Приложение 1 (обязательное)

Пружинное устройство для испытаний на удар и его калибровка

(Это приложение заменяет ссылку на международный стандарт МЭК 60068-2-75:1997 “Методы испытаний на воздействие внешних факторов. Часть 2 – Испытания. Испытание Eh – Испытания с использованием ударных пружинных устройств”, не принятый в качестве межгосударственного стандарта или национального стандарта Российской Федерации. Замена осуществлена в части пружинного устройства ссылочного стандарта).

1.1 Пружинное устройство для испытания на удар

Устройство, приведенное на рисунке 1.1, состоит из следующих основных частей: корпуса 10, ударного элемента (5, б, 7, 9), спускового конуса 1 с пружиной 2 и спускового механизма (3, 4, 8).

Масса корпуса – (1250 ± 10) г.

Ударный элемент состоит из головки молотка 5, пружины молотка б, стержня молотка 7 и взводной рукоятки 9. Масса ударного элемента – (250 ± 1) г.

Головка молотка имеет переднюю часть из полиамида твердостью по Роквеллу R100, радиусом 10 мм; она должна быть прикреплена к стержню молотка, так чтобы расстояние между ее вершиной и плоскостью, проходящей через торец конуса непосредственно перед спуском ударного элемента, было равно 20 мм.

Масса спускового конуса – 60 г. Пружина конуса непосредственно перед спуском ударного элемента должна создавать усилие 20 Н.

Пружина молотка должна быть отрегулирована так, чтобы произведение длины сжатия в миллиметрах и создаваемого усилия в ньютонах было равно 1000, причем длина сжатия пружины должна быть равна примерно 20 мм. При таком регулировании энергия удара должна составлять (0,50 ± 0,05) НЧм.

Пружины спускового механизма должны быть отрегулированы так, чтобы давление, создаваемое ими, было достаточно для удержания спусковых зажимов в состоянии зацепления.

Устройство вводят оттягиванием взводной рукоятки до тех пор, пока спусковые зажимы не войдут в зацепление с пазами стержня молотка.

Удары наносят спусковым конусом, прижатым к образцу в направлении, перпендикулярном поверхности, в точке, подвергаемой испытанию.

Давление постепенно увеличивают, так чтобы спусковой конус перемещался назад до тех пор, пока не коснется стержней спускового механизма, которые при перемещении назад приведут в действие спусковой механизм и позволят молотку нанести удар.

1 – спусковой конус; 2 – пружина конуса; 3 – стержень спускового механизма; 4 – пружина спускового механизма; 5 – головка молотка; б – пружина молотка; 7 – стержень молотка; 8 – спусковой зажим; 9 – взводная рукоятка; 10 – корпус

Рисунок 1.1 –Устройство для испытания на удар

1.2 Конструкция калибрующего устройства

Основной частью устройства является маятник, приведенный на рисунке 1.2, к нижнему концу которого прикреплена стальная пружина, показанная на рисунке 1.3. Пружина изготовлена из пружинной стали (в закалке нет необходимости) и жестко прикреплена к маятнику.

1 – маятник; 2 – стальная пружина

Рисунок 1.2 – Маятник в сборе

Рисунок 1.3 – Стальная пружина

Калибрующее устройство в сборе представлено на рисунке 1.4. Основными частями устройства являются:

подшипник 1, тормозящий указатель 2, спусковое основание 3, спусковой механизм 4 и рама 5. Эти части в увеличенном масштабе показаны на рисунке 1.5.

Так как спусковой механизм необходимо удалять при настройке калибрующего устройства, спусковой механизм крепится к основанию винтами.

Для получения соответствующих характеристик тормозящего указателя между металлическими поверхностями подшипника помещают войлок, а рояльную струну изгибают так, чтобы сила, удерживающая войлок, была незначительной.

1 – подшипник; 2 – тормозящий указатель; 3 – спусковое основание; 4 – спусковой механизм; 5–рама

Рисунок 1.4 – Калибрующее устройство

Обозначения – см. рисунок 1.4.

Рисунок 1.5 – Детали калибрующего устройства

1.3 Методика настройки калибрующего устройства

Настройку калибрующего устройства проводят с использованием отдельного ударного элемента 1, извлеченного из пружинного испытательного устройства, как показано на рисунке 1.6.

Ударный элемент 1 подвешивают на четырех льняных нитях 2, закрепленных в точках, расположенных в горизонтальной плоскости на 2000 мм выше точки соприкасания пружины 3 и ударного элемента 1, когда последний находится в состоянии покоя. Ударный элемент отводят от пружины 3 и ударяют им о пружину. При этом точка соприкасания ударного элемента с пружиной в динамических условиях не должна быть ниже точки соприкасания ударного элемента с пружиной в положении покоя более чем на 1 мм. Точки подвеса затем поднимают на расстояние, равное расстоянию между обеими точками соприкасания.

При отрегулированной системе подвески ось ударного элемента должна быть перпендикулярна к воспринимающей удар поверхности пружины, а сам ударный элемент в момент удара должен располагаться горизонтально.

Когда ударный элемент находится в положении покоя, калибрующее устройство располагают так, чтобы точка, з которую будет нанесен удар в процессе калибровки устройства для испытания на удар, находилась точно по центру головки молотка (см. рисунок 1.1).

На рисунке 1.6 изображена установка для настройки калибрующего устройства. Разница в 1 мм по вертикали между точками соприкасания ударного элемента с пружиной в положении покоя и динамических условиях приводит к погрешности настройки, составляющей примерно 0,8 %.

Перед настройкой с калибрующего устройства снимают спусковой механизм.

Допускается применять другой способ подвески ударного элемента с использованием двух льняных нитей. Чтобы при этом способе подвески ось ударного элемента была перпендикулярна к поверхности пружины маятника, система подвески должна быть отрегулирована так, чтобы ударный элемент после удара о пружину перемещался по тому же самому пути, что и перед ударом. Кроме того, необходимо следить, чтобы нить, ближайшая к головке молотка, располагалась на достаточном расстоянии от конца ударного элемента и чтобы она не служила помехой для маятника и указателя.

1 – ударный элемент; 2 – льняные нити; 3 – пружина; 4 – стеклянные трубки; 5 – шкала; б – тонкая нить; 7 – гибкий шланг

Рисунок 1.6 – Установка для настройки калибрующего устройства

Для получения достоверных результатов калибрующее устройство жестко прикрепляют к опоре, например к конструкционным частям здания.

Калибровку осуществляют, создавая энергию удара 1 Дж, которая достигается при высоте падения (408 ± 1) мм.

Высоту падения измеряют от центра тяжести ударного элемента: для удобства измерения могут быть использованы две стеклянные трубки 4 (рисунок 1.6), соединенные между собой гибким шлангом 7. Одну стеклянную трубку закрепляют и снабжают шкалой 5.

Для удержания ударного элемента в верхнем положении может быть использована тонкая нить б, которая при разрыве отпускает ударный элемент.

Для градуировки шкалы на шкальной пластине вычерчивают окружность с центром, совпадающим с точкой крепления маятника, а радиус должен быть таким, чтобы окружность касалась тормоза указателя. На этой окружности в точке, где тормоз указателя соприкасается с маятником, находящимся в состоянии покоя, отмечают нулевую точку “0 Дж”, как указано на рисунке 1.7.

Точку на шкале, соответствующую энергии удара 1 Дж, получают, отпуская ударный элемент с высоты (408 ± 1) мм для удара о пружину маятника. Операцию повторяют не менее 10 раз и окончательно точку “1 Дж” получают по среднему показанию тормозного указателя.

Другие точки шкалы получают следующим образом. Через центр окружности и точку “О Дж” проводят прямую линию. Ортогональная проекция точки “1 Дж” на эту прямую обозначена буквой Р. Промежуток между “О Дж” и Р делят на 10 равных частей. Через каждую точку деления проводят перпендикуляры к прямой “0 Дж– Р”. Точки пересечения перпендикуляров с окружностью соответствуют значениям энергии удара 0,1; 0,2; 0,3,..., 0,9 Дж. Этот же принцип может быть использован для нанесения делений на шкалу за точкой “1 Дж”.

Рисунок 1.7 – Градуировка шкалы

1.4 Эксплуатация калибрующего устройства

Для получения достоверных результатов калибрующее устройство необходимо жестко прикрепить к опоре, например к конструкционным частям здания.

Устройство для испытаний на удар, которое необходимо настроить, размещают на спусковом основании, затем приводят три раза в действие с помощью спускового механизма калибрующего устройства; эту операцию не допускается проводить вручную.

После каждого срабатывания ударный элемент испытательного прибора разворачивают в другое положение. Среднеарифметическое трех значений энергии, полученных по шкале калибрующего устройства, принимают за фактическое значение энергии удара пружинного прибора.