Стенд для испытаний изделий на воздействие затухающих колебаний

 

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей путем повышения грузоподъемности и обеспечения возможности регулирования формы колебаний. Это достигается за счет fyjfy/ty/7/s закрепления стола с испытуемым изделием на основании с помощью встречно расположенных пружин сжатия, предварительное поджатие которых можно регулировать. Стенд содержит основание 2, стол 13 для закрепления испытуемых изделий 33 со штоком 17, установленный посредством встречно расположенных пружин 21 и 22, силовой цилиндр 25 для выведения стола из положения равновесия и пусковой механизм в виде связанного со штоком замкарасцепителя 26. Шток выполнен с резьбовой частью, на которую навинчена регулировочная гайка 15. Основание 2 выполнено с опорной плитой 10 с центральным отверстием 11, через которое пропущен шток. Пружина 21 размещена между столом 13 и плитой и регулировочной гайкой 15. Вращением гайки 15 можно регулировать предварительное поджатие пружин . 2 ил. гч (Л

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК и 9) п1) (51)5 G 01 М 7/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

)5

)9

2b

Фиг (21) 4841694/28 (22) 25,06,90 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (72) B.È.Àëåõèí, С.В.Дейнеко, Е,А.Кузнецов, Ю,В.Малофеев, A,È,Ïàâëoâ, Л.Л.Ревякин и М.Т.Штыпуляк (53) 620.178 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 70815, кл. G 01 М 7/00, 1959.

Авторское свидетельство СССР

N . 1096515, кл. G 01 М 7/00, 1982. (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ

HA 8ОЗДЕЙСТВИЕ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможно стей путем повышения грузоподъемности и обеспечения возможности регулирования формы колебаний. Это достигается за счет закрепления стола с испытуемым изделием на основании с помощью встречно расположенных пружин сжатия, предварительное поджатие которых можно регулировать.

Стенд содержит основание 2, стол 13 для закрепления испытуемых изделий 33 .со штоком 17, установленный посредством встречно расположенных пружин 21 и 22, силовой цилиндр 25 для выведения стола из положения равновесия и пусковой механизм в виде связанного со штоком замкарасцепителя 26. Шток выполнен с резьбовой частью, на которую навинчена регулировочная гайка 15. Основание 2 выполнено с опорной плитой 10 с центральным отверстием 11; через которое пропущен шток. Пружина 21 размещена между столом 13 и плитой и регулировочной гайкой 15. Вращением гайки 15 можно регулировать предварительное поджатие пружин. 2 ил.

1744555

55

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а именно к стендам для исследования работоспособности и .на прочность различных иэделий, преимущественно элементов измерительной аппаратуры — датчиков кинематических параметров — при действии динамических нагрузок, выз вающих движение испытуемых обьектов с параметрами, максимально приближенными к параметрам их движения в реальных условиях эксплуатации, Известны электромагнитные вибростенды, которые используются для тарирования датчиков, а также для испытания конструкций на вибропрочность, виброустойчивость.

К недостаткам указанных вибростендов относятся их высокая-стоимость и большие энергоэатраты при эксплуатации.

Наиболее близким к предлагаемому является стенд, содержащий стол для закрепления испытуемого изделия, закрепленный на основании посредством встречно расположенных спиральных пружин, силовой цилиндр для выведения стола из положения равновесия и пусковое устройство в виде замка-расцепителя.

Недостатки данного стенда заключаются aего невысоких эксплуатационных возможностях; стенд позволяет задавать испытуемым изделиям только определенную форму колебаний и не позволяет проводить испытания сравнительно массивных изделий при высоких ускорениях из-за возможности использования только сравнительно нежестких пружин, способных работать в режиме " Сжатие-растяжение", Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей стенда путем повышения грузоподьемности и обеспечения возможности регулирования формы колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для испытаний изделий на воздействие затухающих колебаний, содержащий основание, стол для закрепления испытуемого изделия со штоком, установленный на основании посредством встречно расположенных спиральных пружин, силовой цилиндр Q.ïócêoâoé механизм в виде связанного со штоком замка-расцепителя для выведения стола из положения равновесия, снабжен регулировочной платформой для предварительного сжатия пружин, основание выполнено с опорной плитой с центральным отверстием, через которое пропущен шток стола, шток выполнен с резьбовой частью на конце, а пружины размещены одна между столом и опорной плитой, а вторая — между опорной плитой и

45 регулировочной платформой, навинченной на резьбовую часть штока.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема предлагаемого стенда; на фиг. 2— то же, вид сбоку.

Стенд (фиг. 1 и 2) включает силовой цилиндр — ствол 1 и основание 2 в виде жесткой опорной рамы, каждая из вертикальных частей которой выполнена в виде двух наклонных стоек, Ствол 1 может вращаться в вертикальной плоскости посредством расположенного в его средней части осевого устройства, выполненного в виде двух жестко прикрепленных к внешней поверхности ствола 1 в диаметрально противоположных точках горизонтальных параллельных цилиндрических втулок 3, каждая из которых надета с возможностью вращения на соответствующий горизонтальный цилиндрический палец 4, прикрепленный к соответствующей вертикальной части основания, Ось вращения ствола 1 проходит через центр тяжести конструктивных элементов ствольной части стенда. К каждой вертикальной части основания 2 (к стойкам) по одной жестко прикреплены расположенные в вертикальной плоскости дугообразные пластины 5, в каждой из которых имеется дугообразная прорезь 6 (преимущественно постоянной толщины), все точки оси которой равноудалены от оси вращения ствола 1. При этом на пластине 5 вдоль прорези 6 с некоторым шагом по дуге нанесены риски 7, каждая из которых относительно оси вращения ствола 1 составляет с вертикалью определенный угол а, Фиксация ствола 1 в вертикальной плоскости производится с помощью двух стопорных болтов 8, которые путем ввинчивания в соответствующие реэьбовые отверстия в накладках 9 на стволе 1 жестко прижимаютпластины 5 к стволу 1.

Во внутренней части ствола 1 установлены следующие конструктивные элементы.

В средней части ствола 1 жестко закреплены опорная плита 10, выполненная с отверстием 11, и гильза.12. В верхней части ствола 1 расположен стол 13 преимущественно в форме стакана, в центральной части которого выполнено резьбовое отверстие

14, В нижней части ствола 1 размещена регулировочная платформа 15, выполненная преимущественно в форме стакана, при этом в ее центральной части имеется сквозное резьбовое отверстие 16. Вдоль оси ствола 1 пропущен шток 17, который посредством резьбы 18 соединен с платформой 15 и посредством резьбы 19 со столом

13. Нижний конец штока 17 снабжен жестко присоединенной преимущественно на резь1744555

10 устанавливается с помощью отвеса по рис15

25 ответствующих по форме и размерам отверстиях жестко закреплены испытуемые датчики, а также могут быть закреплены и эталонные датчики, на основе результатов

30 измерений которых могут делаться выводы о работоспособности испытуемых объектов.

В свою очередь, контейнер 32 зафиксирован с помощью болтов 34 в вертикальной плоскости так, что испытуемый датчик рас35 положен относительно вертикали под необходимым для проверки углом Р, К стволу 1 и столу 13 прикреплены испытуемые и при необходимости эталонные датчики 28 перемещений. С помощью домкрата 25 произво40 дится дополнительное сжатие пружины 21 на некоторую величину и, следовательно, разжатие пружины 22 на ту же величину Ь, и с помощью замка-расцепителя 26 пружинная система фиксируется в рабочем положе5 нии, При этом вся измерительная система приводится в рабочее состояние.

Далее посредством замка-расцепителя

26 пружинная система отпускается из первоначал ь ного (статически деформирован но0 го) состояния и система,-включающая стол

13 с закрепленными на нем объектами, платформу 15 и шток 17, начинает совершать колебэтельные движения вдоль ствола

1 в результате поочередного сжатия и рэз5 жатия пружин 21 и 22. Колебательные движения происходят за счет совершения пружинами 21 и 22 поочередно как работы по разгону движущейся системы, так и по ее

Конструктивные элементы стенда выполнены, как правило, из металла, 4

На столе 13 путем специальных приспособлений закрепляются испытуемые изделия. В частном случае при испытании датчиков кинематических параметров-.датчиков скорости и ускорения — последние 5 могут закрепляться на столе 13 следующим обр.азом.

На столе 13 жестко закрепляется кронштейн 29, в горизонтальные отверстия 30 которого в его двух вертикальных стойках 5 вставлен с возможностью вращения вал 31;

На вал 31 жестко посажен контейнер 32— жесткий преимущественно сплошной блок с фиксированными отверстиями для размещения в них испытуемых датчиков, причем бе серьгой 20. В верхней части ствола 1 также размещена верхняя спиральная пружина 21, которая опорными торцами оперта (без закрепления) на стол 13 и опорную плиту 10. В нижней части ствола 1 размещена нижняя спиральная пружина 22, которая опорными торцами оперта (без закрепления) на платформу 15 и плиту 10. Путем вращения платформы 15 вокруг штока 17 за счет наличия резьбового соединения штока

17 и платформы 15 производится сближение последней и стола 13, тем самым пружины 21 и 22 поджимаются, а это соответствует введению пружинной системы в эксплуатационное состояние, На стол

13 установлена внутренняя П-образная скоба 23 (преимущественно свободно при вертикальном положении ствола 1), а к верхней части ствола 1 жестко прикреплена внешняя П-образная скоба 24. В пространство между скобами 23 и 24 устанавливается . съемный домкрат 25, с помощью которого производится раздвижка скоб 23 и 24, тем. самым дополнительно сжимается пружина

21, а это соответствует введению пружинной системы в рабочее состояние. В нижней части ствола 1 закреплено спусковое устройство — замок-расцепител ь 26, в качестве. которого может быть использован авиационный замок-расцепитель БД3-55М, Он зацепляет серьгу 19 при введении пружин 21 и 22 в рабочее состояние, а это соответствует введению стенда в целом в рабочее состояние (при этом домкрат 25 и скобу 23 целесообразно убрать). В боковой: поверхности ствола 1 имеются прорези 27; через которые пропущены выступы стола 13, Они могут быть использованы в процессе испытаний датчиков перемещений, например датчиков 28 перемещений реостатного типа, путем жесткого зак реплен ия одного конца датчика к столу 13, а другого — к стволу 1, ось вала проходит через центр тяжести контейнера сдатчиками 33. При этом на каждом конце вала 31 имеется резьба, с помощью которой путем навинчивания болтов 34 и прижима их к кронштейну,29 контейнер 32 фиксируется в вертикальной плоскости тэк, чтобы датчики были ориентированы под заданным углом Р к вертикали. Угол Р ориентации датчиков в вертикальной плоскости кам угломера, нанесенным на боковой поверхности.контейнера 32.

Пружинная система находится в эксплуатационном состоянии тогда, когда пружины 21 и 22 поджаты, каждая соответственно на величину а1.и а2, причем соотношение а /э2 равно обратному соотношению жесткостей пружин (если неисчерпан ход сжатия одной из них). Динамический стенд работает следующим образом, Ствол 1 (фиг. 1 и 2) в вертикальной плоскости под заданным углом и к вертикали (отсчет угла производится по рискам угломера на пластине 5) зафиксирован с помощью стопорных болтов 8. В контейнере 32 в соторможению, причем энергия, необходимая

1744555

30

45

55 для совершения этой работы, пружинам передана до момента расцепления путем совершения работы по деформированию пружин 21 и 22 соответственно на величины (а1 + Ь) и (az — Ь) (при Ь аг работа по деформированию пружины 22 равна нулю).

По истечении некоторого промежутка времени движущая система остановится (пружинная система придет в эксплуатационное состояние), так как в процессе движения будет иметь место постепенное рассеивание энергии прежде всето за счет сопротивления воздушной среды и наличия трения между движущимися и неподвижными элементами стенда.

В определенных условиях, например в случае применения одинаковых пружин 21 и 22 (при этом a< = az, когда b а1 и величина (Ь+ э1) не превышает максимально возможного хода сжатия каждой пружины, можно ожидать, что стол 13 с испытуемым объектом будет совершать колебательные движения по гармоническому закону, Например, в случае применения одинаковых или различных пружин 21 и 22 (c различными длиной, погонной жесткостью), работающих только на сжатие, и при b > а1 или Ь > а2 можно придать столу 13 с испытуемым объектом более сложное колебательное движение (в отдельные моменты колебательного процесса одна из пружин выходит из работы, т,е. становится свободной, что изменяет закон движения);

При необходимости путем подбора пружин с определенными жесткостями и дли- 3 нами и величин их поджатия э1, аг в процессе испытаний можно обеспечить для испытуемых объектов инерционные перегрузки в результате совершения ими колебательного движения, а также воздействие ударного характера, вызванного жестким соударением витков одной из пружин в результате исчерпания ею хода сжатия.

Пружины 21 и 22 работают в контррежиме: когда одна сжата, другая разжата и наоборот.

Не требуется каких-либо специальных приспособлений для прикрепления пружин к подвижным и неподвижным элементам устройства.

В предлагаемом стенде жесткость пружинной системы определяется суммой жесткостей составляющих ее пружин и в случае необходимости возбуждения колебаний с заданной частотой, например, в сравнении с системой из одной пружины, работающей на сжатие и растяжение, потребуются пружины с меньшей жесткостью, т.е. более лег- кие и, как следствие, более удобные в обращении при работе со стендом (при его монтаже и обслуживании). Кроме того, в сравнении с однопружинной системой можно рассчитывать на возбуждение колебаний с большей частотой в случае наличия парка пружин ограниченной жесткости.

Другим вариантом пружинной системы данного стенда является установка с поджатием на месте пружин 21 и 22, преимущественно вокруг гильзы 12, большего количества пружин для увеличения суммарной жесткости системы.

При проведении испытаний сравнительно массивных объектов (масса движущихся элементов 10 — 15 кг и более) с возбуждением колебаний с высокими ускорениями (2000 м/с и более) и скоростями (-10 м/с и более) требуются пружины высокой жесткости. Например, мОжно использовать пружину, у которой наружный диаметр

200 мм, диаметр прутка 40 мм, высота

446 мм, ход до полного сжатия 106 мм, нагрузка при полном сжатии 9500 кг.(ОСТ

24.764,04-78). Характерной особенностью столь мощных пружин является то, что они могут работать только на сжатие и не рекомендуется допускать их растяжения (могут сломаться). Поэтому в процессе эксплуатации стенда при использовании таких пружин необходимо задавать им такой режим работы, при котором они будут находиться только в поджатом состоянии. Предлагаемая пружинная система позволяет выполнить это условие. Например, при использовании одинаковых пружин необходимо, чтобы соблюдалось соотношение

b a> (b az). Последний рассмотренный вариант выполнения пружинной системы является наиболее приемлемым для предлагаемого динамического стенда.

Таким образом, предлагаемый стенд по сравнению с прототипом обладает большими эксплуатационными возможностями..

Так, в результате применения пружин

21 и 22 с различными жесткостями и длинами путем задания различных величин поджатия (a>, b) пружин, а также изменением массы колеблющейся системы (к платформе

15 могут прикрепляться съемные пригрузы) можно придать столу 13 с испытуемыми,обьектами движения с различными параметрами (скоростью, ускорением, частотой), причем путем варьирования выше перечисленными факторами можно задавать различные сочетания этих параметров в широком диапазоне и тем самым проводить испытания датчиков при тех параметрах, которые максимально приближены к эксплуатационным, 10

1744555

Фнг.2

Составитель Ю. Малофеев

Техред М.Моргентал Корректор Т. Лонская

Редактор А. Лежнина

Заказ 2191 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул.Гагарина, 101

Предлагаемый стенд также позволяет проводить испытания различных изделий. и реимущест вен но датчиков ки н ематических параметров при воздействиях на них и их движении поочередно под различными 5 заданными углами (а) к вертикали в результате выполнения простейших операций между опытами — поворота и закрепления направляющего ствола 1 с помощью пред- . ложенного устройства в соответствующем 10 положении в вертикальной плоскости.

Кроме того, рассмотренное устройство на столе 13 наряду с другими выше отмеченными конструктивными особенностями стенда позволяет проводить испытания из- 15 делий, в частности датчиков. поочередно при различной их ориентации к вертикали.

Формула изобретения

Стенд для испытаний изделий на воз- 20 действие затухающих колебаний, содержащий основание, стол для закрепления испытуемого изделия со штоком, установленный на основании посредством встречно расположенных спиральных пружин, силовой цилиндр для выведения стола из положения равновесия и пусковой механизм в виде связанного со штоком замка-расцепителя, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет повышения грузоподьемности и обеспечения регулирования формы колебаний, он снабжен регулировочной гайкой для предварительного сжатия пружин, основание выполнено с опорной плитой с центральным отверстием, через которое пропущен шток стола, шток выполнен с резьбовой частью на конце, а пружины размещены одна между столом и опорной плитой, а вторая — между опорной плитой и регулировочной гайкой, навинченной на резьбовую часть штока.