Приложение А (обязательное). Принцип действия и описание испытательной установки

Приложение А
(обязательное)

Принцип действия и описание испытательной установки

А.1 Маятник и опора

Повторяемость и воспроизводимость испытания на ударостойкость зависят от конструкции испытательной установки. Факторами, влияющими на получаемые результаты, являются положение центра удара маятника, общая масса маятника, радиус ударной части молотка, материал молотка и жесткость установочной панели. На примере установки маятник имеет такую конструкцию, что точка удара совпадает с центром удара. Любое изменение конструкции маятника не должно изменять центр удара. Кроме того, любое изменение массы маятника или момента инерции не должно менять ударную характеристику и угол отклонения.

Центр удара - это точка приложения полного момента количества движения тела, выраженного единичным вектором, равного mv_g (m - масса тела, v_g - скорость центра тяжести). Центр удара l вычисляют по формуле

,

(А.1)

где I - момент инерции относительно оси вращения;

m - масса;

d - расстояние от оси вращения до центра тяжести.

Изменение радиуса ударной части молотка и материала также влияет на ударную характеристику посредством изменения контактной площади удара и длительности импульса.

Установочная панель должна быть достаточно массивной и жесткой с тем, чтобы исключить влияние на результаты испытаний. Вследствие значительной массы, перемещение установочной панели незначительно. Жесткость основания обеспечивает отсутствие накопления или потери энергии при испытании на ударостойкость.

Энергия удара и угол отклонения

С точки зрения данного испытания, энергия удара определяется как потенциальная энергия маятника до его отклонения и равна потенциальной энергии:

,

(А.2)

где m - масса;

g - ускорение вследствие гравитации;

h_c.g - вертикальное смещение центра тяжести маятника.

Угол отклонения, в градусах, от вертикали измерен во избежание путаницы относительно точки измерения высоты отклонения. Угол находят из тригонометрической зависимости между h_c.g и d - расстояния от центра вращения до центра тяжести.

Описание испытательной установки

Маятник, приведенный на рисунках А.1-А.7, используют для получения ударной энергии желаемого уровня, соответствующего настоящему стандарту, а также уровней энергии, вопрос о которых в стадии рассмотрения. В частности, испытательная установка - это физический маятник, состоящий из шарнира, трубчатой стальной оси, конца оси, молотка или пятки, двух грузов массой по 0,25 кг; расстояние между осью вращения и ударной частью молотка составляет 1 м. Ударная часть молотка соответствует центру удара маятника. Положение грузов определяет сохранение положения центра удара.

Для испытаний грузы массой 0,5 и 1,0 кг устанавливают на конце оси маятника в самых нижнем и верхнем установочных отверстиях соответственно.

Рабочие параметры, определяющие действие маятника:

С грузом массой 0,5 кг:

- масса маятника ... 1,44 кг;

- момент инерции ... 1,17 ;

- расстояние до центра тяжести ... 0,776 м.

С грузом массой 1,0 кг:

- масса маятника ... 1,93 кг;

- момент инерции ... 1,61 ;

- расстояние до центра тяжести ... 0,833 м.

1 - алюминиевая опора; 2 - стальная труба (диаметр 10 мм, толщина стенки 1 мм); 3 - стальной брус (квадрат 19 x 19 мм, длина 120 мм); 4 - набор грузов; 5 - ударный диск (стальной круг диаметром 50 мм)

Примечание - Набор грузов состоит из двух грузов по 0,25 кг (масса 0,5 кг) или четырех грузов по 0,25 кг (масса 1 кг). Материал грузов - сталь.

Рисунок А.1 - Установка для испытаний на удар. Маятниковое устройство

Таблица А.1 - Углы отклонения маятника при испытании на ударостойкость

Энергия удара, Дж	Масса груза, кг	Угол отклонения (от вертикали)
1	0,5	25°
2	0,5	35°
3	1,0	36°
4	1,0	42°
5	1,0	47°
6	1,0	52°

Размеры отверстия в грузе и чис