SU978950A2

SU978950A2 - Устройство дл возбуждени крутильных колебаний

Info

Publication number: SU978950A2
Application number: SU813248238A
Authority: SU
Inventors: Евгений Николаевич Иванов; Сергей Александрович Симонов
Original assignee: Брянский Ордена Трудового Красного Знамени Технологический Институт
Priority date: 1981-02-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1982-12-07

Description

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам общего назначения для возбуждения крутильных колебаний, и может найти применение, например, в машинах для испытания образцов материалов и де- ⁵талей машин на сопротивление усталости.

По основному авт. св. №301184 известно устройство для возбуждения КРУ,_Отильных колебаний в системе, снабженной вращающимся валом, содержащее электрический двигатель, соединенный с одним концом вала, и механически связанный своим корпусом . ₎₅ с другим концом вала вибровозбудитель в виде двух идентичных симметрично расположённых относительно оси вала гироскопов, каждый из которых имеет встроенные один в другой роторыго со взаимно перпендикулярными осями, причем внутренние роторы имеют индивидуальные приводы, наружные роторы лежат в одной плоскости, перпен2 дикулярны оси вала и кинематически связаны с подвижной рамкой вибровозбудителя, снабжены самостоятельным электрическим приводом, а оси внутренних роторов, вращающихся и противоположно направленными угловыми скоростями, установлены под одинаковым углом к оси вала £ 1].

Однако это устройство может создавать только крутильные колебания симметричной формы. Между тем.в ряде практических случаев, например, при испатынии образцов и деталей машин, необходимо создавать асимметричный цикл крутильных колебаний, что не обеспечивается известным устройством.

Целью дополнительного изобретения является создание устройства для возбуждения крутильных колебаний, обеспечивающего как симметричный, так и асимметричный цикл колебаний.

Эта цель достигается благодаря тому, что устройство снабжено двумя |парами дебалансов, каждая из которых свободно установлена на оси внут; реннего ротора одного из гироскопов, и передачами, обеспечивающими вращение дебалансов каждой пары с равными и противоположно направленными скоростями-} при этом дебалансы каждой пары установлены по обе стороны от внутреннего ротора так, что оси симметрии дебалансов перпендикулярны плоскости, в которой лежат оси внутренних и наружных роторов при соосном положении осей внутренних роторов, а центры масс дебалан сов расположены симметрично относите.-? |льно этой плоскости, и каждый небаланс выполнен .с возможностью регулировки его статического момента от нуля. '

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для возбуждения |Крутильных колебаний в системе, снабженной вращающимся валом; на фиг.2ю^нематическая схема вибровозбудителя.

Система 1, в которой требуется возбудить крутильные колебания, содержит вращающийся вал 2, один конец которого соединен с электрическим двигателем 3, а другой - с корпусом 4 вибровозбудителя 5, содержащего два идентичных симметрично расположенных относительно оси вала .2 гироскопа б и 7, и подвижную рамку 8, . снабженную самостоятельным электрическим приводом 9. Каждый из гироскопов 6 и 7 содержит наружный ротор 10 и встроенный в него внутренний ротор 11, причем собственные оси вращения роторов взаимно перпендикулярны, а точка их пересечения совпадает с общим центром масс роторов. На оси ротора 11 каждого из гироскопов 6, 7 свободно (на подшипниках качения) установлена пара дебалансов 12,13, расположенных по обе стороны от ротора так, что оси симметрии дебалансов перпендикулярны плоскости, в которой лежат оси роторов 10 и 11 при соосном положении осей роторов 11, а центры масс дебалансов 12 и 13 каждой пары расположены симметрично относительно этой плоскости.

коническими зубчатыми ко17, первое из которых зак оси ротора 11, а второе на корпусе 4. Вращение 12, 13' с равными и проти20 щение роторов 10 с равными и противоположно направленными скоростями. Внутренние роторы 11 имеют индивидуальный привод либо, как это показано .на фиг. 2, могут приводиться во Вращение с помощью зубчатой передачи с лесами 16, реплено на закреплено дебалансов воположными скоростями осуществляется передачей, включающей конические зубчатые колеса 1.8 и 19/ жестко связанные с дебалансами. 12 и 13 соответственно , и коническим зубчатым колесом 20, закрепленным на корпусе 4. Каждый из дебалансов выполнен с возможностью регулировки его статического момент-а ст нуля. Конструктивно это достигается, например, выполнением дебаланса из двух секторов 21,22, которые могут быть развер; нуты друг относительно друга. Вибровозбудитель содержит также упругую муфту 23,установленную в кинематической цепи привода наружного ротора 10. Устройство работает следующим образом.

При вращении роторов 10 и 11 гироскопы 6 и 7 генерируют гироскопические моменты М , проекции которых на ось Y, совпадающую с осью вала 2, изменяются по гармоническому закону. Эти моменты действуют на роторы 10 и далее, суммируясь·, через корпус 4 пе.ч редаются на вал 2 системы 1. Таким образом, на вал 2 действует момент ^2MTHP^COS%o’ ^где ^1о ~ ^{угол пов}°Р°^тароторов 10 от положения, при котором оси роторов 11 совпадают. Составляющие же М^р , лежащие в одной плоскости с осью вала 2, взаимно уравновешиваются .

Создаваемый каждым из гироскопов 6 и 7 гироскопический момент М_П1Р=А (М_1О+ Μ^),

- коэффициент пропорциональности между гироскопическим моментом и вызвавшим его суммарным вращающим моментом, действующим на ротор 10;

- вращающий момент, действующий на ротор 2 со стороны его привода;

М - поворотный момент, действующий на ротор 10 от дебалансов 12,13.

причем (Ij^cosVk) h,, где

М

Наружные роторы 10 кинематически связаны с рамкой посредством кони ческих и цилиндрических зубчатых колес 14 и 15 соответственно,причем эти кинематические связи- обеспечивают вра55

978950 6 где F - центробежной сила, возникаю щая от вращения одного деба* ланса 12 (13);

Υλ У°^л поворота дебалансов 12, от положения, при котором 5 оси роторов 11 совпадают;

К - расстояние между центрами масс дебалансов 12,13 одного гироскопа, взятое вдоль ротора 11. 1®

Кроме того, составляющие E,_Esin*f . и 7 создают дополнительный поворотный момент, нагружающий вал 2:

/W⁽²k^S'V^h2· “ где h^- расстояние между осями роторов 10,

С учетом Ч>1₀ ^ПОВ =<^2F4ff^sinV ^hi·

Таким образом, с учетом вышеприведенных формул вал 2 нагружается ^суммарным’ моментом М£-2М_гирсо₅Ч_1О+%_№^ xco54_i0+ (.IF^Sin^o^'lAMioCOS^o+lAi· χ Т ushjCos¹4_i0+ ♦аЕцв V+lAF^COsS-fo»

Йтсюда видно', что результирующий момент на валу 2 состоит из знакопеременной симметричной составляющей i 2-A’M^oCos^o·*·&

.й знакопостоянной пульсирующей составляющей _ЛА^сд®Чо?

Для указанного режима работы устройства при^0=О^о40 % \лакс‘-(^аАмо^с0% О°4£Г_це^б1йО^о>

<+.2АТ_цеСО$ 0°« 2АМ npnt^=270° ^М1ми/‘ ФАМУСОВ 27D^o>2F_U|feh₂&in 270% +2AF ц_?К|С0В*ΊΊΟ° ’~2F_ue

Величина асимметрии цикла ⁵⁰

Р - *А®мжс _ь 2AM_<0->2AFuglH|.j.

^Мамин

Устройство позволяет за счет изменения статического момента дебалансов 12,13, т.е. относительного разворота его секторов 21, 22, генерировать колебания с различным значением асимметрии цикла, что необходимо для испытаний деталей ма'шин, работающих в разных условиях.

При выводе, статического момента дебалансов 12,13 в нуль устройство генерирует симметричный крутящий момент.

'Достигаемая при^исполь'зовании изоб ретения возможность создания как симметричного, так и асимметричного с регулируемой асимметрией цикла колебаний существенно расширяет функции устройства.

Claims

|парами дебапансов, кажда из кото рых свободно установлена на оси внут реннего ротора одного из гироскопов, и передачами, обеспечивающими вращение дебалансов каждой пары с равными и противоположно направленными скоро ст ми при этом дебалансы каждой пары установлены по обе стороны от внутрен него ротора так, что оси симметрии деба ( Лансов перпендикул рны плоскости, в ко торой лежат оси внутренних и наружных роторов при соосном положении осей внут ренних роторов, а центры масс дебалан сов расположены симметрично относите.|льно этой плоскости, и каждый дебаланс выполнен .с возможностью регулировки его статического момента от нул . На фиг. 1 изображена принципиальна схема устройства дл возбуждени |Крутильных колебаний в системе, снаб женной вращающим:с валом; на фиг.2ю нематическа схема вибровозбудител . Система 1, в которой требуетс возбудить крутильные колебани , содержит вращающийс вал 2, один конец которого соединен с электрическим двигателем 3, а другой с корпусом k вибровозбудител 5, содержащего два идентичных симметрично расположенных относительно оси вала .2 гироскопа 6 и 7, и подвижную рамку 8, снабженную самосто тельным электрическим приводом 9. Каждый из гироскопов 6 и 7 содержит наружный ротор 10 и встроенный в него внутренний ротор 11, причем собственные оси вращени роторов взаимно перпендикул рны, а точка их пересечени совпадает с общим центром масс роторов. На оси ротора 11 каждого из гироскопов 6, 7 свободно (на подшипниках качени ) установлена пара дебапансов 12,13, расположенных по обе стороны от ротора так, что оси симметрии дебаланг сов перпендикул рны плоскости, в которой лежат оси роторов 10 и 11 при соосном положении осей роторов 11, а центры масс дебалансов 12 и 13 каждой пары расположены симметрично относительно этой плоскости. Наружные роторы 10 кинематически св заны с рамкой посредством кони ческихи цилиндрических зубчатых колес И и 15 соответственно,причем эти кИнематические св зи- обеспечивают вра щение роторов 10 с равными и противоположно направленными скорост ми. Внутренние роторы 11 имеют индивидуальный привод либо, как это показано .на фиг. 2, могут приводитьс во Ёращение с помощью зубчатой передачи с коническими зубчатыми колесами 16, 17, первое из которых зак реплено на оси ротора 11, а второе закреплено на корпусе 4. Вращение дебалансов 12, 13 с равными и противоположными скорост ми осуществл етс передачей, включающей конические зубчатые колеса 1.8 и 19/ жестко св занные с дебалансами, 12 и 13 соответственно , и коническим зубчатым колесом 20, закрепленным на корпусе J. Каждый из дебалансов выполнен с возможностью регулировки его статического момент-а хзт нул . Конструктивно это достигаетс , например, выполнением дебаланса из двух секторов 21,22, которые могут быть развер; нуты друг относительно друга. Вибровоз удитель содержит также упруГУЮ муфту 23,установленную в кинематической цепи привода наружного ротора 10. Устройство работает следующим образом . При вращении роторов 10 и 11 гироскопы 6 и 7 генерируют гироскопические моменты М , проекции которых на ось Y, совпадающую с осью вала 2, измен ютс по гармоническому закону. Эти моменты действуют на роторы 10 и далее, суммиру сь-, через корпус пе,- редаютс на вал 2 системы 1. Таким образом, на вал 2 действует момент 2f pcosvp p, где - угол поворота роторов 10 от положени , при котором оси роторов П совпадают. Составл ющие же М.р, лежащие в одной плоскости с осью вала 2, взаимно уравновешиваютс . Создаваемый каждым из гирос} опов 6 и 7 гироскопический момент МП, (). где А - коэф(фициент пропорциональности между гироскопическим моментом и вызвавшим его суммарным вращающим моментом, действующим на ротор 10; М - вращающий момент, действующий на ротор 2 со стороны . его привода; Н -j поворотный момент, действу Л® ющий на ротор 10 от дебалансов 12,13. причем й(ЬwCos 1 где F - цент обежнЗ сила, возникаю ща от вращени одного деба ланса 12 (13); V - угол поворота дебалансов 12, ,Т - 13 от положени , при котором оси роторов 11 совпадаютj 1г - рассто ние между центрами масс дебалансов 12,13 одного гироскопа, вз тое вдоль ротора 11. Кроме того, составл ющие fi gSinV гироскопов 6 и 7 создают дополнитель ный поворотный момент, нагружающий вал 2: Л/пов( где рассто ние между ос ми роторов 10. С учетом пев (2F pS-in Таким образом, с учетом вышеприведенных формул вал 2 нагружаетс суммарным моментом M3:-lM j,pC054,ptN,,j3g --aAt/Vy,of(Fi 6C05V xco54 o+UF4 5iM4,o)ViaaAMioCOS4, ,.б аб1 1о 2А Л10« 5 | о 2Fu,5VtaSiM Чю) .в -. 0 6тс|рда видно , что результирующий момент на валу 2 состоит из знакопеременной симметричной составл ющей I aA-M oCOS4f,Q+2.. и знакопосто нной пульсирующей сое:тавл ющей Дл указанного режима работы устройства (а А Мдсо (Lr., g, eih о) а 2АТцеСО$0« 2AAAjptlAli ff 270 .N.HH- 270;
2.F fefii&in 170 i-uAFi pV iCOS aTO ii Величина асимметрии цикла Р - uwaKC 1АЛЛ о- 2АРиБЦ 9 06 Устройство позвол ет за счет из менени статического момента дебалансов 12,13, т.е. относительного разворота его секторов 21, 22, генерировать колебани с различным значением асимметрии цикла, что необ|ходимо дл испытаний деталей ма|шин , работающих в разных услови х. ; При выводе, статического момента дебалансов 12,13 в нуль устройство генерирует симметричный крут щий момент. Достигаема при использовании изобретени возможност ь создани как симметричного, так и асимметричного с регулируемой асимметрией цикла колебаний существенно расшир ет функции устройства. Формула изоб| етени Устройство дл возбу щени крутильных колебаний по авт. св. №30118, отличающеес тем, что с целью создани как симметричного, так и асимметричного цикла колебаНИИ , оно снабжено двум napaf«i дебалансов , кажда из которых свободно установлена на оси рнутренного ротора одного из гироскопов, и передачам , обеспечивающими вращение дебалансов каждой пары с равными и противоположно направленными скорост ми , при этом дебалансы каждой пары установлены по обе стороны от внутреннего так, что оси симметрии дебапансов перпендикул рны плоскости, в которой лежат оси внутреиних и наружных роторов при соосном положении осей внутренних роторов , а центры масс дебалансов расположены симметрично относительно этой плоскости и каждый дебаланс выполйен с возможностью регулировки его статического момента от нул . Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 301184, кл. В Об В 1/16, 1969(прототип ).

J

д

16 18