RU2521718C2 - Test method of impact-action devices, and test bench for its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: test equipment.

SUBSTANCE: invention relates to test methods and devices of serviceability and reliability of impact-action devices. Essence of the invention: pile driving hammer is located on a test bench so that it can be moved along a vertical axis, and an energy sink is located under the hammer anvil coaxially to the latter. Tests are performed at constant resistance force at the whole braking distance, which is close to a failure mode, i.e. at maximum loads. Pressure in a braking chamber of the device is determined by an exit velocity of working liquid through a slot between outer surface of the head and inner side surface of a cylindrical two-step ring, which is made in the form of a paraboloid, and energy transfer from the striker to the energy sink is performed through liquid. The test bench includes a test hammer, a working element and an energy sink, which are vertically located. The energy sink housing with an external flange in the upper part is made in the form of a cylindrical cavity coaxial to the test hammer and equipped with a solid bottom, the end surface of which faces inside the housing and on the same end surface of which there formed is a coaxial blind two-step bore, in which a two-step ring is installed, which is adjacent to it along the appropriate outer side surface and provided with a coaxial inner side surface made in the form of a paraboloid. In a guide unit fixed on the housing flange there formed is a through-type cylindrical step-like bore that is coaxial to the housing and in which a movable striker is arranged in a restricted way as in guides along the axis and which is equipped with an annular projection in the middle part.

EFFECT: improvement of reliability and enlargement of functional capabilities.

7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к способам и устройствам для исследования работоспособности и надежности устройств ударного действия, в частности, к ударным стендам, а именно для исследования устройств для забивания свай, и может быть использовано, например, в строительстве, горном деле.The invention relates to methods and devices for investigating the operability and reliability of impact devices, in particular, to impact stands, namely, for studying devices for driving piles, and can be used, for example, in construction and mining.

Известны различные способы испытания устройств ударного действия, в том числе сваебойных молотов, см., например, патент US №3353362 (1967 г.), описание работы устройств по а.с. СССР №681158 (1970 г.), 905392 (1981 г.), 501133 (1976 г.), а также статью «Исследование напряженно-деформированного состояния элементов конструкции сваебойного трубчатого дизель-молота», авторы Будилов И.Н., Белов Г.В., Лукащук Ю.В., см. «Энергетическое машиностроение» №11 (2009 г.).There are various methods of testing shock devices, including piling hammers, see, for example, US patent No. 3353362 (1967), a description of the operation of the devices as. USSR No. 681158 (1970), 905392 (1981), 501133 (1976), as well as the article “Investigation of the stress-strain state of structural elements of a pile driving tubular diesel hammer”, authors Budilov IN, Belov G .V., Lukashchuk Yu.V., see "Power Engineering" No. 11 (2009).

В качестве прототипа заявителем выбран наиболее близкий по технической сущности к предлагаемому изобретению способ испытания устройств ударного действия, известный из описания работы устройства по а.с. SU №1652463 (1991 г.).As a prototype, the applicant selected the closest in technical essence to the proposed invention a method of testing impact devices, known from the description of the operation of the device as. SU No. 1652463 (1991).

Известный способ включает силовое нагружение конструкции ударного устройства ударными импульсами в горизонтальном направлении, при этом боек ударного устройства совершает возвратно-поступательное движение и в конце своего рабочего хода наносит удары по поршню.The known method includes power loading the structure of the percussion device with shock pulses in the horizontal direction, while the percussion device of the percussion device makes a reciprocating motion and strikes the piston at the end of its working stroke.

Известный способ характеризуется недостаточной надежностью, а также ограниченной областью функционального использования.The known method is characterized by insufficient reliability, as well as a limited area of functional use.

Известны устройства аналогичного назначения, т.е. для испытания устройств ударного действия, например, а.с. СССР №681158 (1970 г.), №905392 (1981 г.). Кроме того, из а.с. СССР №638767 (1978 г.) и патента SU №1812856 (1995 г.) известны также тормозное устройство и гидравлический буфер, предназначенные для защиты изделий от механических воздействий и торможения движущихся тел.Devices of a similar purpose are known, i.e. for testing impact devices, e.g. USSR No. 681158 (1970), No. 905392 (1981). In addition, from A.S. USSR No. 638767 (1978) and SU patent No. 1812856 (1995) also known brake device and hydraulic buffer, designed to protect products from mechanical stress and braking of moving bodies.

Известен стенд по а.с. СССР №501133 (1976 г.), включающий станину и энергопоглотитель, содержащий упругую мембрану и цилиндр с расположенным по оси исследуемого устройства поршнем, снабженным дроссельным отверстием. Однако данный стенд не имеет устройства для возврата поршня в исходное положение после удара и поэтому позволяет регистрировать только одиночные удары. Кроме того, противодействующая удару сила сопротивления, приложенная к поршню, переменна во времени, вследствие того, что площадь дроссельного отверстия не изменяется в процессе испытаний, что приводит к погрешности результатов конкретных измерений.Famous stand by A.S. USSR No. 501133 (1976), including a bed and an energy absorber containing an elastic membrane and a cylinder with a piston located along the axis of the device under study, equipped with a throttle aperture. However, this stand does not have a device for returning the piston to its original position after impact and therefore only single shots can be recorded. In addition, the resistance to the impact force applied to the piston is variable in time, due to the fact that the area of the throttle hole does not change during the test, which leads to an error in the results of specific measurements.

Известен также стенд по а.с. SU №1652463 (1991 г.), который позволяет проводить многоцикловые испытания. Известный стенд включает жесткое основание с упором, станину с узлом крепления испытуемого устройства, первый упругоэластичный амортизатор, расположенный между станиной и упором жесткого основания, испытуемое устройство с ударником, поглотитель энергии (энергопоглотитель), масса которого больше массы ударника, выполненный в виде имеющей газовую полость вытеснительной камеры, сообщенной посредством соединительных каналов в корпусе поглотителя с закрытой по торцам крышками цилиндрической камерой, в полости которой размещен ступенчатый полый поршень, второй упругоэластичный амортизатор, установленный между станиной и поглотителем энергии. Поглотитель энергии снабжен иглой, имеющей профилированную внешнюю поверхность, установленной в корпусе поглотителя со стороны вытеснительной камеры соосно со ступенчатым полым поршнем с возможностью фиксированного осевого перемещения относительно последнего, при этом ступенчатый полый поршень имеет на внутренней поверхности кольцевой выступ, который образует с внешней профилированной поверхностью иглы первую кольцевую дросселирующую щель при смещении ступенчатого полого поршня в процессе ударного воздействия бойка, а на крышке цилиндрической камеры, расположенной со стороны ступенчатого полого поршня, выполнена кольцевая проточка, которая образует с боковой поверхностью большей ступени ступенчатого полого поршня вторую дросселирующую щель.A stand is also known for A.S. SU No. 1652463 (1991), which allows for multi-cycle testing. A well-known stand includes a rigid base with a stop, a bed with a fastener for the device under test, a first elastic-elastic shock absorber located between the bed and a stop of a rigid base, a test device with a striker, an energy absorber (energy absorber), the mass of which is greater than the mass of the striker, made in the form of a gas cavity a displacement chamber communicated by means of connecting channels in the absorber housing with a cylindrical chamber closed at the ends of the caps, in the cavity of which a step the second hollow piston, the second elastic-elastic shock absorber installed between the frame and the energy absorber. The energy absorber is equipped with a needle having a profiled outer surface mounted in the absorber housing on the side of the displacement chamber coaxially with the step hollow piston with the possibility of fixed axial displacement relative to the latter, while the step hollow piston has an annular protrusion on the inner surface, which forms a needle with the outer profiled surface the first annular throttling gap when the step hollow piston is displaced during the impact action of the hammer, and on the cover a cylindrical chamber located on the side of the stepped hollow piston, an annular groove is made, which forms a second throttling gap with the side surface of the larger step of the stepped hollow piston.

Однако известное устройство недостаточно надежно и имеет недостаточную область функционального использования, при этом стенд позволяет проводить испытания только в горизонтальном направлении. Кроме того, данный стенд характеризуется сложностью конструкции и требует достаточно высокой точности изготовления.However, the known device is not reliable enough and has an insufficient area of functional use, while the stand allows testing only in the horizontal direction. In addition, this stand is characterized by the complexity of the design and requires a sufficiently high manufacturing accuracy.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является стенд для испытаний сваебойных молотов по а.с. SU №1218307 (1986 г.), выбранный авторами в качестве прототипа. Известный стенд включает рабочий орган и камеру с шарами разного диаметра, выполняющую роль энергопоглотителя. При этом камера выполнена с переменным поперечным сечением с уширением книзу и снабжена в верхней части перемычкой с отверстием, причем рабочий орган снабжен комплектом сменных рабочих наконечников разной формы.The closest in technical essence to the claimed is a test bench for piling hammers according to AS SU No. 1218307 (1986), selected by the authors as a prototype. A well-known stand includes a working body and a chamber with balls of different diameters, acting as an energy absorber. In this case, the chamber is made with a variable cross section with broadening downward and is equipped with a jumper with a hole in the upper part, and the working body is equipped with a set of interchangeable working tips of various shapes.

Таким образом, известное устройство содержит вертикально расположенные испытываемый молот, рабочий орган и содержащий корпус энергопоглотитель, размещенные соосно.Thus, the known device contains a vertically located test hammer, a working body and a housing containing an energy absorber placed coaxially.

Однако известное устройство не позволяет проводить многоцикловые испытания. Кроме того, противодействующая удару сила сопротивления переменна во времени, что приводит к погрешности результатов конкретных измерений. То есть для известного устройства характерны низкая надежность и недостаточная область функционального использования.However, the known device does not allow for multi-cycle tests. In addition, the resistance to shock resistance is variable in time, which leads to an error in the results of specific measurements. That is, the known device is characterized by low reliability and insufficient functional use.

Таким образом, недостатками известного способа и устройства является низкая надежность и недостаточная область функционального использования.Thus, the disadvantages of the known method and device is low reliability and insufficient functional use.

Задачей, на решение которой направлены заявляемые изобретения, является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.The task to which the claimed invention is directed is to increase reliability and expand functionality.

Именно заявляемые конструктивные отличия, признаки устройства (стенда) для испытания устройств ударного действия, позволяют реализовать заявляемый способ, тем самым, обеспечивая достижение поставленной задачи, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемые изобретения связаны между собой единым изобретательским замыслом.It is the claimed design differences, the signs of the device (stand) for testing impact devices, that allow to implement the inventive method, thereby ensuring the achievement of the task, which allows us to conclude that the claimed invention are connected by a single inventive concept.

Для решения поставленной задачи, в отличие от известного способа, включающего силовое нагружение конструкции исследуемого ударного устройства ударными импульсами в горизонтальном направлении, в заявляемом способе воздействие (нагружение) производят в вертикальном направлении. Для этого исследуемое устройство, например сваебойный молот, располагают на копре с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси, при этом энергопоглотитель располагают под шаботом молота соосно с последним. Испытания производят (осуществляют) при постоянной на всем пути торможения силе сопротивления, близкой к режиму отказов, как при распружинении сваи; т.е. в ситуации, когда свая не погружается в грунт, а совершает упругие колебания в грунте (при максимальных нагрузках).To solve the problem, in contrast to the known method, including the force loading of the structure of the studied percussion device by shock pulses in the horizontal direction, in the claimed method, the impact (loading) is performed in the vertical direction. To do this, the device under study, for example, a piling hammer, is mounted on the head with the ability to move along the vertical axis, while the energy absorber is placed coaxially with the latter under the hammer head. Tests are performed (carried out) with a constant resistance force close to the failure mode, which is constant during the braking path, as with pile unloading; those. in a situation where the pile does not sink into the ground, but performs elastic vibrations in the ground (at maximum loads).

Таким образом, сущность заявляемого изобретения состоит в том, что, в отличие от известного способа испытания устройств ударного действия, включающего силовое нагружение конструкции исследуемого ударного устройства ударными импульсами, согласно изобретению, воздействие (нагружение) производят в вертикальном направлении, для чего исследуемое устройство, например сваебойный молот, располагают на стенде (копре) с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси. При этом энергопоглотитель располагают под шаботом молота соосно с последним. Испытания производят при постоянной на всем пути торможения силе сопротивления, близкой к режиму отказов, т.е. при максимальных нагрузках. При этом необходимое давление в тормозной камере устройства, реализующего заявленный способ, определяется скоростью истечения рабочей жидкости через щель между наружной поверхностью бойка и внутренней боковой поверхностью цилиндрического двухступенчатого кольца, которую выполняют в форме параболоида. Передачу энергии от ударника в энергопоглотитель осуществляют через жидкость, так как в жидкости легко сформировать наиболее эффективные ударные импульсы прямоугольной формы.Thus, the essence of the claimed invention lies in the fact that, in contrast to the known method of testing impact devices, including force loading of the structure of the studied impact device with shock pulses, according to the invention, the impact (loading) is performed in the vertical direction, for which the device under study, for example piling hammer, placed on a stand (copra) with the ability to move along the vertical axis. At the same time, the energy absorber is placed under the hammer’s cobbing coaxially with the latter. The tests are carried out with a constant resistance force close to the failure mode, i.e. at maximum loads. In this case, the necessary pressure in the brake chamber of the device that implements the claimed method is determined by the rate of flow of the working fluid through the gap between the outer surface of the striker and the inner side surface of the cylindrical two-stage ring, which is made in the form of a paraboloid. Energy is transferred from the striker to the energy absorber through the liquid, since it is easy to form the most effective shock pulses of a rectangular shape in the liquid.

При истечении жидкости через вышеуказанную щель вся энергия затрачивается на преодоление сопротивления истечению жидкости и, в конечном счете, превращается в тепло, повышая температуру жидкости в рабочих полостях.When the fluid flows through the above-mentioned gap, all the energy is spent on overcoming the resistance to fluid leakage and, ultimately, turns into heat, raising the temperature of the fluid in the working cavities.

Кроме того, для поддержания рабочей температуры жидкости, осуществляют циркуляцию рабочей жидкости, например, через радиатор.In addition, to maintain the working temperature of the liquid, circulate the working fluid, for example, through a radiator.

Также для решения поставленной задачи, сущность заявляемого изобретения - стенда для реализации заявляемого способа испытания устройств ударного действия, например, сваебойных молотов, состоит в том, что, в отличие от известного технического решения, включающего вертикально расположенные испытываемый молот, рабочий орган и содержащий корпус энергопоглотитель, размещенные соосно, согласно изобретению корпус энергопоглотителя с наружным фланцем в верхней части выполнен в виде цилиндрической полости, соосной с испытуемым молотом и снабженной глухим днищем. На обращенной внутрь корпуса торцевой поверхности глухого днища образована коаксиальная глухая двухступенчатая расточка, в которой установлено сопряженное с нею по соответствующей наружной боковой поверхности двухступенчатое кольцо, снабженное коаксиальной внутренней боковой поверхностью, выполненной в форме параболоида (т.е. параболоидальной поверхностью). Это кольцо неподвижно закреплено в осевом направлении посредством входящего в верхнюю большую по размеру ступень упомянутой расточки и сопряженного с ней по наружной боковой поверхности нижнего конца направляющего блока, закрепленного на фланце корпуса и совместно с внутренней полостью последнего образующего кольцевую изолированную полость, заполняемую жидкостью. Данная полость через отверстия в боковой стенке направляющего блока и через внутреннее пространство упомянутого кольца постоянно сообщается с внутренней полостью расточки в днище. При этом в направляющем блоке образована коаксиальная с корпусом сквозная цилиндрическая ступенчатая расточка. В этой расточке как в направляющих размещен ограниченно подвижный вдоль оси и снабженный кольцевым выступом в средней части ударник. Верхний конец ударника, выступающий из энергопоглотителя наружу, постоянно контактирует с торцевой поверхностью шабота молота. Нижний конец ударника в исходном положении расположен выше верхнего конца двухступенчатого кольца, а после ударного взаимодействия с испытуемым молотом размещается во внутренней полости расточки в днище, образуя при этом совместно с упомянутой выше профилированной поверхностью двухступенчатого кольца кольцевую щель, через которую в указанном положении ударника внутренняя полость расточки в днище сообщается с кольцевой изолированной полостью корпуса. Причем кольцевой выступ ударника постоянно размещен в наибольшей по размеру ступени сквозной расточки, сопряжен с ней по боковой поверхности и совместно с упомянутой ступенью образует заполняемую сжатым газом кольцевую изолированную полость, расположенную между нижней торцевой поверхностью кольцевого выступа и торцевой поверхностью наибольшей ступени. При этом геометрические параметры упомянутой параболоидальной поверхности цилиндрического двухступенчатого кольца зависят от энергии испытуемого молота.Also to solve the problem, the essence of the claimed invention is a stand for implementing the proposed method for testing impact devices, for example, piling hammers, consists in the fact that, in contrast to the known technical solution, including a vertically located test hammer, a working body and an energy absorber containing the housing placed coaxially, according to the invention, the case of the energy absorber with an outer flange in the upper part is made in the form of a cylindrical cavity, coaxial with the test hammer and equipped with wife's deaf bottom. A coaxial blind two-stage bore is formed on the inwardly facing end surface of the deaf bottom, in which a two-stage ring is connected to it along the corresponding external lateral surface and provided with a coaxial inner side surface made in the form of a paraboloid (i.e., a paraboloidal surface). This ring is fixed axially fixed by entering the upper large-sized step of the aforementioned bore and mating with it along the outer lateral surface of the lower end of the guide block, mounted on the housing flange and together with the inner cavity of the latter forming an annular isolated cavity filled with liquid. This cavity through the holes in the side wall of the guide block and through the inner space of the ring is constantly in communication with the inner cavity of the bore in the bottom. At the same time, a through cylindrical stepwise bore coaxial with the body is formed in the guide block. In this bore, as in the guides, a drummer is limitedly movable along the axis and provided with an annular protrusion in the middle part. The upper end of the hammer, protruding from the energy absorber to the outside, is constantly in contact with the end surface of the hammer's hammer. The lower end of the hammer in the initial position is located above the upper end of the two-stage ring, and after impact interaction with the test hammer is placed in the inner cavity of the bore in the bottom, forming together with the aforementioned profiled surface of the two-stage ring an annular gap through which the internal cavity in the indicated position of the hammer the bores in the bottom communicate with an annular insulated cavity of the body. Moreover, the annular protrusion of the striker is constantly located in the largest-sized step of the through-bore, paired with it on the lateral surface and together with the mentioned step forms an annular insulated cavity filled with compressed gas located between the lower end surface of the annular protrusion and the end surface of the largest stage. In this case, the geometric parameters of the mentioned paraboloidal surface of the cylindrical two-stage ring depend on the energy of the tested hammer.

Кроме того, цилиндрическое двухступенчатое кольцо является сменным и в зависимости от энергии испытуемого молота может быть заменено на любое другое кольцо с одинаковым размером наружной и другим размером внутренней боковой поверхности.In addition, the cylindrical two-stage ring is interchangeable and, depending on the energy of the tested hammer, can be replaced by any other ring with the same outer size and other inner side surface size.

Кроме того, с целью охлаждения или нагрева жидкости, в изолированной полости корпуса направляющий блок энергопоглотителя снабжен входным и выходным патрубками, посредством которых изолированная полость трубопроводами соединяется с системой теплообмена.In addition, for the purpose of cooling or heating the liquid, in the insulated cavity of the housing, the guide block of the energy absorber is equipped with inlet and outlet pipes, through which the insulated cavity is connected by pipelines to the heat exchange system.

Кроме того, между наружной поверхностью днища корпуса и фундаментом установлена прокладка из упругого материала, например листовой резины.In addition, between the outer surface of the bottom of the housing and the foundation is installed a gasket of an elastic material, such as sheet rubber.

Технический результат, который может быть получен в результате использования изобретения, заключается в повышении надежности и расширении функциональных возможностей способа испытания устройств ударного действия и стенда для его реализации.The technical result that can be obtained as a result of using the invention is to increase the reliability and expand the functionality of the method for testing impact devices and a stand for its implementation.

Изобретение поясняется чертежами.The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 изображен общий вид стенда для испытания устройств ударного действия, в частности, сваебойных молотов. На фиг.2 приведена гидросхема устройства.Figure 1 shows a General view of the stand for testing impact devices, in particular, piling hammers. Figure 2 shows the hydraulic circuit of the device.

Стенд содержит копер 1, на котором установлен испытываемый молот 2, а под шаботом молота в специальном отсеке 3 соосно размещен энергопоглотитель 4, под основанием которого установлена прокладка 5 из упругого материала, например, из листовой резины. Энергопоглотитель 4 содержит корпус 6, выполненный в виде соосной с молотом цилиндрической полости, с фланцем на верхнем и глухим днищем на нижнем конце. На фланце корпуса 6 болтами 7 закреплен направляющий блок 8. В блоке 8 с возможностью ограниченного продольного перемещения установлен рабочий орган - боек 9, в верхней части которого имеется кольцевой выступ 10, нижняя торцевая поверхность которого совместно с внутренней поверхностью блока 8 образуют замкнутую полость 11, заполненную сжатым газом (воздухом). Полость 11 соединяется с воздушной магистралью при помощи штуцера 12.The bench contains a pile driver 1, on which the tested hammer 2 is mounted, and under the hammer’s blade in the special compartment 3 an energy absorber 4 is coaxially placed, under the base of which there is a gasket 5 made of elastic material, for example, of sheet rubber. The energy absorber 4 comprises a housing 6 made in the form of a cylindrical cavity coaxial with the hammer, with a flange at the upper and a blind bottom at the lower end. A guide block 8 is fixed on the flange of the housing 6 with bolts 7. In block 8 with a possibility of limited longitudinal movement, a working element is installed - the hammer 9, in the upper part of which there is an annular protrusion 10, the lower end surface of which together with the inner surface of block 8 form a closed cavity 11, filled with compressed gas (air). The cavity 11 is connected to the air line using the nozzle 12.

В нижней части корпуса 6 выполнена глухая двухступенчатая цилиндрическая расточка 13, выполняющая роль тормозной камеры, с горловиной, выполненной в виде сменного двухступенчатого кольца 14, с внутренней боковой поверхностью в форме параболы с наименьшим диаметром, по существу равным диаметру нижнего конца бойка 9. Кольцевая полость 15, образованная внутренней поверхностью направляющего блока 8 и наружной поверхностью бойка 9 до верхней торцевой поверхности двухступенчатого кольца 14 посредством радиальных каналов 16, сообщается с кольцевой полостью 17, заполненной рабочей жидкостью. В верхней части полости 17 имеется свободный от жидкости воздушный объем, равный объему тормозной камеры 13. Заполнение полости 17 производится через горловину 18, а контроль уровня заливки - уровнемером 19.In the lower part of the housing 6 there is a blind two-stage cylindrical bore 13, which acts as a brake chamber, with a neck made in the form of a replaceable two-stage ring 14, with an inner side surface in the form of a parabola with the smallest diameter essentially equal to the diameter of the lower end of the striker 9. Annular cavity 15, formed by the inner surface of the guide block 8 and the outer surface of the striker 9 to the upper end surface of the two-stage ring 14 via radial channels 16, communicates with the ring cavity 17 filled with a working fluid. In the upper part of the cavity 17 there is an air-free volume equal to the volume of the brake chamber 13. The cavity 17 is filled through the neck 18, and the filling level is controlled by the level gauge 19.

Охлаждение рабочей жидкости, заполняющей полости 13, 15 и 17, производится в теплообменнике 20 посредством вентилятора 21. Жидкость в теплообменнике 20 циркулирует под действием насоса 22.Cooling of the working fluid filling the cavities 13, 15 and 17 is carried out in the heat exchanger 20 by means of a fan 21. The liquid in the heat exchanger 20 circulates under the influence of the pump 22.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

В исходном положении молот 2 свайным наголовником шабота надевается на боек 9, занимающий под действием сжатого воздуха в полости 11 крайнее верхнее положение до упора кольцевого выступа 10 в верхний фланец направляющего блока 8.In the initial position, the hammer 2 with a pile head cap is attached to the hammer 9, which, under the action of compressed air in the cavity 11, is in its highest position until it stops against the annular protrusion 10 in the upper flange of the guide block 8.

При этом нижний торец бойка 9 находится выше тормозной камеры 13 и расположен на 10-20 мм выше верхнего торца двухступенчатого кольца 14. В освободившийся объем в тормозную камеру 13 через щель между внутренней поверхностью двухступенчатого кольца 14 и поверхностью бойка 9 по каналам 16 поступает жидкость из полости 17. После нанесения удара по бойку 9 молотом 2 через свайный наголовник боек 9 совместно с молотом 2 движется вниз. При этом нижний конец бойка 9 входит в тормозную камеру, вытесняя из нее находящуюся там рабочую жидкость в полости 15 и 17 через кольцевую щель, образованную внутренней поверхностью двухступенчатого кольца 14 и наружной поверхностью бойка 9. В тормозной камере 13 создается давление жидкости, которое, действуя на нижний торец бойка 9, вызывает его торможение.In this case, the lower end of the striker 9 is located above the brake chamber 13 and is located 10-20 mm higher than the upper end of the two-stage ring 14. In the released volume into the brake chamber 13 through the gap between the inner surface of the two-stage ring 14 and the surface of the striker 9, fluid flows from the channels 16 cavity 17. After striking the striker 9 with a hammer 2 through the pile head cap of the striker 9 together with the hammer 2 moves down. The lower end of the striker 9 enters the brake chamber, displacing the working fluid therein in the cavities 15 and 17 through the annular gap formed by the inner surface of the two-stage ring 14 and the outer surface of the striker 9. A fluid pressure is created in the brake chamber 13, which, acting to the lower end of the striker 9, causes its inhibition.

Величина давления жидкости в полости 13 определяется скоростью истечения жидкости через упомянутую щель:The magnitude of the fluid pressure in the cavity 13 is determined by the velocity of the fluid through the above-mentioned gap:

$${\rho }_{ж}=\frac{{\upsilon }_{ж}^2\cdot \gamma }{g}$$

, $${\rho }_{\mathrm{well}}=\frac{{\upsilon }_{\mathrm{well}}^2\cdot \gamma }{g}$$

,

где υ_ж - скорость истечения жидкости;where υ _w is the velocity of the fluid;

γ=800 кг/м³ - плотность жидкости;γ = 800 kg / m ³ - fluid density;

g=9.81 м/с.g = 9.81 m / s.

При этом $${\upsilon }_{ж}=\frac{\pi }{4}\cdot D^2\cdot {\upsilon }_{бойка}\cdot \frac{1}{F_{щели}}$$

,Wherein $${\upsilon }_{\mathrm{well}}=\frac{\pi }{\mathrm{four}}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="D"\; filenames="00000006.png"\; state="\{\{state\}\}">D</figure-callout>}}^2\cdot {\upsilon }_{b\mathrm{about}\mathrm{th}\mathrm{to}\mathrm{but}}\cdot \frac{\mathrm{one}}{F_{uel\mathrm{and}}}$$

,

где D - диаметр нижнего конца бойка 9;where D is the diameter of the lower end of the striker 9;

υ_бойка - скорость движения бойка 9 в данный момент;υ _striker - the speed of the striker 9 at the moment;

F_щели - площадь щели.F _slits - area of the slit.

Сила торможения бойка 9The braking power of the striker 9

$$P={\rho }_{ж}\cdot \frac{\pi }{4}\cdot D^2$$

. $$P={\rho }_{\mathrm{well}}\cdot \frac{\pi }{\mathrm{four}}\cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="D"\; filenames="00000006.png"\; state="\{\{state\}\}">D</figure-callout>}}^2$$

.

Наиболее эффективное торможение бойка происходит при ρ_ж=const.The most effective braking of the striker occurs when ρ _W = const.

Для обеспечения этого условия площадь щели определяется из соотношения:To ensure this condition, the area of the gap is determined from the ratio:

$$F_{щели}=\frac{\pi \cdot \gamma \cdot D^2}{4g}\cdot {\upsilon }_{бойка}$$

. $$F_{uel\mathrm{and}}=\frac{\pi \cdot \gamma \cdot {\mathrm{<figure-callout\; id="2"\; label="D"\; filenames="00000006.png"\; state="\{\{state\}\}">D</figure-callout>}}^2}{\mathrm{four}g}\cdot {\upsilon }_{b\mathrm{about}\mathrm{th}\mathrm{to}\mathrm{but}}$$

.

При истечении жидкости через такую щель вся энергия затрачивается на преодоление сопротивления истечению жидкости и, в конечном счете, превращается в тепло, повышая температуру жидкости в полостях 16 и 17. Заполнение жидкости в полости 15 и 17 производится через горловину 18, а контроль уровня заливки - уровнемером 19.When the fluid flows through such a gap, all the energy is spent on overcoming the resistance to fluid leakage and, ultimately, turns into heat, increasing the temperature of the fluid in the cavities 16 and 17. The fluid is filled in the cavities 15 and 17 through the neck 18, and the fill level is monitored level gauge 19.

Для поддержания рабочей температуры жидкости в полостях 16 и 17 жидкость циркулирует по радиатору 20 с помощью насоса 22, при этом радиатор 20 обдувается вентилятором 21.To maintain the working temperature of the fluid in the cavities 16 and 17, the fluid is circulated through the radiator 20 using the pump 22, while the radiator 20 is blown by the fan 21.

В зависимости от мощности испытываемых молотов могут применяться различные типоразмеры двухступенчатого кольца 14.Depending on the power of the tested hammers, various sizes of the two-stage ring 14 can be used.

После рабочего хода ударника происходит его движение вверх - холостой ход. Боек 9 под действием сжатого газа прижат к свайному наголовнику и перемещается совместно с ударником молота 2 вверх до тех пор, пока кольцевой выступ 10 не упрется в верхний фланец направляющего блока 8.After the stroke of the drummer, it moves upwards - idling. The hammer 9 is pressed against the pile head under the action of compressed gas and moves together with the hammer hammer 2 up until the annular protrusion 10 abuts against the upper flange of the guide block 8.

Далее цикл работы повторяется.Next, the cycle of work is repeated.

Применение изобретения позволит повысить надежность и расширить функциональные возможности способа испытания устройств ударного действия и стенда для его реализации. При этом улучшаются условия труда и эксплуатации стенда, а также удобство работы. Стенд пригоден для многоцикловых испытаний устройств ударного действия как в производственных, так и в лабораторных условиях.The application of the invention will improve the reliability and expand the functionality of the method of testing impact devices and stand for its implementation. At the same time, the working conditions and operation of the stand, as well as the convenience of work, are improved. The stand is suitable for multi-cycle testing of impact devices in both production and laboratory conditions.

Claims (7)

1. Способ испытания устройств ударного действия, включающий силовое нагружение конструкции исследуемого ударного устройства ударными импульсами, отличающийся тем, что воздействие производят в вертикальном направлении, для чего исследуемое устройство, например сваебойный молот, располагают на стенде с возможностью перемещения вдоль вертикальной оси, при этом энергопоглотитель располагают под шаботом молота соосно с последним; причем испытания производят при постоянной на всем пути торможения силе сопротивления, близкой к режиму отказов, т.е. при максимальных нагрузках, при этом давление в тормозной камере устройства определяется скоростью истечения рабочей жидкости через щель между наружной поверхностью бойка и внутренней боковой поверхностью цилиндрического двухступенчатого кольца, которую выполняют в форме параболоида; передачу энергии от ударника в энергопоглотитель осуществляют через жидкость.1. A method of testing impact devices, including force loading the structure of the studied impact device with shock pulses, characterized in that the effect is produced in the vertical direction, for which the device under study, for example, a piling hammer, is placed on a stand with the ability to move along the vertical axis, while the energy absorber positioned under the hammer’s headgear coaxially with the latter; moreover, the tests are carried out with a constant resistance force close to the failure mode, i.e. at maximum loads, while the pressure in the brake chamber of the device is determined by the rate of flow of the working fluid through the gap between the outer surface of the striker and the inner side surface of the cylindrical two-stage ring, which is performed in the form of a paraboloid; energy is transferred from the striker to the energy absorber through a liquid. 2. Способ испытания устройств ударного действия по п.1, отличающийся тем, что осуществляют циркуляцию рабочей жидкости, например, через радиатор.2. The method of testing impact devices according to claim 1, characterized in that the circulation of the working fluid, for example, through a radiator. 3. Стенд для реализации способа испытания устройств ударного действия по п.1, включающий вертикально расположенные испытываемый молот, рабочий орган и энергопоглотитель, размещенные соосно, отличающийся тем, что корпус энергопоглотителя с наружным фланцем в верхней части выполнен в виде цилиндрической полости, соосной с испытуемым молотом и снабженной глухим днищем, на обращенной внутрь корпуса торцевой поверхности которого образована коаксиальная глухая двухступенчатая расточка, в которой установлено сопряженное с нею по соответствующей наружной боковой поверхности двухступенчатое кольцо, снабженное коаксиальной внутренней боковой поверхностью, выполненной в форме параболоида, т.е. параболоидальной поверхностью, и неподвижно закрепленное в осевом направлении посредством входящего в верхнюю большую по размеру ступень упомянутой расточки и сопряженного с ней по наружной боковой поверхности нижнего конца направляющего блока, закрепленного на фланце корпуса и совместно с внутренней полостью последнего образующего заполняемую жидкостью кольцевую изолированную полость, которая через отверстия в боковой стенке направляющего блока и через внутреннее пространство упомянутого кольца постоянно сообщена с внутренней полостью расточки в днище, при этом в направляющем блоке образована коаксиальная с корпусом сквозная цилиндрическая ступенчатая расточка, в которой как в направляющих размещен ограниченно подвижный вдоль оси и снабженный кольцевым выступом в средней части ударник, выступающий из энергопоглотителя наружу верхний конец которого постоянно контактирует с торцевой поверхностью шабота молота, а нижний конец ударника в исходном положении расположен выше верхнего конца двухступенчатого кольца, а после ударного взаимодействия с испытуемым молотом размещается во внутренней полости расточки в днище, совместно с упомянутой выше профилированной поверхностью двухступенчатого кольца, образуя кольцевую щель, через которую в указанном положении ударника внутренняя полость расточки в днище сообщается с кольцевой изолированной полостью корпуса, причем кольцевой выступ ударника постоянно размещен в наибольшей по размеру ступени сквозной расточки, сопряжен с ней по боковой поверхности и совместно с упомянутой ступенью образует заполняемую сжатым газом кольцевую изолированную полость, расположенную между нижней торцевой поверхностью кольцевого выступа и торцевой поверхностью наибольшей ступени.3. The stand for implementing the method of testing impact devices according to claim 1, including a vertically located test hammer, a working body and an energy absorber placed coaxially, characterized in that the case of the energy absorber with an outer flange in the upper part is made in the form of a cylindrical cavity coaxial with the test person a hammer and provided with a deaf bottom, on the inward facing surface of the housing of which a coaxial deaf two-stage bore is formed, in which it is mated with it according to guide outer side surface of the two-step ring provided with a coaxial inner side surface formed in the shape of a paraboloid, i.e. a paraboloidal surface, and fixed axially fixed by means of a step that is included in the upper large-sized step of the said bore and mates with it on the outer lateral surface of the lower end of the guide block, mounted on the housing flange and together with the internal cavity of the latter, forms an annular insulated cavity filled with liquid, which through holes in the side wall of the guide block and through the inner space of said ring is constantly communicated with the inner a hollow bore in the bottom, while in the guide block a through cylindrical stepwise bore coaxial with the body is formed, in which, like in the guides, a drummer is arranged, which is limited movable along the axis and provided with an annular protrusion in the middle part, the upper end of which is in contact with the end of the energy absorber and constantly contacts the end surface hammer work, and the lower end of the hammer in the initial position is located above the upper end of the two-stage ring, and after impact interaction with the subject the olot is placed in the internal cavity of the bore in the bottom, together with the aforementioned profiled surface of the two-stage ring, forming an annular gap through which the internal cavity of the bore in the bottom communicates with the annular insulated cavity of the body in the indicated position of the hammer, and the annular protrusion of the hammer is constantly located in the largest size steps of the through bore, is conjugated to it along the lateral surface and together with the mentioned step forms an annular insulated ring filled with compressed gas lethargy, disposed between the lower end surface of the annular protrusion and an end surface greatest degree. 4. Стенд по п.3, отличающийся тем, что геометрические параметры упомянутой параболоидальной поверхности цилиндрического двухступенчатого кольца зависят от энергии испытуемого молота.4. The stand according to claim 3, characterized in that the geometric parameters of said paraboloidal surface of a cylindrical two-stage ring depend on the energy of the tested hammer. 5. Стенд по п.3 или 4, отличающийся тем, что цилиндрическое двухступенчатое кольцо является сменным и в зависимости от энергии испытуемого молота заменяется на любое другое кольцо с одинаковым размером наружной и другим размером внутренней боковой поверхности.5. The stand according to claim 3 or 4, characterized in that the cylindrical two-stage ring is interchangeable and, depending on the energy of the tested hammer, is replaced with any other ring with the same outer size and other inner side surface size. 6. Стенд по п.3, отличающийся тем, что, с целью охлаждения или нагрева жидкости, в изолированной полости корпуса направляющий блок энергопоглотителя снабжен входным и выходным патрубками, посредством которых изолированная полость трубопроводами соединяется с системой теплообмена.6. The stand according to claim 3, characterized in that, for the purpose of cooling or heating the liquid, in the insulated cavity of the casing the guide block of the energy absorber is equipped with inlet and outlet pipes, through which the insulated cavity is connected by pipelines to the heat exchange system. 7. Стенд по п.3, отличающийся тем, что между наружной поверхностью днища корпуса и фундаментом установлена прокладка из упругого материала, например листовой резины. 7. The stand according to claim 3, characterized in that between the outer surface of the bottom of the housing and the foundation a gasket is made of an elastic material, such as sheet rubber.

Images