SU1454516A1 - Импульсный нагружатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вибрационной технике и может быть использовано в установках дл  усталостных испытаний. Целью изобретени   вл етс  повьпчение эффективности путем увеличени  амплитуды динамического момента и точности воспроизведени 

Description

-О

-О

.

/ 31

т./т

21

/ -4/ +

Х)

i2If..

Йт5

20

Щ

19 11 /1

77.16

fi--

ш

Л- 1Л / аа 4

/

/

ТТТГ ТШ Tip} 1-t .

А - ..)

.

./т

21

ftZ

ш

ли

..-.hm

-- - --J I/

ГР

7Й

f i2If..

«е

(Л

ф

СП

Од

8

/7 зд

ЦЗиг.1

закона изменени  динамического момента , а также ускорение испьгганн объекта путем исключени  малых амплитуд гармонических составл ющих динамического момента и расширение эксплуатагщонных  озможностей за счет воспроизведени  посто нной составл ющей динамического момента. Импульсный нагружатель содержит приводы 1 и 4, св занные с первой планетарной передачей, включан дей первое водило 28 с сателлитами 29 и 30, взаимодействующими с центральными колесами 24 и 26, второе водило 31 с дебалансными сателлитами 32 и 33 и дополнительными дебалансньп т сателлитами 43 и 44, приводы 6 и 8, св занные с второй планетарной передачей , включающей центральные колеса 36 и 37 и сателлиты ЗУ и 40 и св занной через зубчатые колеса 7 и 35 с центральными колесами 41 и 42,

1

Изобретение относитс  к виГ рацион- ной технике и может быть использовано в установках дл  усталостных испытаний .

Целью изобретени   вл етс  повьппе- ние эффективности путем увеличени  амплитуды динамического момента точности воспроизведени  закона изменени  динамического момента за счет регулировани  амплитуды и частоты его гармонических составл юпшх, а также ускорение испытаний объекта путем исключени  малых амплитуд гармонических составл ющих динамического момента и расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведени  посто нной составл ющей динамического момента.

На фиго1 изображена кинематическа схема предлагаемого импульсного на- гружател ; на фиг.2 - расчетна  схем дл  дебалансных сателлитов; на фиг.З график изменени  динамического момента дл  блок-программы усеченное биение .

Импульсньй нагружатель содеркит привод 1, корпус 2, размещенный в нем и св занный с приводом 1 вал J,

взаимодействун цими с дебалансными сателлитами 43 и 44„ Передаточное отношение кинематической цепи от привода 1 к дебалансному сателлиту 32 равно передаточному отношению от привода 1 к дебалансному сателлиту 33. Аналогично равны между собой передаточные отношени  от привода 6 к дополнительному дебалансному сателлиту 43 и дополнительному дебалансному сателлиту 44 Угол разворота дебалан- сных сателлитов друг относительно друга в паре 32 и 34 регулируетс  приводом 4, а в паре 43 и 44 - приводом 8. Посто нный момент на выходном валу 22 создаетс  приводом 12. Путем включени  и выключени  приводов 1,4,6 и 8 и регулировани  их СКОРОСТИ вращени  измен ют амплитудно-частотные характеристики гармонических составл ющих динамического момента,, 2 ЗоП ф-лы, 3 ил о

10

первую, вторую и дополнительную зубчатые планетарные передачи, второй привод 4 с черв ком 5, третий привод 6 с первым зубчатым колесом 7, чет- 5 вертый привод 8 с черв чным редуктором , включака щм черв к 9 и черв чное колесо 10, св занньй с последним второй вал 11, п тый привод 12 с вторым черв чным редуктором, включающим зубчатые пары 13-14 и 15-16, черв к 17 и черв чное колесо 18, сое- дине нньш шлицевым соединением с черв чным колесом 18 торсион 19, жестко закрепленное на нем первое коромысло 5 20, соединенное т гами 21 с жестко закрепленным на  ыходном валу 22 вторым коромыслом 23.

Перва  зубчата  планетарна  передача включает в себ  жестко закреп- 20 ленные на валу 3 первое центральное колесо 24 и второе центральное колесо 25, охватывающие вал 3 с возможностью вращени  и жестко соединенные между собой третье центральное колес 26 и четвертое центральное колесо 27 - установленное на валу 3 с возможностью вращени  первое водило 28 с зубчатым венцом, взаимодействуюпщм

с черв ком 5, размещенные на первом водиле 28 с возможностью вращени  и жестко соединенные между собой первый сателлит 29, наход щийс  в зацеплении с первым центральным колесом 24, и второй сателлит 30, наход щийс  в зацеплении с третьим центральным колесом 26, второе водило 31 с размещенными на нем с возможностью вращени  первым дебалансным сателлитом 32, наход щимс  в зацеплении с вторым центральным колесом 25, и вторым дебалансным сателлитом 33, наход щимс  в зацеплении с четвертым централь- 15 ношению кинематической цепи из перным колесом 27. Второе водило 31 жестко соединено с выходным валом 22, предназначенным дл  св зи- с объектом 34. Передаточное отношение кинематической цепи из первого центрального колеса 24, первого сателлита 29, второго сателлита 30, третьего центрального колёса 26, четвертого центрального колеса 27 и второго деба- лансного сателлита 33 равно передаточному отношению кинематической це пи из второго центрального колеса 25 и первого дебалансного сателлита 32.

Втора  зубчата  планетарна  передача включает в себ  установленные на втором валу 11 с возможностью вращени  второе зубчатое колесо 35, жестко соединенное с ним п тое центральное колесо 36 и жестко соединенное с первым зубчатым колесом 7 шестое центральное колесо 37, жестко соединенное с вторым валом 11 третье водило 38, размещенные на нем с возможностью вращени  и жестко соединенные между собой первый дополнитель- ньй сателлит 39, взаимодействуюсщй с п тым центральным колесом 36, и второй дополнительньй сателлит 40, взаимодействующий с шестым центральным колесом 37.

Дополнительна  зубчата  планетарна  передача включает в себ  установленные на выходном валу 22 с возможностью вращени  первое дополнительное центральное колесо 41, вза- - имодействующее с первым зубчатым колесом 7, и второе дополнительное центральное колесо 42, взаимодействующее с вторым зубчатым колесом 35, размещенные на втором водиле 31 с возможностью вращени  первый дополнительный дебалансный сателлит 43, взаимодействующий с первым дополнительным центральным колесом 41, и

20

25

30

вого зубчатого колеса 7, первого дополнительного центрального колеса 41 и второго дополнительного дебалан сного сателлита 44.

Импульсный нагружатель работает следукщим образом.

При испытании объекта на кручение последний подсоедин ют непосредственно к выходному валу 22, а при испытании на раст жение-сжатие - через винтовую передачу 45, предназначенную дл  преобразовани  крутильных колебаний выходного вала 22 в возвратно-поступательные перемещени  объекта 34.

При включении привода 1 вращение

35 передаетс  валу 3 и жестко закреплен ным на нем первому центральному коле су 24 и второму центральному колесу 25. Второе центральное колесо 25 передает вращение первому дебалансному

40 сателлиту 32, а первое центральное колесо 24 через кинематическую цепь из первого сателлита 29, второго сателлита 30, третьего централь ного колеса 26, четвертого централь45 ного колеса 27 передает вращение вто рому дебалансному сателлиту 33 Равные передаточные отношени  кинематической цепи из первого центрального колеса 24, первого сателлита 29, вто

50 рого сателлита 30, треть.его централь ного колеса 26, четвертого централь ного колеса 27 и второго дебалансного сателлита 33 и кинематической цепи из второго центрального колеса

55 25 и первого дебалансного сателлита 32 обеспечивают при выключенном втором приводе 4 вращение первого дебалансного сателлита 32 и второго дебалансного сателлита 33 с равными

второй дополнительный дебалансный сателлит 44, взаимодействующий с вторым дополнительным центральным колесом 42, Передаточное отношение кинематической цепи из шестого центрального колеса 37, второго дополнительного сателлита 40, первого дополнительного сателлита 39, п того центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополни- тельнбго центрального колеса 42 и второго дополнительного дебалансного сателлита 42 равно передаточному от

вого зубчатого колеса 7, первого дополнительного центрального колеса 41 и второго дополнительного дебалансного сателлита 44.

Импульсный нагружатель работает следукщим образом.

При испытании объекта на кручение последний подсоедин ют непосредственно к выходному валу 22, а при испытании на раст жение-сжатие - через винтовую передачу 45, предназначенную дл  преобразовани  крутильных колебаний выходного вала 22 в возвратно-поступательные перемещени  объекта 34.

При включении привода 1 вращение

35 передаетс  валу 3 и жестко закрепленным на нем первому центральному колесу 24 и второму центральному колесу 25. Второе центральное колесо 25 передает вращение первому дебалансному

40 сателлиту 32, а первое центральное колесо 24 через кинематическую цепь из первого сателлита 29, второго сателлита 30, третьего центрального колеса 26, четвертого централь45 ного колеса 27 передает вращение второму дебалансному сателлиту 33 Равные передаточные отношени  кинематической цепи из первого центрального колеса 24, первого сателлита 29, вто50 рого сателлита 30, треть.его центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 и второго дебалансного сателлита 33 и кинематической цепи из второго центрального колеса

55 25 и первого дебалансного сателлита 32 обеспечивают при выключенном втором приводе 4 вращение первого дебалансного сателлита 32 и второго дебалансного сателлита 33 с равными

51454516

угловыми скорост ми о. При вращении дают вртчающуюс  силу инерции, рав- дебалансные сателлиты 32 и 33 соз- ную (фиг.2)

где е

Р (m,+m) e ,

JiSaSiill-ls -Sill-i SjS -SzeLSg- m +ra2

эксцентриситет неуравновешенной массы m первого дебалансного сателлита 32;

эксцентриситет неуравновешенной массы т второго дебалансного сателлита 33;

угол разворота неуравновешенных масс т и тг

n L-U)f .(sinf)- |Ц- e)+() е2 cos ,

- рассто ние от оси вращени  сателлитов 32 и 33 до оси выходного вала 22; угол между вектором силы

инерции Pj и осью второго

водила 31;

число дебалансных сателпитов.

При включении второго привода 4 вращени  с посто нной угловой скоростью передаетс  черв ком 5 через зубчатый венец первому водилу 28. При вращении с посто нной угловой

г ч2

М nL.sin(aJ,t-.,/) y(m,e,6up ( . 2га;п., е u.

ы5

где

().

m,e,a; +ri2 2.Ti.|cos(( t

Ujf и ОА- соответственно угловые скорости вращени  первого и второго дебалансных сателлитов

Максимальное и минимальное значени  амплитуды динамического момента за период биени  (фиг.З) соответственно равны

М

м

мин

пГ(та,е,а;/) + ( n(m,e( )-()J L.

Из формулы дл  минимального значени  амплитуды динамического момента

Угол разворота неуравновешенной массы п первого дебалансного сателлита 32 относительно неуравновешенной массы второго дебалансного сателлита 33 определ етс  положением первого водила 28„ Знакопеременный синусоидальный динамический момент, создаваемый вращающейс  силой инер1ЩИ

Р на выходном валу 22 равен

скоростью первого водила 28 первый сателлит 29, обкатыва сь по первому центральному колесу 24, через кинематическую цепь из второго сателлита 30,третьего центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 вызывает дополнительное вращение второго дебалансного сателлита 33. Вращающиес  с раз. угловыми скорост ми дебалансные сателлиты 32 и 33 создают на выходном валу 22 знакопеременный динамический момент с биением амплитуды, равный

ы5:о5(и;-н) t.

0

5

определ ют соотношени  между величинами неуравновешенных масс и их эксцентриситеты дл  первого и второго дебалансных сателлитов, при которых амплитуды динамического момента в блок-программе не меньше заданной

величины MMHW°

При вю-иочении третьего привода 6 вращение передаетс  первому зубчатому колесу 7 и жестко соединенному с ним шестому центральному колесу 37. Первое зубчатое колесо 7 передает вращение первому дополнительному центральному колесу 41 и св занному

ним первому дополнитеj ьнo гy деба- ансному сателлиту 43, а шестое центальное колесо 37 через кинематическую цепь из второго дополнительного сателлита 40, первого дополнительного сателлита 39, п того центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополнительного центрального колеса 42 передает вращение второму Ю дополнительному дебалансноьгу сателлиту 44. Равные передаточные отношени  кинематической цепи из шестого центрального колеса 37, второго дополнительного сателлита 40, первого допол-15 нительного сателлита 39, п того центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополнительного центрального колеса 42 и второго дополнительного деоалансного сател- 20 лита 44 и кинематическор цепи из первого зубчатого колеса 7, первого дополнительного центрального колеса 41 и первого дополнительного дебапанс- ного сателлита 43 обеспечивают при 25 .выключенном четвертом приводе 8 вращение первого дополнительного деба- лансного сателлита 43 и второго дополнительного дебалансного сателлита 44 с .равными угловыми скорост ми. 30 При вращении дополнительные дебаланс- ные сателлиты 43 и 44 создают на выходном валу свой знакопеременный синусоидальный динаьшческий момент, величина которого определ етс  из 5 соотношений дл  дебалансных сателлитов 32 и 33 путем замены величин неуравновешенных масс, их эксцентриситетов , угла разворота /5 , угла У и рассто ни  L дл  дебалансных са- Q теллитов 32 и 33 на соответствующие им величины дл  дополнительньгх дебалансных сателлитов 43 и -440

При включении четвертого привода 8 вращение с посто нной скоростью 45 передаетс  третьему водилу 38 о При вращении с посто нной скоростью третьего водила 38 второй дополнительный сателлит 40, обкатыва сь по шестому центральному колесу 37, через 50 кинематическую цепь из первого дополнительного сателлита 39, п того центрального колеса 36, второго.дополнительного центрального колеса 42 вызывает дополнительное вращение второго 55 дополнительного дебалансного сателли-. та 44. Вращающиес  с разными угловыми скорост ми дополнительные дебаланс- ные сателлиты 43 и 44 создают второй

знакоперененньп динамический момент с биением амплитуды, которьш с. руетс  на выходном валу 22 с аналогичным динамическим моментом от дебалансных сателлитов 32 и 33. Величина этого дина шческого момента, а также соотношени  между величинами неуравновешенных масс и их эксцентриситетов дл  первого и второго дополнительных дебалансных сателлитов опреде - л ютс  аналогично, как и дл  деба- лансньрс сателлитов 32 и 33,

При включении п того привода 12 вращаю1ций момент через второй черв чный редуктор передаетс  торсиону 19, которьй через первое 20 и второе 23 коромысла и т ги 21 создает на выходном валу 22 посто нную составл кщих моментао

В режиме возбуткдени  моногармонического динам1ческого момента с симметричной формой изменени  амплитуды включен привод 1 или третий привод 6. Изменение частоты моногармонического дина шческ-ого момента достигаетс  путем изменени  скорости вращени  привода 1 или третьего привода 6, Изменение на ходу амплитуды моногармонического динамического момента достигаетс  изменением угла разворота первого дебалансного сателлита 32 относительно второго дебалансного сателлита 33 или первого дополнительного дебалансного сателлита 43 относительно второго дополнительного дебалансного сателлита 44 при включени соответственно второго привода 4 или четвертого привода 8 с последуюгрш выключением их.

В режиме возбуждени  моногармонического динамического момента с асим метрично формой изменени  амплитуды импульсный нагружатель работает аналогично , как и при возбуждении моногармонического динамического момента с симметричной формой изменени  амплитуды , но дополнительно включают п тый привод 12, который создает посто нную составл ющую момента на выходном валу 22о При сложении посто нной составл ю1чей и моногармонического динамического момента происходит возбуждение динамического момента асимметричной формой изменени  амплитуды .

В режиме возбу7«;дени  бигармони- ческого динамического момента вклю чены одновременно привод 1 и третий

ПРИВОД 6. Изменение частот каждой армонической составл ющей достигаетс , как и при возбуждении моногармо- даческого динамического момента путем изменени  скорости вращени  привода 1 и третьего привода 6, а амплитуд соответственно путем включени  |и последующего выключени  второго |привода 4 и четвертого привода 8. Асимметрична  форма изменени  бигар- монического динамического момента обеспечиваетс  аналогично, как и при моногармоническом ре симе путем включени  п того привода 12.

В режиме возбуждени  прлигармо- нического динамического момента включены одновременно привод 1, второй привод 4, третий привод 6 и четвертый привод 8, что обеспечивает возбуждение четырех гармонических составл ющих динамического момента при вращении дебалансных сателлитов 32 и 33 и дополнительных дебалансных сателлитов 43 и 44 с разными угловыми скорост ми о Изменением скоростей вращени  приводов 1, 4, 6 и 8 управл ют изменением амплитудно-частотных характеристик составл ющих гармоник. В режиме создани  статического момента включают привод 12,

Claims (3)

1. Формула изобретени 

   t. Импульсный нагружатель, содержащий привод, корпус, размещенный в нем и св занный с приводом вал, первую зубчатую планетарнзто передачу , включакхцую в себ  жестко закрепленные на валу первое и второе центральные колеса, охватьшакщие вал с возможностью вращени , и жестко соединенные между собой третье И четвертое центральные колеса, установленное , на валу с возможностью вращени  первое водило с зубчатым венцом, размещенные на первом водил с возможностью вращени  и жестко содиненные между собой сателлиты, первый из которых установлен с возможностью зацеплени  с первым центральным колесом, а втчрой - с; третьим центральным колесом, второе водило с размещенными на нем с возможность вращени  дебалансными сателлитами, первый из которых установлен с возможностью зацеплени  с вторым центральным колесом, а второй - с четвертым центральным колесом, жестко

   соединенный с вторым водилом и предназначенный дл  св зи с объектом выходной вал, второй привод ,с черв ком, установленным с возможностью зацеплени  с зубчатым венцом, а передаточное отношение кинематической цепи из первого центрального колеса, первого и второго сателлитов, третьего и четвертого центральных колес и второго дебалансного сателлита равно передаточному отношению кинематической цепи из второго центрального колеса и первого дебалансного сателли- та, отличающийс  тем, что, с целью повышени  зффективности и точности воспроизведени  закона наг- ружени  объекта, он снабжен третьим приводом с первым зубчатым колесом, четвертым приводом с черв чным редуктором , св занным с последним вторым валом, второй зубчатой планетарной передачей, включающей в себ  установленные на втором валу с воз- мож юстью вращени  второе зубчатое колесо, жестко соединенное с ним п тое центральное колесо и жестко соединенное с первым зубчатым колесом шестое центральное колесо, жестко соединенное с вторым валом третье водило, размещенные на нем с возможностью вращени  и жестко соединенные между собой дополнительные сателлиты, первый из которых установлен с воз- можностью зацеплени  с п тым центральным колесом, а второй - с 31естым центральным колесом, и дополнительной зубчатой планетарной передачей, включающей в себ  охватьшающие вы- ходной вал с возможностью вращени  дополнительные центральные колеса, первое из которых установлено с возможностью зацеплени  с первым зубчатым колесом, а второе - с вторым зубчатым колесом, размещенные на втором водиле с возможностью вращени  дополнительные дебалансные сателлиты, первый из которых установлен с возможностью зацеплени  с первымдополнитель- ным центральным колесом, а второй- с вторым дополнительным центральным колесом, а передаточное отношение кинематической цепи из шестого центрального колеса, второго и первого дополнительных сателлитов, п того

   центрального колеса, второго зубчатого колеса, второго дополнительного центрального колеса и второго дополнительного дебалансного сателлита

   равно передаточному отношению кинематической цепи из первого зубчатого колеса, первого дополнительного центрального колеса и второго дополни- т€1льного дебалансного сателлита,
2. 2. Нагружатель по п,1, отличающийс  тем, что, с целью ускорени  испытаний объекта, стати- ческие моменты дебалансных сателлитов или дополнительных дебалансных сателлитов выбраны из формулы

   е,

   а/7

   -т р i jtltt ujZ 1

   m

   / /

   - соответственно неуравновешенна  масса, ее эксцентриситет и скорость вращени  20 первого дебалансного сателлита или первого дополнительного дебалансного сателлита; г i соответственно неу- 25 равновешенна  масса.

   иН

   Q

   5

   0 5

   М

   м««

   ее эксцентриситет и скорость вращени  второго дебалансного сателлита или второго дополнительного сателлита ;

   заданное наименьшее значение амплитуды нагрузки; L - рассто ние от оси

   вращени  сателлитов до оси выходного вала ,
3. 3. Нагружатель по п.1, отличающийс  тем, что, с целью расширени  эксплуатационных возможностей , он, снабжен п тым приводом, св занным с ним вторым черв чным редуктором , торсионом с жестко закрепленным на нем первым коромыслом с т гами, соединенным с последними и жестко закрепленном на выходном валу вторым коромыслом, а торсион св зан с черв чным редуктором илицевым соединением

   uni

   Фиг. 2

   Фи2. 3