4.2. Випробування на ударну міцність і стійкість

Основна задача випробувань на ударні навантаження — перевірка здатності виробу виконувати свої функції під час ударної дії і після нього. Розрізняють два види випробувань: випробування на ударну міцність і ударну стійкість.

Випробування на ударну міцність проводять з метою перевірки здатності виробу протистояти руйнуючій дії механічних ударів, зберігати свої параметри в межах, вказаних НТД на виріб.

Випробування на ударну стійкість проводять з метою перевірки здатності виробів виконувати свої функції в умовах дії механічних ударів. При цьому випробовувану апаратуру піддають дії багатократних або одиночних ударів. Характеристики режимів випробувань (пікове ударне прискорення і число ударів) задаються відповідно до ступеня жорсткості випробувань (табл. 7.5).

Таблиця 7.5. Характеристики режимів випробувань

Ступінь жорсткості	Пікове ударне прискорення, м/с^2 (g)	Загальне число ударів для допустимої в стандартах і ТУ на виріб вибірки
		3 шт і менше	Більше 3 шт
І	150 (15)	12000	10000
II	500 (40)	12000	10000
III	750 (75)	6000	4000
IV	1500 (150)	6000	4000

Тривалість дії ударного прискорення вибирають залежно від значення низької резонансної частоти виробу. Передбачають, щоб випробування проводилися в квазірезонансному режимі збудження.

Частота проходження ударів повинна забезпечувати можливість контролю параметрів, що перевіряються. Як параметри, що перевіряються, вибирають параметри, по зміні яких можна судити про ударну стійкість виробу в цілому (наприклад, спотворення вихідного сигналу, стабільність характеристик функціонування і т. д.), а ударну міцність оцінюють по цілісності конструкції (наприклад, утворення тріщин, відсутність контакту і т. д.). Вироби рахують витримавши випробування, якщо в процесі і (або) після випробування вони задовольняють вимогам стандартів і ТУ на вироби і ПІ для даного виду випробувань.

Випробувальне устаткування. Випробування на ударні навантаження проводять на спеціальних ударних стендах, а в деяких випадках ударну дію відтворюють на вібростендах. Залежно від принципу створення ударної дії всі ударні стенди розділяють на два основні вигляд [30]: стенди, дія яких засновано на принципі гальмування тіла, що заздалегідь розгониться для необхідної швидкості; стенди, дія яких засновано на принципі розгону тіла до необхідної швидкості. В практиці випробувань перший вид ударних стендів набув найбільше поширення. Основними вузлами такої ударної установки є: рухома ударна платформа (стіл), гальмівний пристрій, підстава (ковадло), направляючі.

Гальмівний пристрій визначає характеристики відтворного ударного імпульсу (форму, тривалість і т. д.). Як гальмівний пристрій застосовують прокладки. Для формування напівсинусоїдального імпульсу тривалістю 0,5—5 мс як прокладка застосовується гума середньої і підвищеної твердості, для тривалості менше 0,5 мс — вініпласт, фторопласт з комбінацією з металевих прокладок. Основна характеристика гальмівного пристрою — залежність зміни контактної сили від деформації (силова характеристика). Коли силова характеристика на активному (при навантаженні ударяючих тіл) і пасивному (при розгрузці ударяючих тіл) етапах удару однакові, гальмівний пристрій відтворює ударні навантаження симетричних форм.

За принципом роботи ударні стенди підрозділяються на механічні, електродинамічні і пневматичні.

Механічні ударні стенди набули найбільше поширення. Більшість стендів такого типу заснована на вільному падінні вдаряючого тіла. Для отримання великої швидкості зіткнення застосовують розгінні пристрої.

Основним елементом електродинамічного ударного стенду є електромагніт. В кільцевому зазорі електромагніту знаходиться рухома котушка, по якій протікає струм. Каркас котушки одночасно виконує функції ударної платформи. Зміною амплітуди і тривалості імпульсу струму в рухомій котушці стенду визначають ударний імпульс сили.

Пневматичні ударні стенди призначені для відтворення ударних дій при високих швидкостях зіткнення тел. В стендах такого типу ударна платформа є поршнем, який рухається черінь-дією атмосферного тиску в пусковій трубі, закріпленій на масивному фундаменті. Довжина пускової труби залежить від параметрів відтворної ударної дії. На верхньому торці поршня закріплюють виріб, на нижньому торці — гальмівний пристрій. Деформація гальмівного пристрою при зіткненні з ковадлом дозволяє відтворювати ударну дію пилкоподібної і трапецеїдальної форм.

Як вимірювальний перетворювач частіше за все застосовують п'єзоелектричні, місткості, напівпровідникові і дротяні типи датчиків. З них найбільше поширення набули п'єзоелектричні датчики.

До датчиків для вимірювання параметрів ударів пред'являються жорсткі вимоги по лінійності частотних характеристик, максимально вимірюваному ударному прискоренню, діапазону робочих температур, чутливості до поперечних складових ударного навантаження, коефіцієнту перетворення, габаритним розмірам і масі.