RU1791743C - Стенд дл динамических испытаний изделий - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к испытательной технике. изобретени   вл етс  расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведени  импульса ускорени  с крутым задним фронтом. Стенд содержит платформу 1 с приводом вращени , планшайбу 2. стол 9 дл  закреплени  2 испытуемого издели , устройство дл  импульсного поворота планшайбы, ма тники 46 и 47. Последние установлены на платформе с возможностью вращени  относительно осей, параллельных оси вращени  платформы , под действием центробежных сил. Средствами фиксации ма тники удерживаютс  в исходном положении. После разгона платформы срабатывает устройство дл  импульсного поворота планшайбы, Воспроизводитс  крутой передний фронт импульса ускорени . При расфиксации ма тники поворачиваютс  под действием центробежных сил, Происходит быстрое увеличение момента инерции всей вращающейс  системы , что приводит к ее торможению. При торможении воспроизводитс  крутой задний фронт импульса ускорени . 1 з.п. ф-лы, 6 ил. ел С

Description

Изобретение относитс  к испытательной технике, в частности, к ротационным испытательным стендам дл  воспроизведени  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 ее 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 положении входит в отверстие, выполненное в планшайбе, при том длина расположен ной в отверстии части пальца не превышает I/4 шага винта.

Наиболее близким по технической сущности  вл етс  стенд.дл  испытани  изде- лийд на воздействие импульса ускорени , содержащий платформу с приводом вращени , планшайбу, установленную на платформе с возможностью вращени  относительно оси, параллельной оси вращени  платформы, закрепленной на платформе привод вращени  планшайбы, размещенный на периферии планшайбы

ю

3

со

стол дл  закреплени  испытуемого издели , фиксатор дл  удержани  планшайбы в исходном положении и устройство дл  импульсного поворота планшайбы, включающее установленный на ней с возможностью перемещени  груз, смещенный от оси вращени  платформы, груз установлен на планшайбе с возможностью радиального перемещени  в направлении, противоположное столу, устройство снабжено механизмом дл  преобразовани  поступательного перемещени  груза во вращательное движение планшайбы и установленными на последней средствами дл  фиксации груза в конце его перемещени , при этом груз и стол расположёны по разные стороны от оси вращени  планшайбы, механизм дл  преобразовани  поступательного движени  планшайбы выполнен в виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, винт зафиксирован на планшайбе от осевого перемещени , и конической переачи , одни из колес которой закреплено на винте, а второе - на платформе по оси вращени  планшайбы, при этом длина нарезки винта выбрана из услови  выхода груза из зацеплени  с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона.

Недостатком прототипа  вл етс  невозможность воспроизведени  импульса скорений с крутым задним фронтом, а также неуравновешенность конструкции при раскручивании платформы.

Целью изобретени   вл етс  расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведени  импульса ускорени  крутым задним фронтом.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что стенд дл  динамических испытаний издеий , содержащий платформу с приводом вращени , установленную на платформе с возможностью вращени  относительно оси, параллельной оси вращени  платформы планшайбу, закрепленный на платформе привод вращени  планшайбы, закрепленный на платформе привод вращени  планшайбы , размещенный на периферии п ланш айбы стол дл  закреплени  испытуемого издели , фиксатор дл  удержани  планшайбы в исходном положении, устройство дл  импульсного поворота планшайбы, включающее установленный с возможностью радиального перемещени  груз, смещенный от оси вращени  платформы, механизм дл  преобразовани  поступательного перемещени  груза во вращательное движение планшайбы, включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз , а винт зафиксирован от осевого перемещени  и длина его нарезки выбрана из услови 

выхода груза из зацеплени  с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона , коническую передачу, одно из колес которой закреплено на винте, а второе на

планшайбе, и средства дл  фиксации груза в конце его перемещени , снабжен ма тниками , установленными на платформе с возможностью врщаени  относительно осей, параллельных оси вращени  платформы,

0 под действием центробежных сил, средствами фиксации ма тников в исходном положении , а также упором и крешером, закрепленными на планшайбе и на ма тнике , который свободно установлен на валу

5 планшайбы с возможностью вращени  в направлении , противоположном направлению вращени  планшайбы, при этом упор и крешер расположены с возможностью их соударени  при вращении ма тника.

0Сущность изобретени  по сн етс  чертежами , где на фиг.1 показан вид сбоку на за вл емый стенд: на фиг.2 - вид сверху, на фиг.З - вид сверху на ма тнике; на фиг.4 - разрез стола; на фиг,5 - эпюра ускорений,

5 действующих в базовой точке испытуем.ого издели ; на фиг.б - вид сверху на планшайбы ,

Стенд содержит установленную на неподвижном основании с возможностью вра0 щени  платформу 1 с приводом (на чертежах не показан), установленную на периферии платформы 1 с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращени  платформы 1, планшайбу 2,

5 установленную на диаметрально противоположной стороне платформы 1 дополнительную планшайбу 3 с возможностью поворота в направлении, противоположном направлению вращени  основной планшай0 бы 2, привод 4 вращени  планшайб 2 и 3, установленный на дополнительной несущей 5 и платформы 1, симметрично относительно оси вращени  платформы 1, имеющий два выходных вала и св занный с валом 6 и

5 7 основной 2 и дополнительной 3 планшайб посредством угловых редукторов в виде конических передач 8. На периферии планшайбы 2 установлен с возможностью вращени  относительно оси, параллельной

0 оси вращени  планшайбы 2, стол 9. На диаметрально противоположной столу 9 стороне планшайбы 2 установлен дополнительный стол 10 дл  закреплени  противовеса 11. Основной 9 и дополнитель5 ный 10 столы снабжены общим приводом

12. закрепленным на планшайбе и симметрично относительно оси ее вращени  и установленным внутри поперечного отверсти 

13. выполненного в валу 6. Привод 12 св зан со столами 9 и 10 посредством двух выходных валов 14, 15 и редукторов в виде конических передач 16, 17, причем каждое из ведомых колес 18 выполнено по периметру столов 9, 10, На столе 9 с возможностью вращени  относительно беи, перпендикул рной , оси вращени  планшайбы 2, установлен контейнер 19 дл  закреплени  испытуемого издели  20. Контейнер 19 снабжён собственным приводом 21 .закрепленным на стойках, симметрично относительно , оси вращени  платформы 1, на дополнительной несущей 5 над приводом 4, Привод 21 св зан с контейнером 19 посредством передачи гибким валом 22, кожух ко- торого размещен в осевом5 бтвёрстии 23 вала 6 планшайбы 2, закреплен на ней, про- веден через осевое отверстие 24 (фиг.4) вала .25 стола 9, и закреплен на столе 9. На конце гибкого в.аЛика 22 закрёплейо кбйичёскоё колесо 26, св занное с коническим колесом 27, закрепленным на валу контейнера /19. Дополнительна  планшайба 3 снабжена противовесами 28, размещаемыми на ее периферии симметрично относительно оси ее вращени , и противовесом 29, установленным внутри отверсти  30, выполненного в валу 7; Планшайбы 2 и 3 снабжены дополни- тельйым.инёрциоКНЫмпривбдЬм, действующим согласно с .приводом 4 и Включающим направл ющие .3.1 (фиг2) ра- диально закрепленные -на дополнительной несущей 5, установленные на направл ющих31 подвижные элементы 3.2, двухступенчатый вал .33, св зывающий выходные валы привода 4 с редукторами 8 и размещенный внутри отверсти  34, выполненного в подвижном элементе 32, скольз щих элементов 35, закрепленных в подвижном элементе и введённых во взаймодёйствиб с винтовым пазом 36, выполненным на боковой поверхности 37 большего диаметра двухступенчатого вала 33, и упругий элемент 38 дл  торможени  подвижного элемента 32, установленный на периферии Направл ющих 31, средства фиксации подвижных элементов 32 в исходном положении включающие, стопор 39. размещаемый в отверстии 40 подвижного элемента 32, и управл емый электромагнитом 41, и средства торможени  планшайб 2 и 3, включающие шкивы 42, 43 закрепленные на валах 6 и 7 соответственно, гибкие св зи 44, намотанные на шкивы 42, 43 и св занные с пружинами 45, концы которых закреплены на платформе 1, Гибкие св зи 44 имеют избыток длины, обеспечивающий свободный поворот планшайб 2 и 3 на угол до 110 град.

Стенд снабжен устройством формировани  заднего фронта воспроизводимого ускорени , включающим установленные соосно основной 2 и дополнительной 3 планшайбам ма тники 46 и 47 с возможностью поворота относительно валов 6 соответственно , средства фиксации ма тников 46 и 5 47 в исходном положени.й; включа б щимй стопор 48, управл емый электромагнитом : 49, установленным на платформе 1 по ее оси. Форма концов ма тников 46 и 47 обес - печйбаёт их освобождение при опускании

0 стопора 48 (фиг. 1, 3). На ма тнике 46 уста- новл.ен крешер 50, взаимодействующий при

его развороте с упором 51, закрепл емым

на планшайбе 2 со стороны до пойнте ль но; го cfo/ief 10, v.о$ъсп ёч л ю №$ ум&ъ№ъ л&

5 радиуса вращени  издели  путем Ловорота планшайбы 2 за счетгэ/й%ргии ударного вза- . имЬдёйствй , V- V- ;V- -. -T Vv ./ .П ; -: ;п:;

Стенд работает следующим образом. Ма тники 46 и 47 подвбд тс  косй п;лат0 формы Т и фиксируютс  стопором 48, как показано йа фиг.3, Т. На ма тник 46 устанавливаетс  крешер 50. Испытуемое изделие 20 устанавливаетс  в койТеинере 19. Плзн- шайба бЬиентирует с  образом чтр5 бы издёл иё 20 размещалось на оси врёщёни  платформы 1. При этом поДвйж- ные элементы 32 подвод тс  на максимат- но близкое рассто ние к приводу 4, один из них фиксируетс  стопорбм 39 (фиг.1). Плат- 0 форма Т раскручиваетс  приводом (на чертежах доказан) до расчетной угловой скброст Гкётора  в ДаЛьйейщем поддерживаетс  посто нной. Стопор 39 освобождаетс  подвижные элёмейты 32, которые под

5 действием центробежных сил пёремёщают- с  к периферии направл ющих 31. Одновременно включаетс  привод 4. Крут щий момент, создаваемый благодар  винтовой передаче при движении подвижных элеменQ тов, передаётс  гглайщайбам 2 и 3, которые . ус корен но ridtioрачИва ю тс Гизмён    радиус вращени  Издели  в сторону увеличени . Быстрое увеличение радиуса вращени  испытуемого издели  посредством поворота

5 основной планшайбы 2 под действием момента привода 4 и дополнительного момента , создаваемого инерционным приводом, обеспечивает интенсивное нарастание ускорени . При этом формируетс  передний

0 фронт воспроизводимого испытательного воздействи . Крут щий момент, создаваемый инерционным приводом, значительно больше момента привода 4... . По мере перемещени  подвижных эле5 ментов 32 к периферии направл ющих 31, скольз щие элементы 35 выход т из винтового паза 36, при этом инерционный привод отключаетс  благодар  наличию ступени вала 33 малого диаметра. Далее планшайбы 2, 3 поворачиваютс  по инерции, а подвижные

элементы 32 затормаживаютс  упругими элементами 38 и центробежными силами прижимаютс  к упорам, на которых закреплены упругие элементы 38. В дальнейшем процессе испытани  подвижные элементы 32 участи  не принимают, При угле поворота планшайбы 2 более 110 град., наматыва сь на шкивы 42, 43, .выбираютс  избытки гибких св зей 44, которые раст гивают пружины 45. Планшайбы 2. и 3 эффективно за- торма жйваютс . Дальнейшее программное изменение радиуса вращени  издели  20 прризв.рд т только приводом 4 в диапазоне изменени  угла поворота планшайбы 2 0- 110 град., при этом пружины 45 на характер угловых перемещений планшайб 2,3 не вли ют , .. :.-. V .-: -.:...; ....,...:, :../ .. ..,

В про цёсКе программных поворотов планшайбы 2 одновременно приводами 12 и 21 производ т заданные (расчетные) повороты издели  20 относительно осей стола 9 и контейнера 19, путем поворота соответст- вующих элементов. Углы поворота стола 9 и контейнера 19 рассчитываютс  из услови  обеспечени  .заданных ускорений Wx(t), Wy(t). Wz(t), действующих по ос м X, Y, Z св занных с изделием (фиг.5,а). В соответствии с :фиг.5а абсолютное ускорение Wa(t), действующее в базовой точке издели  20 (точка 0) и воспроизводимое за счет изменени  радиуса вращени  издели  и параметров движени  платформы 1 и планшайбы 2, определ етс  по формулам

Wa(t) Wx(t) + WY(t) + Wz(t).(1) Wa(t) Y /vit O + Wyt t) 4- Wftt ) :(2)

Результирующее ускорение Wv(t), действующее в плоскости ZOY издели , определ етс  следующим образом:

УУч- (t) Wz(t) + Wy(t)

WЈ(t) - ) +Wy)

.(3) (4)

при этом угол/J(t), отсчитшза емый от оси OY до направлени  вектора Wr(t), определ етс : .. ... .... Л . Of..-:.. Wy(t) . WZ(t)

/(t) arccos arcsm

Л. - (5) Угол a(t) между направлени ми осей ОХ и вектора Wa(t) определ етс :

W W,

- arcsm

Wtft

Wa

Использу  выражени  (1)-(5) можно отыскать требуемые углы повор.ота издели  o(t) и Дт.) относительно направлени  вектора абсолютного ускорени .

5Поскольку вектор абсолютного ускорени  Wa(t) лежит в плоскости вращени  платформы 1 (в горизонтальной плоскости), то дл  обеспечени , воспроизведени  заданных ускорений Wx(t), Wy(t), W2(t) (фиг.56) из10 делие со столом 9 поворачивают относительно нaпpaJлeни  вектора абсолютного ускорени  Wa(t) и оси ОСИ на угол o(t) и угол /3(t) относительно оси ОХ. При этом ось OOi соответствует оси поворота

15 стола 9, ось ОХ издели  при его установке в контейнере совмещаетс  с осью вращени  - контейнера, а базова  точка О издели  находитс  на оси и вращени  стола 9.

Дл  обеспечени  крутого заднего фрон20 та воспроизводимого ускорени  электро:

магнитом 49 опускаетс  стопор 48,

освобожда  ма тники 46 и 47, которые уско , ренно разворачиваютс  относительно осей

6 и 7 планшайб 2 и 3 соответственно. При

25 этом скачком увеличиваетс  момент инерции платформы, углова  скорость которой падает. Момент инерции ма тников выбираютс  из услови  обеспечени  значительного падени  угловой скорости платформы

30 и поворота ма тников на углы, не превыша- -ющие 220-260 град. Привод 4 при этом также поворачивает планшайбу 2 в сторону уменьшени  радиуса вращени  издели . Поскольку перед формированием заднего

35 фронта испытательного воздействи  изделие находитс  неблизком к максимальному рассто нии от оси вращени  платформы 1 планшайба 2 своей стороной, на которой размещен противовес 11 и упор 51, поворо40 та в направлении к оси платформы 1, ма тник 46 при развороте крешером 50 взаимодействует с упором 51, сообща  планшайбе 2 дополнительный крут щий момент , обеспечивающий быстрое,.изменение

45 радиуса вращени  издели . Во врем  взаимодействи  упора 51 с крешером 50 последний срезаетс  (или сминаетс ). При этом формируетс  крутой задний фронт воспроизводимого ускорени  за счет резкого

50 уменьшени  радиуса вращени  издели  путем поворота планшайбы 2 под действием момента, сообщаемого ее при упруго-пластической деформации крешера 50. Использование инерционного привода позвол ет

55 увеличить крутизну нарастани  переднего фронта воспроизводимого ускорени , введение в стенд дополнительных элементов (планшайбы 3, стола 10), параметры движени  которых равны по величине и противо .положны по знаку, обеспечивает инвариантность приводов стенда по отношению друг к другу. Введение в стенд ма тников, крешера и упора, закрепленного на планшайбе, позвол ет формировать крутой задний фронт воспроизводимого ускорени . Установка издели  в контейнере, ось поворота которого перпендикул рна оси стола, и который снабжен собственным приводом позвол ет производить нагружение объекта испытаний ускорени ми в трех .взаимно перпендикул рных направлени х. Использование при этом передачи гибким валиком не увеличивает инерционности планшайб и их общего привода.

Таким образом, техническа  реализаци  изобретени  позвол ет повысить достоверность , испытаний, проводимых на данном .стенде, за счет воспроизведени  крутого заднего фронта импульса ускоре-

НИЯ. . . . .-. .

Крутизну нарастани  переднего фронта воспроизводимого ускорени  можно регулировать изменением частоты вращени  платформы, массой подвижных элементов, их начальным смещением относительно оси платформы, параметрами винтовой передачи и передаточным отношением редуктора планшайбы. Крутизну спада заднего фронта воспроизводимого ускорени  можно регу- лировать изменением инерционно-геометрических параметров ма тников, твердости крешера.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Стенд дл  динамических испытаний изделий, содержащий платформу с приводом вращени , установленную на платформе с возможностью вращени  относительно оси, параллельной оси вращени  платфор-

   мы. планшайбу, закрепленный на платформе привод вращени  планшайбы, размещенный на периферии планшайбы стол дл  закреплени  испытуемого издели , фиксатор дл  ударжени  планшайбы в исходном положении, устройство дл  импульсного поворота планшайбы, включающее установленный с возможностью радиального перемещени  груз, смещенный от оси вращени  платформы, механизм дл  преобразовани  поступательного перемещени  груза во вращательное движение планшайбы , включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз, а винт зафиксирован от осевого перемещени  и длина его нарезки выбрана, из услови  выхода груза из зацеплени  с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона, коническую передачу , одно из колес которой закреплено на винте, а второе - на планш айбе, и средства дл  фиксации груза в конце его перемещени , от л и ч а ю щ и и с   тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей за счет воспроизведени   импульса ускорени  с крутым задним фронтом, он снабжен ма тниками, установленными на платформе с возможностью вращени  относительно осей, параллельных оси вращени  платформы, под действием центробежных сил, и средствами фиксации ма тников в исходном положении.
2. 2. Стенд по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что он снабжен упором и крешером, закрепленными на п ланшайбе и на ма тнике , который свободно установлен на валу планшайбы с возможностью вращени  в направлении , противоположном направлению вращени  планшайбы, при этом упор и крешер расположены с возможностью их соударени  при вращении ма тника.

   Ж, Ј1 н JL Q Д 4с Ж 21

   1зв 22

   УГТГУ;-ЛГи./ /Г /„

   / .25

   /„

   / .25 П И

   ; Ч.::ч ;- ;;й Ш ШШ

   : . .. AT- /.6v: v;-v:V 4.-: r : .:; . -2- : - |-------i------ -

   /

   .; .- .-.

   ;-.v ;::; ,,....,../. ;.;.,.-.. //,... Фи Д/л-т

   ..--. - . -.-. -.-- .. - - -.-- -. : : :..

   :;--- ;. -.,..::v,,: .:-;;.v: . .-: -: - .-. .. - .- .. .. - -.; -... :-: -,. ; ... .::..- :: . :; I : . . -, ,., ,-..„. .. . „ 1 ./ ...,- , ,.-.: , . : ..;-V-...; ..

   .: ::::; ;::..5:v:- .

   7 ,

   м

   ,

   м.4

   Фиг. 5 a

   -№