Пристрій для збудження ударних імпульсів

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к устройствам для возбуждения ударных импульсов, предназначенным для испытания изделий на удар. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для возбуждения ударных импульсов, содержащее источник питания, зарядный и разрядный ключи, батарею конденсаторов, электромеханический силовозбудитель с установленными на его платформе испытуемым объектом и вибропреобраэователем, упоры-ограничители, жестко закрепленные на корпусе сило возбудителя и расположенные по направлению движения платформы, блок управления, содержащий первый и второй интеграторы, формирователь прямоугольных сигналов, дифференцирующий блок, инвертор, первый и второй выпрямители, триггер, а также блок запуска. Данное устройство позволяет воспроизводить ударные импульсы повышенной амплитуды вследствие того, что испытуемый объект сначала разгоняется, а затем резко тормозится из-за удара об упорыограничители. Из-за малой длительности ускорения (торможения) возможно получение больших ударных усилий. Недостатком данного устройства является невысокая эффективность испытаний вследствие ограниченной частоты следования ударных импульсов. Это объясняется тем, что гашение послеударных колебаний производится недостаточно эффективно, а также тем, что очередной электрический импульс (ударное воздействие) может произойти не раньше времени, равному времени заряда конденсатора. Устройство позволяет производить только однополярные ударные импульсы. В основу изобретения поставлена задача создания устройства для возбуждения ударных импульсов, позволяющего повысить эффективность испытаний за счет повышения частоты следования ударных импульсов и расширить функциональные С возможности устройства путем воспроизведения многократно повторяющихся двухполярных ударов. Задача решается за счет того, что в устройстве для возбуждения ударных импульсов, содержащем последовательно соединенные источник питания, зарядно-разрядную цепь, состоящую из зарядного ключа, батареи конденсаторов, разрядного ключа, электромеханический силовозбудитель с жестко закрепленными на его корпусе упорами-ограничителями, вибропреобразователь, установленный на платформе силовозбудителя, первый и второй интеграторы, пороговый элемент (формирователь прямоугольных импульсов), дифференцирующий блок, инвертор, первый выпрямитель, соединенный с первым входом триггера, второй вход которого через второй выпрямитель соединен с выходом дифференцирующего блока, первый выход триггера соединен с первым разрядным ключом, а также блок запуска, выход которого соединен со вторым входом триггера, согласно изобретению, устройство содержит вторую зарядно-разрядную цепь, состоящую из последовательно соединенных второго разрядного ключа, второй батареи конденсаторов с противоположной полярностью заряда и второго разрядного ключа, подключенной параллельно первой зарядно-разрядной цепи, а триггер дополнительно соединен первым выходом со вторым зарядным ключом, а вторым входом - с первым зарядным и вторым разрядным ключами. В устройстве для возбуждения ударных импульсов, согласно изобретению, электромеханический силовозбудитель дополнительно снабжен вторыми упорами-ограничителями, расположенными с противоположной стороны к первым упорам-ограничителям, симметрично относительно платформы. Это позволяет расширить функциональные возможности устройства путем воспроизведения двухполярных ударов. Повышение эффективности испытаний происходит за счет увеличения частоты следования ударных импульсов, что, в свою очередь, достигается поочередным зарядом и разрядом первой и второй батарей конденсаторов напряжением противоположных полярностей на подвижную катушку электромеханического силовозбудителя. Это приводит к тому, что начало последующего ударного импульса осуществляется сразу после окончания предыдущего вследствие того, что заряд одной батареи конденсаторов и разряд другой происходит одновременно, что приводит к уменьшению времени цикла. При этом отпадает необходимость в демпфировании послеударных колебаний. Сущность изобретения поясняется чертежами: Фиг.1. Блок-схема устройства для возбуждения ударных импульсов. Фиг.2. Эпюра перемещения платформы силовозбудителя. Фиг.3. Эпюра скорости платформы силовозбудителя. Фиг.4. Эпюра ускорения платформы силовозбудителя. Фиг.5. Эпюра электрических сигналов. Устройство содержит источник питания 1 (ИП), первую зарядно-разрядную цепь, состоящую из первого зарядного ключа 2 (ЗК1), первой батареи конденсаторов 3 (БК1), первого разрядного ключа 4 (РК1), электромеханический силовозбудитель 5 (СВ) с установленными на его платформе 6 испытуемым объектом 7 и вибропреобразователем 8, верхние 9 и нижние 10 упоры-ограничители. К выходу вибропреобразователя 8 последовательно подключены первый интегратор 11 (ИНТ1), второй интегратор 12 (ИНТ2), пороговый элемент 13 (ПЭ), дифференцирующий блок 14(ДБ), инвертор 15 (ИНВ), первый выпрямитель 16 (ВП), соединенный с первым входом триггера 17 (Т), второй вход которого через второй выпрямитель 18 (ВП2) соединен с выходом дифференцирующего блока 14, первый выход триггера 17 соединен с управляющим входом первого разрядного ключа 4 и второго зарядного ключа 20 (ЗК2), а второй выход триггера 17 соединен с управляющими входами первого зарядного ключа 2 и второго разрядного ключа 22 (РК2), а также содержит блок запуска 19 (БЗ), выход которого соединен со вторым входом триггера, 17. При этом источник питания 1 соединен со входами первого 2 и второго 20 зарядных ключей, выходы которых соединены соответственно с первой 3 и второй 21 (БК2) батареями конденсаторов. БК2, ЗК2 и РК2 образуют вторую зарядно-разрядную цепь. Батареи конденсаторов 3 и 21 с противоположной полярностью заряда соединены со входами первого 4 и второго 22 разрядных ключей соответственно, выходы которых соединены со входом электромеханического силовозбудителя 5. Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии сигналов на входе триггера 17 нет. При этом на выходе 1 этого триггера сигнал "0", на выходе 2 - сигнал "1", который открывает зарядный ключ 2, в результате чего батарея конденсаторов 3 заряжается от источника питания 1 напряжением положительной полярности. Разрядный ключ 4 при этом закрыт, а разрядный ключ 22 открыт, но разряд через него не происходит, поскольку в исходном состоянии батарея конденсаторов 21 не заряжена (ключ 20 разомкнут). Блок 24 запуска в момент времени t1 формирует единичный импульс (фиг.5d), переключающий триггер 17, в результате чего на его выхода 1 появляется сигнал "1" (фиг.5д), открывающий первый разрядный ключ 4. Начинается разряд первой батареи конденсаторов 3 через открытый первый разрядный ключ 4 и подвижную катушку электромеханического силовозбудителя 5, а второй зарядный ключ 20 в это время заряжает вторую батарею конденсаторов 21 напряжением отрицательной полярности. Одновременно на выходе 2 триггера 17 появляется сигнал "0", который закрывает первый зарядный ключ 2 и второй разрядный ключ 22. На платформе 6 электромеханического силовозбудителя 5 формируется ударное воздействие, кривые которого (перемещение, скорость и ускорение, замедление) изображены на фиг.2,3,4. При этом на кривой перемещения наблюдается участок доударного перемещения (t1-t2), участок пластической деформации (t2t3) и отдача (t3-t4). За время t2-t3 происходит резкое замедление платформы за очень короткое время, что приводит к появлению импульса ускорения/замедления большой величины (фиг.4). Затем под действием силы отдачи платформа возвращается в нейтральное положение в момент времени t4, начиная с которого происходит второй полупериод перемещения, но уже в противоположном направлении относительно нейтрального положения. Сигнал ускорения на выходе вибропреобразователя 8 интегрируется первым интегратором 11 (на его выходе сигнал скорости (фиг.3) и вторично интегрируется вторым интегратором 12 (на его выходе сигнал перемещения (фиг.2). В момент времени t1 пороговый элемент 13 формирует задний фронт прямоугольного импульса, который через дифференцирующий блок 14 дифференцирует этот сигнал и подает его через второй выпрямитель 18 на второй вход триггера 17 (фиг.5e). Это не приводит к его переключению, т.к. по этому входу уже прошел единичный импульс с блока запуска 19 (фиг.5d). В момент времени т.4, когда "X" изменяет знак с положительного на отрицательный, пороговый элемент 13 формирует задний фронт прямоугольного импульса, который через дифференцирующий блок 14 (фиг.5b), инвертор 15 (фиг.5с) и первый выпрямитель 16 (фиг.5f) поступает на первый вход триггера 17 и переключает его. В результате переключения триггера на его выходе 1 появляется сигнал "0", закрывающий первый разрядный ключ 4 и второй зарядный ключ 20. Одновременно на втором входе триггера 17 появляется сигнал "1", который открывает первый зарядный ключ 2, через который начинается заряд батареи конденсаторов 3, а также второй разрядный ключ 22, через который начинается разряд батареи конденсаторов 21 на подвижную катушку электромеханического силовозбудителя 5. Таким образом начинается второй полупериод перемещения платформы.