Двойная центрифуга

 

ДВОЙНАЯ ЦЕНТРИФУГА, содержащая ротор в виде вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках , поворотный стол с приводом , выполненный в виде вала установленного на роторе в аэростатическом подшипнике, и источник регулируемого давления,отличают ая с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений в широких пределах, в ней боковая поверхность ротора установлена в аэростатическом подшипнике, нижний торец - в аэростатическом подпятнике, -боковая поверхность поворотного стола, являющаяся частью аэростатического подшипника, установлена-в теле ротора , а нижний торец стола .является подвижной частью аэростатического подпятника, при этом источник регулируемого давления в виде полого цилиндрического корпуса установлен неподвижно на роторе, ось вращения которого совпадает с осью симметрии корпуса, содержащего чувствительный элемент, образующий в корпусе две измерите Jib ные камеры, канал питания низкого давления с двумя распределительными камерами, расположенньами симметрично относительно чувствительнопо элемента, два измерительных сопла , сообщенных с измерительными камерами и закрепленных жестко на роторе навстречу друг другу в плоскости , проходящей через оси вращения ротора и поворотного стола, две камеры регулируемого давления поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал питания высокого давления с двумя распределительньдш камерами, разме)денными в корпусе симметрично относительно i чувствительного элемента;, две аэро (Л статические направляющие, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента и разделяющие распределительные камеры каналов питания низкого и высокого : давления,два штока,.скрепленные жестко с чувствительным элементом и перемещающиеся в аэростатических направляющих вместе с расположенными йа каждом из них двумя коническими участками, два отверстия поддува аэ ростатического подшипника поворотног го стола, сообщенные каждый с соотtc ветствующей камерой регулируемого давления и расположенные на роторе .. неподвижно и согласованно с измерительными соплами« на входах в измерительные камеры два переменных дрос селя, в которых размещены конические участки штоков, большие диаметры которых расположены с внешних сторон этих камер, на входах в камеры регулируемого давления два переменных дросселя, в которых большие диаметры конических участков штоков расположены с внзиних сторон этих ка-, мер.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ДВ G 01 P 21/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3353038/18-10 (22). 10.11.81 (46) 23.03.83. Вюл. В 11 (72) В.С.Погорелый,В.П.Легаев и

В.Б.Боков (71) Владимирский политехнический институт (53) 531.768 (088.8) (56) 1. Синельников А ° Е Низкочастотные линейные акселерометры.Ме-тоды и средства поверки и градуи:ровки. M Изд-во стандартов, 1979, с. 95-96 °

2 ° Авторское свидетельство СССР

Ó 600452, кл. G 01 P 21/00, 1976 (прототип). (34) (57) ДВОЙНАЯ ЦЕНТРИФУГА, содержащая ротор в виде вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках, поворотный стол с приводом, выполненный в виде вала, установленного на роторе в аэростатическом подшипнике, и источник регулируемого давления, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повьпаения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений в широких пределах, в ней боковая поверхность ротора установлена в аэростатическом подшипнике, нижний торец - в аэростатическом подпятнике, .боковая поверхность поворотного стола, являющаяся частью аэростатического подшипника, установлена в теле ротора, а нижний торец стола .является подвижной частью аэростатйческого подпятника, при этом источник регулируемого давления в виде полого цилиндрического корпуса установлен неподвижно на роторе, ось вращения которого совпадает с осью симметрии корпуса, содержащего чувствительный элемент, образующий в корпусе две измерительные камеры, канал питания

„„SU„„1007027 А нйзкого давления с двумя распределительными камерами, расположенными симметрично относительно чувствительного элемента, два измерительных соп.ла, сообщенных с измерительными ка- мерами и закрепленных жестко на роторе навстречу друг другу в плоскости, проходящей через оси вращения ротора и поворотного стола, две камеры регулируемого давления поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал питания

- высокого давления с двумя распределительными камерами, разме\ценными в корпусе симметрично относительно I чувствительного элемента, две аэростатические направляющие, расположенные в корпусе сиьеаетрично относи,тельно чувствительного элемента и разделяющие распределительные камеры каналов питания низкого и высокого давления, два штока,.скрепленные » жестко с чувствительным элементом и перемещающиеся в аэростатических направляющих вместе с расположенными на каждом из них двумя коническими участками, два отверстия поддува аэ- 4 ростатического подшипника поворотно: (, го стола, сообщенные каждый с соответствующей камерой регулируемого давления и расположенные на роторе. . с,) неподвижно и согласованно с измерительными соплами, на входах в измерительные камеры два переменных дрос селя,в которых размещены конические участки штоков, большие диаметры ко- ф» торых расположены с внешних сторон этих камер, на входах je камеры регулируемого давления два переменных дросселя, в которых большие диаметры конических участков штоков расположены с внешних сторон этих ка-, мер.

1007027

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано в устройствах для воспроизведения гармонических линейных ускорений при поверке, градуировке и исследовании низкочастотных линейных акселеро- 5 метров.

Известны двойные центрифуги, содержащие ротор с приводом, установленный на роторе в аэростатических подшипниках поворотной стол с 10 привОдом и закрепленный на поворотном столе жестко исследуемый акселерометр 1 ).

При больших значениях амплитуд воспроизводимых гармонических линейных ускорений на этих центрифугах происходит смятие зазоров в аэро,статических подшипниках поворотного стола из-за возникающих при этом больших центробежных усилий. Это

20 приводит к потере работоспособности аэростатических подшипников поворотного стола и, следовательно, к ограничению .верхнего предела значений воспроизводимых гармонических линейных ускорений указанными

2 центрифугами.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой является двойная центрифуга, содержащая ротор вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках поворотный стол с приводом, выполненный в виде вала, установленного на роторе в аэростатическом подшипнике и источник регулируемого давле- З5 ния (2).

В конструкции известной центрифуги для компенсации центробежной силы, приложенной к поворотному столу, применено последовательное 40 соединение звеньев преобразования измеренных значений центростремительного ускорения или скорости вращения ротора в давление сжатого воздуха, поступаюцего в камеру поворотного стола. При этом погрешность компенсации центробежной силы складывается из погрешностей всех звеньев данной разомкнутой цепи.

Это ведет к большой погрешности сохранения постоянным при работе значения .R - радиуса вращения оси поворотного стола и, следовательно, амплитуды воспроизводимого центрифугой гаРмонического линейного ускорения Я R, где Я вЂ” угловая скорость вращения ротора. Причем при возрастании значений амплитуд воспроизводимых гармонических линейных ускорений данной двойной центрифу-. гой погрешность сохранения постоян. 60 ным радиуса R может сравняться или превысить величину зазора аэростатических подшипников поворотного стола, что приводит к потере работоспособности центрифуги. Кроме 65 этого, в воспроизводимых значениях гармонических линейных ускорений присутствуют составляющие ускорения силы тяжести, возникающие вследствие упругих статических деформаций плеча ротора и из-за негоризонтальности поворотного стола, возникающей вследствие неточности уравновешивания приложенной к нему центробежной силы.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения гармонических линейных ускорений центрифугой в широких пределах.

Эта цель достигается тем, что в двойной центрифуге, содержащей ротор в виде вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках, поворотный стол с приводом, выполненный в виде вала, установленного на роторе в аэростатическом под„шипнике, и источник регулируемого давления, боковая поверхность ротора установлена в аэростатическом подшипнике, нижний торец — в аэростатическом подпятнике, боковая поверхность поворотного стола, являющаяся частью аэростатического подшипника, установлена в теле ротора, а нижний торец стола является подвижной частью аэростатического подпятника, при этом источник регулируемого давления в виде полого цилиндрического корпуса установлен неподвижно на роторе>ось вращения которого совпадает с осью симметрии корпуса, содержащего чувствительный элемент, образующий в корпусе две измерительные камеры, канал питания низкого давления с двумя распределительными камерами, расположенными в корпусе симметрично Относительно чувстви- . тельного элемента, два измерительных сопла, сообщенных с измеритель-. ными камерами и закрепленных жестко на роторе навстречу друг другу в плоскости, проходящей через оси вращения ротора и поворотного стола, две камеры регулируемого давления поддува аэростатического подшипника поворотного стола, Расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал питания высокого давления с двумя распределительными камерами, размещенными в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, две аэростатические направляющие, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента и разделяющие распределительные камеры каналов питания низкого и высокого давления, два штока, скрепленные жестко с чувствительным элементом и перемецающиеся в аэростатических направляющих вместе с расположенными на каждом из них двумя коническими участками, два отверстия !

1007027 поддува аэростатического подшипника поворотного стола, сообщенные каж дый с соответствующей камерой регулируемого давления и расположенные на роторе неподвижно н согласованно с измерительными соплами, на входах и измерительные камеры два переменных дросселя, в которых размещены конические участки штоков, большие диаметры которых -расположены с внеш10 них сторон этих камер, на входах в камеры регулируемого, давления два переменных дросселя, в которых большие диаметры конических участков штоicos размещены с внешних еторон этих камер.

На чертеже изображена двойная центрифуга, разрез. — 15

Центрифуга содержит ротор 1, установленный в аэростатических подшипниках и подпятнике 2 и проводимый во вращение приводом 3. Пово20 ротный стол 4 установлен на роторе в аэростатических подшипнике и подрительными камерами и закрепленных жестко на роторе навстречу друг другу40 в плоскости, проходящей через оси вращения ротора и.поворотного стола, две камеры регулируемого давления

Д и Е поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал 10 питания высокого давления с двумя распределительными камерами К и М, размеценными в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, две аэростатические направляющие 11, расположенные в корпусе симметрично относи. тельно чувствительного элемента и разделяющие распределительные ка.меры В и К, С и K (подвод пневмопитания к аэростатическим направ-. ляющим для упрощения не показан ), два штока 12, скрепленных жестко с чувствительным элементом и перемещающихся в аэростатических направляющих вместе с расположенными иа каждом из них двумя коническими

50

60 участками 13,два отверстия 14 поддува аэростатического подшипника попятнике 5.

Источник регулируемого давления включает: полый цилиндрический корпус 6, установленный .неподвижно на роторе так, что его ось симметрии совпадает с осью вращения ротора, чувствительный элемент 7, представляющий собой мембрану с жестким З0 центром и образующий в корпусе две измерительные камеры А и. Б, канал

8 питания низкого давления устройства с двумя распределительными камерами B и С, расположенными в кор- 35 пусе симметрично относительно чувствительного элемента, два измерительных сопла 9, сообщенных с измеворотного стола, сообщенных с соответствующими камерами регулируемого давления и расположенных на роторе неподвижно и согласованно с измерительными соплами, на входах в измерительные камерЫ два переменных дросселя 15, в которых размещены конические участки штоков так, что их большие диаметры расположены с внешних сторон этих камер, а на входах в камеры регулируемого давления рас-, . положены два переменных дросселя 16, в которых конические участки штоков размещены так, что их большие диаметры расположены с внешних сторон этих камер.

Сжатый воздух к аэростатическим подшипнику и подпятнику ротора подается через станину 17, а к подпятнику поворотного стола через круговую канавку подпятника ротора. Приводом ротора может служить электродвига.тель или реактивный воздушный двигатель.

Питание сжатым воздухом источника . регулируемого давления может осу ществляться аналогично питанию под;пятника поворотного стола или через коллектор (не показано J, причем в канал питания низкого давления устройства подается воздух под малым давлением, а в канал питания высокого давления — под большим давлением.

Исследуемый акселерометр 18 устанавливается жестко на поворотном столе, который может приводиться во вращение электродвигателем или реактивным воздушным двигателем 19.

Предлагаемая двойная центрифуга работает следующим образом.

Значения воспроизводимых центрифугой гармонических линейных ускорений строго соответствуют определенным скоростям рращения ротора и поворотного стола, а также расстоянию между осью вращения ротора и осью вращения поворотного стола Р . При одновременном вращении ротора 1 и поворотного стола 4 центробежное усилие перемещает последний во втулке

его аэростатического подшипника по радиусу от оси вращения ротора, что приводит к отклонению -значений,воспроизводимых центрифугой амплитуд гармонических линейных ускорений.

Однако это перемещение вызывает уменьшение зазора перед измерительным соплом, расположенным на роторе перед боковой цилиндрической поверхностью поворотного стола с внешней, относительно оси вр щения ротора, стороны, что приводит к увеличению давления в измерительной..камере А, и увеличение забора перед измерительным соплом, расположенньм на роторе перед боковой цилиндрической поверх1007027 ностью поворотного стола с внутренней, относительно оси вращения ротора, стороны, что в свою очередь приводит к уменьшению давления в измерительной камере Б. Получающая" ся в результате этого разность дав" лений в измерительных камерах A u

Б приводит .в движение чувствительный элемент 7 (мембрану с жестким центром )и скрепленные с ним жестко штоки 12 с расположенными на них ко- 10 ническими участками 13 вниз. При этом, проходное сечение входного дросселя измерительной камеры A уменьшается, а проходное сечение входного дросселя измерительной ка- 15 меры Б увеличивается, что способст вует поддержанию постоянным давления воздуха в этих камерах и в совокупности с низким давлением питания этой части источника регули- 20 руемого давления обеспечивает высокие его динамические характеристики, а следовательно, и высокую динамическую точность.

Перемещение штоков 12 вызывает 25 увеличение проходного сечения входного дросселя камеры регулируемого давления Д, что ведет к увеличению давления в этой камере и, следовательно, к увеличению давления воздуха подводимого к отверстию поддува, расположенному в электростатическом подшипнике поворотного стола с внешней относительно оси

Вращения ротора стороны В то же З5 время происходит уменьшение проходного сечения входного дросселя камеры регулируемого давления Е, что ведет к уменьшению давления в этой камере и, следовательно, к уменьшению давления воздуха, подводимого 4О к отверстию. поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенного с внутренней относительно оси врацения ротора стороны. В результате получается, что 45 в зазоре аэростатического подшипника поворотного стола источником регулируемого давления создается более высокое давление подводимого воздуха там, где зазор меньше, и 5р более низкое давление там, где . зазор больше. При этом создаюцаяся разность давлений в аэростатическом подшипнике поворотного стола стремится возвратить его в начальное положение.

Таким образом, для повышения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений в предложенной двойной центрифуге введена отрицательная обратная связь по положению поворотного стола относительно ро-. тора, осуществляемая источником регулируемого давления в совокупности с аэростатическим подшипником стола. При этом, если измерительная часть (звено ) этих устройств, преобразующая величину изменения зазоров перед измерительными соплами в величину перемещения измерительных штоков, имеет большую чувствительность, что легко достигается применением малых углов конусов конических участков измерительных штоков, располо- женных во входных дросселях измерительных камер,то компенсация центробежной силы, приложенной к поворотному столу, компенсирующей частью (звеном отрицательной обратной связи), осуществляюцей преобразование величины перемещения измерительных штоков в величину перемецения поворотного стола относительно ротора, выполняется с высокой точностью и может быть повышена теоретически неограниченно при уменьшении углов конусов указанных выше конических участков измерительных штоков.

Следовательно, в предлагаемой двойной центрифуге можно,,практически, исключить влияние центробежной силы на ее работу, а в совокупности с выполнением ротора и поворотного стола каждого в виде вала, снабженного аэростатическим подпятником, устранить присутствие в воспроизводимых гармонических линейных ускорениях составляющих ускорения силы тяжести и достичь значи" тельного повышения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений. Предлагаемая центрифуга позволяет это осуществлять в широких пределах, так как измерение положения поворотного стола относительно ротора и компенсация центробежной силы осуцествляется здесь дифференциальными методами.

1007027

Составитель Н.Иараховская

Редактор О.Половка Техред С.Мигунова Корректор A.Повх

Заказ 2130/б8 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП ."Патент", r. Ужгород, ул. Проектная 4