Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК цу4 В 06 В 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1М

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3904055/24-28 (22) 05.06.85 (46) 15.11.86. Вюл. Ф 42 .(71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) П,Г. Виницкий (53) 534.141 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1061857, кл. В 06 В 1/16, 1983. (54) ИНЕРЦИОННЫЙ НАГРУЖАТЕЛЬ СТЕНДА

УСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ (57) Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установкаМ для возбуждения колебаний. Целью изобретения является непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружения по заданному закону путем варьирования параметрами закона, а также обеспечение нормального закона распределения амплитуды. В корпусе установлена двухступенчатая планетарная передача 1, на сателлитах 2 и 3 которой размещены дебалансы 4 и 5.

ÄÄSUÄÄ 1269856 А1

Механизм 6 регулирования относительного углового положения дебалансов 4 и 5 включает червячный привод 7, зубчатую пару 10-11 с переменным передаточным отношением и связанные с ней четыре шарнира Гука, последний из которых связан с червячным приводом 7. При этом вал

13, соединяющий два средних шарнира

Гука, установлен с возможностью перемещения с помощью тяги 23. Для обеспечения нормального закона распределения амплитуды ведомая вилка

15 шарнира Гука, связанного с зубчатой парой 10-11 установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости. Дебалансы 4 и 5, размещенные на сателлитах 2 и 3 соседних рядов передачи 1, развернуты на 180, а передаточное отношение зубчатой пары 10-11 и ступеней планетарной передачи 1 равно 0,5. Изобретение позволяет обеспечить не1269856 прерывное пеpHclTè÷åcêÎe изменение амплитуды нагружения по заданному закону при постоянных оборотах двигателя. 11ериод блока программы и

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установках для возбуж дения колебаний„

Цель изобретения — непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружения по заданному закону путем варьирования параметрами закона, а также обеспечение нормального закона распределения амплитуды.

На фиг.1 изображена кинематическая схема инерционного нагружателя стенда усталостных испытаний;, на фиг.2 — графики изменения динамического нагружения (блок программы) ;на фиг.3 — формы блок-программного нагружения; на фиг.4 — процентный состав спектра амплитуд нагружения в блоке программы.

Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний содержит корпус (не показан), установленную в нем двухступенчатую планетарную передачу 1, размещенные на сателлитах

2 и 3 дебалансы 4 и 5, механизм 6 регулирования относительного угло— ного положения дебалансов 4 и 5, включающий червячный привод 7, и двигатель 8, связанный с передачей кроме того, он снабжен связанной с центральным колесом 9 второй ступени зубчатой парой 10-11, состоящей из ведущего и ведомого колес соответственно, с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов 12-14 шарнирами Гука, состоящими из вилок 15 — 22 соответственно, последний из которых связан с червячным приводом 7. При этом вал 13 соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещения с помощью тяги 23, а вилки 16 и 17, 18 и 19 и 20 и 21 шарниров Гука, ус тановленные на соединяющих их валах число циклов нагружения регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8. 3 з.п. ф-лы, 4 ил, В

12-14 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Для обеспечения нормального закона распределения амплитуды ведомая вилка 15 шарнира Гука, связанного с зубчатой парой, установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости., дебалансы 4 и 5, размещенные на сателлитах 2 и 3 соседних рядов передачи 1, развернуты на 180 „ а передаточное отношение зубчатой пары 10-11 и ступеней планетарной передачи 1 равно 0,5.

Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний работает сле дующим образом.

При включении двигателя 8 вращение передается водилу планетарной передачи 1, на котором установлены оси сателлитов 2 и 3 с дебалансами соответственно 4 и 5. Не уравновешенные сателлиты 2 и 3, обкатываясь по центральному колесу

2 9, создают знакопеременный динамический момент, который передается на испытуемое изделие.

При включении червячного привода

7 и его вращении с постоянной угловой скоростью 43, подвижное центральное колесо 9 через систему шаргиров Гука и зубчатую пару 10-11 получает дополнительное вращение с переменной угловой скоростью. Измене3S ние относительного углового положения сателлитов 2 и 3 соответственно с дебалансами 4 и 5 равно

1 Н cos +>t ф = †. arccos

40 ys ж u> +И соs, t где i — передаточное отношение зубчатой пары 10-11, текущее время.

При использовании одного шарнира Гука

1269856

Н = cos с1 в случае относительного угла разворота дебалансов, равном 180 (дебалансы 4 и 5 взаим1

Н

cos N

15 этому

cos N

1 соз 14

2 + ф

2А sin

cos - 2

А где

2А cos ——

У

40 но уравновешиваются), при установке ведомой вилки

15 шарнира Гука в

1О вертикальной плоскости — в горизонтальной плоскости где н — угол между ведомым и ведущим валами шарнира Гука.

При вращении. червячного привода

7 и двигателя 8 с постоянными угловыми скоростями величина динамического нагружения изменяется (фиг.2) в соответствии с выражением

M = А sindt + А sin (Qt + Р) амплитудные значения нагружения, создаваемые неуравновешенными сателлитами 2 и 3, угловая скорость вращения сателлитов, форма огибающей амплитуд нагружения . 35 (форма блока программы).

Согласно расчета (при i = 0 5

1 и Н = †) Ллн реализации изменеcos Ы ния амплитуды нагружения (фиг.2), имеющего процентный состав спектра амплитуд нагрузки в блоке программы (кривая 2 на фиг.4), соответст- 45 вующий нормальному закону распределения со стандартом б = 0,25 (кривая 1 на фиг.3), угол между осями вилок одного шарнира Гука должен быть с1= 77, при этом Н = 5. 50

Согласно ГОСТ 5147-80 максимально допустимый угол между осями вилок шарнира Гука не должен превышать О1 45 . Учитывая низкую скорость вращения шарниров в предла- 55

Гаемом инерционном нагружателе и их малую нагруженность, можно допустить увеличение угла с до 50-55О .

Дальнейшее увеличение угла v недопустимо с точки зрения обеспечения кинематической и силовой работоспособности. Поэтому для реализации широкого диапазона изменения параметров законов изменения нагрузки в предлагаемом инерционном нагружателе используются четыре шарнира

Гука, внутренние вилки которых

16-17, 18-19 и 20-21 установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях. что дает увеличение неравномерности вращения ведущего вала с закрепленной на нем вилкой 22 шарнира Гука.

cos 4 „. cos 4g cos Q cos iM.

Н

f (со$ 01, со$42 соз ез cos Yy

В предлагаемом инерционном нагружателе углы между осями вилок шарниров Гука равны между собой, поТаким образом, в предлагаемом инерционном нагружателе, использующем систему из четырех шарниров Гу-. ка, внутренние вилки которых установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях, при угле между осями сопрягаемых вилок, равном с1= 48 имеем:

При установке ведомой вилки 15 системы шарниров (фиг.1) в горизонтальной плоскости при относительном угле разворота дебалансов, равном

180, т.е. Н = 1/cos ol = 5, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (фиг.2, кривая

Н = 5 на фиг.З, кривая 2 на фиг.4), соответствующий нормальному распределению со стандартом б = 0,25 (кривая 1 на фиг.4);

При установке ведомой вилки 15 в вертикальной плоскости, т.е. Н ц

= cos oI = =0,2, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (кривая Н = 0,2 на фиг.3), характерный существенным преобладанием в блоке программы амплитуд близких к максимальным.

Проведя соответствующие расчеты, получаем, как пример, величины углов с, обеспечивающих реализацию различ5 12б98 ных параметров (стандартов 6 ) нормального закона распределения (фиг.3):

48 " (кривая Н = 5) соответствует б- =, 0,25, — 41 (кривая Н = 3) соответствует > = 0,4

39 (кривая Н = 2,8) соответствует б= 0,45).

При Н = 1 угол > = О, т.е. получаем чистое биение. 10

При Н < 1 и значении передаточного отношения i = 0,5 при всех углах о блоки программы характерны преобладанием амплитуд нагрузки, близких к максимальным. 15

При Н > 2 и величине i = 0,5 законы изменения амплитуд нагружения близки к нормальному распределению.

Изменение параметра Н вЂ” изменение формы блок-программного нагружения 20 (фиг.3) достигается смещением с помощью тяги 23 (фиг.1) вала 13 системы карданов. При этом изменяются углы o(между осями вилок шарниров Гука. 25

Период блока программы и число циклов нагружения в нем регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8.

Предлагаемый инерционный нагру" 30 жатель при постоянных оборотах двигателя и неизменном положении механизма регулирования обеспечивает непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружеыия по заданному закону (например, соответствующему нормальному закону распределения) при воэможности варьирования пара.метрами этого закона, что обеспечивает более полное моделирование экс- 40 плуатационной нагруженности, ускоряет процесс усталостных испытаний и создает предпосылки для снижения металлоемкости проектируемых изделий при сохранении заданной величи- 45 ны их ресурса.

56 Ь

Формула изобретения

1. Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний, содержащий корпус, установленную в нем двухступенчатую планетарную передачу, размещенные на сателлитах дебалансы, механизм регулирования относительного углового положения дебалансов, включающий червячный привод и двигатель, связанный с передачей, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью непрерывного периодического изменения амплитуды нагружения по заданному закону, он снабжен связанной с центральным колесом второй ступени зубчатой парой с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов шарнирами Гука, последний из которых связан с червячным приводом.

2. Нагружатель по п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, для обеспечения нормального закона распределения амплитуды, ведомая вилка шарнира Гука, связанного с зубчатой парой, установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости,дебалансы, размещенные на сателлитах соседних рядов передачи, развернуты на 180, а передаточное отношение зубчатой пары и ступеней планетарной передачи равно 0 5.

3. Нагружатель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю шийся тем, что вал, соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещения.

4. Нагружатель по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что вилки шарниров Гука, установленные на одном валу, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

1269856 узиенение оиплитудю wrPfreku+ мгю иаеруменим

<Рие.2

1269856 аюююи уЯ у

Составитель В. Паршин

Техред Л.Олейник Корректор М. Самборская

Редактор A. Ренин

Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 6066/6

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,4