойки в виде шаров. С корпусом связаны конусные стволы, оси которых расположены по касательным к траектории бойков. На срезах стволов установлены узлы крепления испытуемых объектов. Привод осевого перемещения, радиальные каналы чрез окна связаны со штоками и кольцами, а пальцы, входящие в момент разгона ротора и выходящие из фиксатора держателей, - с гнездами. Тормозные устройства выполнены в виде желобов с углом конусности 2α.

Недостатком данной конструкции является наличие двух конусных стволов и двух узлов крепления испытуемых объектов. Кроме этого, штоки могут выйти в любом месте траектории ротора и держателей, поэтому есть вероятность удара при вхождении держателей в начальную зону торможения желобов в области конусных стволов.

Для устранения этого недостатка один шар закреплен в держателе без возможности выхода из него, а второй шар имеет возможность выхода из держателя и связан через держатель со штоком, у которого величина хода такова, что исключается контакт держателя с желобом, расположенным в секторе торможения ротора, диаметрально противоположном сектору выхода второго шара в конус; вне зоны торможения участок выполнен в виде направляющей без заклинивания и торможения держателей и шаров, а между конусом и тормозным участком расположен прямой участок желоба.

Предлагаемая конструкция копра показана на фиг. 1 и 2, где фиг. 1 - вид копра сверху, а фиг. 2 - поперечный разрез по А-А. Копер содержит корпус 1 и ротор 2, на периферии которого размещены держатели, выполненные в виде колец 3 со сферической внутренней поверхностью. В кольцах 3 вставлены бойки 4 в виде шаров. С корпусом 1 связаны конусный ствол 5, ось которого расположена по касательной к траектории бойка. На срезе конусного ствола 5 установлен узел крепления испытуемого объекта 6. Тормозное устройство 7 выполнено в виде желоба с углом конусности 2α. Привод осевого перемещения 8, радиальные каналы 9 через окна 10 связаны со штоками 11 и кольцами 3, а пальцы 12, входящие в момент разгона ротора и выходящие из фиксатора 13 держателей, - с гнездами 14.

Участок ВСД выполнен в виде направляющей 15, например, с вертикальными стенками, которые не касаются и не тормозят держатели 3 и шар 4 (при его вылете), а желоб 16 (ЕА), расположенный между конусом 5 и тормозным участком АВ, выполнен как прямолинейный участок, плавно продолженный криволинейным тормозным желобом 7 на участке АВ. Один из шаров 4 закреплен в держателе 3 без возможности вылета из него, например заварен, завальцован или удерживается стопорным кольцом. При этом у этого шара с держателем и штоком величина хода такова, что держатель тормозится при срабатывании привода 8; а у другого держателя свободно вылетающего шара держатель не задевает стенки желоба 7 и направляющей 15, т.к. у него малый ход .

Копер работает следующим образом: перед испытанием на копре привод отключен, а пальцы держателей заходят в гнезда фиксатора. При этом штоки входят внутрь радиальных каналов ротора так, что кольца при вращении ротора не задевают стенок тормозных устройств. По достижении заданной скорости вращения ротора включается привод осевого перемещения, который поднимает фиксатор. Пальцы освобождаются и штоки с кольцами и бойками под действием центробежных сил движутся к периферии ротора, где один боек производит удар по испытуемому объекту.

Торможение одного кольца со связанным бойком-шаром происходит в желобе тормозного устройства. При этом путь торможения значительно уменьшается по сравнению с гладкой тормозной поверхностью, так как кольца зажимаются в конусе желоба, при этом приведенное трение F_пр больше, чем на плоскости, то есть , где α - угол конусности желоба. Например, при α=30° имеем F_пр=2F, где F - сила трения-скольжения кольца по плоскости. Кроме этого, удар держателя кольца в конусе тормозного устройства вызывает отскок значительно меньший, чем от гладкой поверхности корпуса, что приводит к большей стабильности выхода бойка из кольца, точности попадания в ствол и уменьшает разброс результатов испытаний на копре для ударных испытаний. Один из шаров 4 закреплен в держателе и не вылетает из держателя при его торможении в желобе. При этом сила торможения передается через ротор 2 на другой шар, находящийся в зоне ВСД, который вылетает и попадает в конус 5, а затем ударяет в испытуемое изделие 6. Следовательно, тормозится всегда только держатель с закрепленным шаром на отрезке АВ, а шар может вылететь только в области СД. Оба штока в процессе разгона ротора давят равномерно одинаковыми и противоположно направленными центробежными силами на пальцы 12, а при срабатывании привода 8 из-за малого хода штока держателя свободного шара может тормозиться лишь шток, держатель и связанный с ним шар, т.к. он выходит в направляющей 9 на небольшой ход , достаточный для прижатия в желобе 7, где .

Прямой участок 16 желоба необходим для плавного входа держателя со связанным шаром в зону торможения желоба 7 на участке АВ, что исключает удар держателя при входе в тормозную зону АВ.

Таким образом, предлагаемая конструкция имеет один конусный ствол и один узел крепления испытуемого объекта вместо двух в прототипе. Кроме этого, исключен вероятный удар держателей при входе в начальную зону торможения криволинейного желоба в области конусных стволов, что в итоге делает конструкцию копра более простой и надежной, а также уменьшает тормозной путь ротора за счет увеличения центробежной силы прижатия из-за присоединенной массы шара, жестко связанного с тормозимым в желобе держателем.