RU1781579C - Стенд дл динамических испытаний изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технике испытаний изделий на воздействие линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастани  и обеспечивает снижение энергоемкости стенда. В стенде дл  динамических испытаний изделий передний фронт воспроизводимого ускорени  формируете разгоном планшайбы 4, установленной на вращающейс  платформе 1 с возможностью вращени  вокруг оси, параллельной оси вращени  платформы, с помощью инерционного механизма разгона. Последний включает инерционную массу в виде каре - ки 17 и реверсивный привод ее поступательного перемещени . Механизм разгона размещен на балке 14, установленной на периферии платформы с возможностью поворота в пределах ± 6° относительно оси, параллельной оси вращени  платформы. Балка ориентирована в исходном положении поперечно плоскости, проход щей через ось ее поворота и ось вращени  платформы. Валы балки и платформы св заны мультипликатором. 3 з,п. ф-лы, 6 ил. Сл 45

Description

Фиг 7

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности к ротационных испытательным стендам дл  восп роизведени  линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастани .

Известен стенд дл  испытани  изделий на воздействие импульса ускорени , содержащий платформу с приводом ее вращени , установленный на платформе ма тник, ось поворота которого параллельна оси вращени  платформы и расположена на её периферии , имеющий возможность вращени  стол дл  креплени  испытуемого издели , установленный в исходном положении по оси вращени  платформы, фиксатор дл  удержани  ма тника и стола в исходном радиальном положении, установленную на платформе планшайбу с приводом ее вращени , включающим реверсивный двигатель , установленный на платформе, стол размещен на планшайбе, ось, на которой установлен ма тник, выполнена в виде винта , в ма тнике выполнена навинченна  на этот винт гайка, на ма тнике закреплен палец , который в исходном положений входит в отверстие, выполненное в планшайбе, при этом длина расположенной в отверстии части пальца не превышает 1/4 шага винта.

Известен стенд дл   дийа К Гич е ских испытаний изделий, содержащий основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращени , установленную на периферии платформы с возможностью вращени  относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, планшайбу с приводом ее вращени , включающим двигатель с угловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, стол дл  закреплени  испытуемого издели , размещенный на планшайбе привод поворота стола, средства фиксации инерционного механизма разгона планшайбы и систему управлени , инерционный механизм разгона планшайбы выполнен в виде двух масс, размещенных в радиальных направл ющих, выполненных в платформе перпендикул рно оси входного вала углового редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни концы которых св заны с массами, а вторые закреплены на шкиве, а в конце направл ющих на периферии платформы установлены амортизаторы.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  ротационный испытательный стенд, содержащий установленную на основании с возможностью вращени  платформу с приводом ее вращени , установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращени  платформы,

5 планшайбу, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе двигатель, св занный трансмиссией с планшайбой , и инерционный механизм, содержащий два груза, устройство управлени 

10 приводом поворота планшайбы, и установленные на противоположных плечах планшайбы столы дл  закреплени  испытуемого издели  и противовеса с механизмами их поворота, стенд снабжен реверсивным при15 водом перемещени  грузов инерционного механизма, которые жестко св заны между собой и размещены в диаметральных направл ющих , выполненных на планшайбе, система управлени  приводом поворота

20 планшайбы включает датчик и задатчик углового положени  планшайбы, первый элемент сравнени , ко входам которого подключены упом нутые датчик и задатчик. первый усилитель, подключенный к выходу

25 элемента сравнени  и включенный в цепь питани  двигател , датчик отклонени  грузов от симметричного положени , второй элемент сравнени , ко входам которого подключены датчик отклонени  грузов и выход

30 первого элемента сравнени , и подключенный к выходу второго элемента сравнени , второй усилитель, включенный в цепь питани  реверсивного привода перемещени  грузов,

35 Недостатком прототипа  вл етс  большое энергопотребление привода перемещени  инерционной массы, поскольку значительна  часть энергии привода затрачиваетс  на преодоление центробежных

40 сил, действующих на инерционные массы при углах поворота планшайбы, отличных от 90°.

Целью изобретени   вл етс  снижение энергоемкости.

45Поставленна  цель достигаетс  тем, что

стенд дл  динамических испытаний изделий , содержащий установленную на основании платформу с приводом ее вращени , планшайбу, установленную на периферии

50 платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе двигатель, св занный с валом планшайбы

55 через угловой редуктор и механизм разгона планшайбы, содержащий инерционную массу, установленную в направл ющих, и реверсивный привод, поступательного перемещени  инерционной массы, установ- ленные на планшайбе симметрично

относительно оси ее вращени  столы дл  закреплени  испытуемого издели  и противовеса , привод поворота столов и систему управлени  приводом планшайбы, включающую задатчик и датчик углового положе- ни  планшайбы, соединенный с их выходами первый элемент сравнени , первый усилитель, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнени , а выход - с двигателем, двухпол рный датчик положени  инерционной массы, соединенный с его выходом и выходом первого элемента сравнени  второй элемент сравнени , выход которого соединен со входом второго усилител , соединенного выхо- дом с реверсивным приводом перемещени  инерционной массы, снабжен балкой, на которой размещен механизм разгона планшайбы , установленной на периферии платформы с возможностью поворота отно- сительно оси вращени  платформы и ориен- тированной в исходном положении поперечно плоскости, проход щей через ось ее поворота и ось вращени  платформы, размещенными на платформе ограничите- л ми угла поворота балки, и мультипликатором , св зывающим валы балки и планшайбы, реверсивный привод включает установленный на инерционной массе реверсивный двигатель с редуктором, и зубча- тую рейку, закрепленную на балке вдоль нее, и зацепленное с рейкой зубчатое колесо , установленное на выходном валу редуктора , ограничители углового перемещени  балки установлены в положении, обеспечи- вающем поворот балки от исходного положени  в пределах ±6°, рассто ние между ос ми платформы и планшайбы больше длины плеча балки не менее чем в 15 раз.

На фиг. 1 показан вид сбоку на стенд дл  динамических испытаний; на фиг.2 - вид сверху на инерционный механизм разгона планшайбы; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг 3; на фиг. 5 - расчетна  схема инерционного механиз- ма разгона планшайбы; на фиг 6 - структурна  схема системы управлени  приводами планшайбы и каретки

Стенд содержит установленную на основании с возможностью вращени  плат- форму 1 с приводом 2, снабженную противовесом 3, и установленную на ее периферии с возможностью вращени  относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, планшайбу 4 в виде балки. Планшайба 4 снабжена приводом 5, установленным на платформе 1 и св занным с ней посредством углового конического редуктора 6. На диаметрально противоположных плечах планшайбы 4 симметрично

относительно оси ее вращени  установлены столы 7 и 8 дл  закреплени  испытуемого издели  9 и противовеса 10 соответственно, снабженные механизмами 11 и 12 их поворотов с общим приводом 13, закрепленным на планшайбе.

На периферии платформы 1 с возможностью поворота установлена балка 14, ось 15 поворота которой параллельна оси платформы , вдоль балки диаметрально установлены направл ющие 16, в направл ющих 16 установлена каретка 17, снабженна  индивидуальным приводом 18 перемещени , закрепленным внутри каретки 17. Привод 18 снабжен редуктором (на чертежах не показан ) и введен во взаимодействие с зубчатой рейкой 19, закрепленной вдоль ба.лки 14, посредством шестерни 20, закрепленной на выходном валу редуктора На оси 15 балки выполнена шестерн  21, посредством многоступенчатого цилиндрического мультипликатора 22, св занна  с валом планшайбы На платформе 1 установлены ограничители 23 углового перемещени  балки 14, обеспечивающие ее повороты на величину не более ± 6°.

Приводы планшайбы 4 и каретки 17 снабжены системой управлени  (фиг 6), включающей задатчик 24 и датчик 25 углового положени  планшайбы 4, установленный на ее валу (на чертежах не показан), соединенный с их выходами первый элемент 26 сравнени ,усилитель 27 привода 5 планшайбы, к выходу которого подключен привод 5 планшайбы 4, двупол рный датчик 28 линейного положени  каретки на балке (на чертежах не показан), и соединенный с выходом первого элемента 26 сравнени  и выходом датчика 28 линейного положени  каретки второй элемент 29 сравнени , выход которого соединен со входом усилител  30 привода каретки, подключенного к приводу 18 каретки.

Съем и передача измерительной и управл ющей информации осуществл етс  посредством токосъемника, выполненного на валу планшайбы.

Стенд работает следующим образом.

Испытуемое изделие 9 и его противовес 10 закрепл ютс  на столах 11 и 12 соответственно . Планшайба 4 ориентируетс  таким образом, чтобы изделие 9 находилось на оси вращени  платформы 1. При этом балка 14 расположена перпендикул рно плоскости, проход щей через оси вращени  платформы и балки, каретки 17 находитс  на оси вращени  балки 14. Этому положению каретки соответствует нулевой сигнал датчика 25 ее линейного положени  на балке. Соответственно при перемещении каретки от

оси балки в ту или другую сторону измен етс  знак выходного сигнала датчика 25 положени  каретки.

Включаетс  система управлени  приводами планшайбы 4 и каретки. Поскольку сиг- нал с задатчика 24 углового положени  планшайбы равен нулю, планшайба находитс  в положении, соответствующем нулевому сигналу датчика 25 ее углового положени , то на выходе первого элемента 26 сравнени  присутствует нулевой сигнал. Поэтому привод 18 каретки 17 принудительно устанавливает последнюю в положение, соответствующее нулевому сигналу датчика линейного положени  каретки, т.е. на оси балки 14. Платформа 1 плавно раскручиваетс  приводом 2 до расчетной угловой скорости . При этом балка 14 уравновешена, центробежные силы, действующие на нее взаимно компенсируютс , а следовательно, балка не оказывает вли ни  на планшайбу.

По сигналу задатчика углового, положени  24 планшайбы 4 последн   начинает совершать программные повороты, обеспечива  расчетное изменение радиуса враще- ни  издели  9.

При этом поскольку система управлени  функционирует по отклонению, на выходе первого элемента 26 сравнени  присутствует сигнал рассогласовани , Этот сигнал  вл етс  задающим дл  привода каретки 17. В зависимости от знака этого сигнала в (фиг. 6) привод 18 перемещает каретку 17 относительно оси балки к периферии . При этом на каретку 17 действует центробежна  сила, котора  стремитс  повернуть балку 14 относительно ее оси, что равносильно созданию на (или приложению к) валу балки крут щего момента. Этот крут щий момент посредством передаточного звена (мультипликатора) 22 передаетс  планшайбе. Величина крут щего момента определ етс  рассто нием центра масс каретки относительно оси балки, а знак оттого, на каком плече находитс  каретка.

При программном изменении углового положени  планшайбы измен етс  радиус вращени  испытуемого издели . Изменением радиуса вращени  испытуемого издели  воспроизвод т абсолютное ускорение, дей- ствующее в его расчетной точке. Ориентацией издели  9 относительно вектора абсолютного ускорени  посредством поворотов на столе 7, получают требуемые проекции вектора абсолютного ускорени  на взаимно перпендикул рные оси, св занные с изделием. Таким образом, в зависимости от ошибки отработки углового положени  планшайбы генерируетс  дополнительный крут щий

момент значительной величины, действующий согласно с основным приводом 5 планшайбы . Амплитуда дополнительного крут щего момента пропорциональна величине ошибки отработки углового положени  планшайбы. Это позвол ет увеличить интенсивность нарастани  (спада) воспроизводимых линейных ускорений в течение всего времени испытани .

Рассмотрим расчетную схему устройства (фиг. 5), где Oi, 02 - оси вращени  платформы и планшайбы соответственно; R - рассто ние между ос ми Oi и 02, х - рассто ние от оси вращени  балки 02 до центра масс каретки (инерционной массы); М - положение центра масс каретки (инерционной массы).

Предположим, что центр масс каретки размещен на рассто нии х от оси балки, при этом крут щий момент на валу балки

Мкр Fyxcos(a + fi),(1)

где Fy - центробежна  сила, действующа  на центр масс каретки;

ее - угол поворота балк.и;

/ -угол между пр мыми ОЮ2 и OiM.

Fy о I m,(2)

где CD -углова  скорость платформы;

I - рассто ние от оси платформы до центра масс каретки;

m - масса каретки.

Дл  схемы, показанной на фиг. 5а,

I- cosl- L -.a-O.

(3) Тогда с учетом (1)-(3)

Мкр uirV R2 + х2 . т- х . И .. или Р ,V R + х

МКр m-x-R.(4)

При й) m 2 кг; х 0,1 м; R 2 м Мкр 402- 2 - 0,1 - 2 б40Н-м. Углы поворота балки из расчета ± 6° и параметры R х выбраны из услови  минимизации боковой составл ющей реакции направл ющих балки. При тех же параметрах (фиг. 5а) бокова  составл юща  реакции балки

F6 Fy sin p,(5)

где sin 1 Х+Х2 .

Ре 2-40 0,1

0,1

«8Н. (6)

V4 -1-0,01

Силу такой величины вполне может преодолеть маломощный электродвигатель с встроенным редуктором. Дл  получени  крут щих моментов большей амплитуды может быть использован привод другого типа, например гидравлический. Планшайба 4

поворачиваетс  в диапазоне 0-120° поэтому при передаточном отношении мультипликатора 10 угол поворота балки составит 12° (диапазон изменени  углов поворота балки ±6°), При такие параметрах рабочих эле- ментов стенда в исходном положении балка повернута относительно пр мой, перпендикул рной плоскости, проход щей через оси вращени  платформы и балки, а угол ± 6°,

Вследствие прин тых углов поворота планшайбы упоры на платформе установлены дл  обеспечени  поворотов балки на углы ± 6° и необходимы дл  обеспечени  надежной работы стенда.

Размещение балки перпендикул рно пр мой, проход щей через оси вращени  платформы и балки, позвол ет наиболее полно использовать силы реакции от взаимодействи  инерционной массы и балки дл  генерации крут щего момента. Рациональ- ный выбор диапазона углов поворота балки ( ± 6°), а также использование мультипликатора и упоров позвол ет уменьшить боковую составл ющую реакции балки.

Таким образом, предложенный инерци- онный привод планшайбы позвол ет получать крут щие моменты значительной амплитуды обоих направлений, плавно измен ющиес  от нул  до максимального значени  в зависимости от положени  инерционной массы на балке,и уменьшить энергоемкость стенда.

Claims (4)

1. Стенд дл  динамических испытаний изделий, содержащий установленную на ос- новании платформу с приводом ее вращени , планшайбу, установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе двигатель, св занный с валом , планшайбы через угловой редуктор и механизм разгона планшайбы, содержащий инерционную массу, установленную в на- правл ющих, и реверсивный привод поступательного перемещени  инерционной массы, установленные на планшайбе симметрично относительно оси ее вращени  столы дл  закреплени  испытуемого издели  и противовеса и привод поворота столов и систему управлени  приводом планшайбы , включающуюзадатчик и датчик углового положени  планшайбы, соединенный с их выходами первый элемент сравнени , первый усилитель, вход которого соединен с выходом первого элемента сравнени , а выход - с двигателем, двупол рный датчик положени  инерционной массы, соединенный с его выходом и выходом первого элемента сравнени , второй элемент сравнени , выход которого соединен с входом второго усилител , соединенного выходом с реверсивным приводом перемещени  инерционной массы, отличающийс  тем, что, с целью снижени  энергоемкости, он снабжен балкой, на которой размещен механизм разгона планшайбы, установленной на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси вращени  платформы и ориентированной в исходном положении поперечно плоскости, проход щей через ось ее поворота и ось вращени  платформы, размещенными на платформе ограничител ми угла поворота балки, и мультипликатором, св зывающим валы балки и планшайбы.

2.Стенд по п. 1,отличающийс  тем, что реверсивный привод включает установленный на инерционной массе реверсивный двигатель с редуктором и зубчатую рейку, закрепленную на балке вдоль нее. и зацепленное с рейкой зубчатое колесо, установленное на выходном валу редуктора.

3.Стенд поп. 1,отличающийс  тем, что ограничители установлены в положении , обеспечивающем поворот балки от исходного положени  в пределах ± 6°.

4.Стенд попп. 1-3,отличающийс  тем, что рассто ние между ос ми платформы и планшайбы больше длины плеча балки не менее чем в 15 раз.

А

А-А

20 f7 16

м

00

Ж

#А

W

Ъ

Фиг. 6