Стенд для динамических испытаний изделий

 

Изобретение относится к испытательной технике и обеспечивает повышение точности воспроизведения испытательной нагрузки. В стенде для динамических испытаний на вращающейся платформе 2 установлена планшайба 5, вращающаяся вокруг оси, параллельной оси вращения платформы . Привод вращения планшайбы содержит двигатель 7, включенный в следящую систему управления, и инерционный механизм разгона На планшайбе установлены стол 10 для закрепления испытуемого изделия 11 и привод 12 его вращения. Для корректирования переднего фронта воспроизводимого ускорения стенд оснащен управляемым устройством для торможения планшайбы. Это устройство содержит герметичный корпус 20, заполненный электровязкой жидкостью 24, диск 22, закрепленный на валу 21 планшайбы , и два электрода 23, подключенные к выходу униполярного усилителя постоянного тока. Усилитель подключен к выходу элемента сравнения упомянутой следящей системы. Ошибка воспроизведения заданного угла поворота планшайбы компенсируется созданием тормозного момента на валу планшайбы за счет затвердевания электросязкой жидкости. 5 ил. сл с

союз сОВетских сОциАлистич еских

РЕСПУБЛИК(5!)5 G 01 М 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4872306/28 (22) 08.1.0.90 (46) 15.12.92, Бюл. ¹ 46 (71) Владимирский политехнический институт (72) А.Н.Семенюк (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1400413, кл. G 01 М 7/08, 1989;

Авторское свидетельство СССР

¹ 1728703. кл. G 01 M 7/08. 1990. (54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ

{57) Изобретение относится к испытательной технике и обеспечивает повышение точности воспроизведения испытательной нагрузки. В стенде для динамических испытаний на вращающейся платформе 2 установлена планшайба 5; вращающаяся вокруг оси, параллельной оси вращения платформы. Привод вращения планшайбы содержит

» SU „, 1781578 Al двигатель 7, включенный в следящую систему управления, и инерционный механизм разгона. На планшайбе установлены стол 10 для закрепления испытуемого изделия 11 и привод 12 его вращения. Для корректирования переднего фронта воспроизводимого ускорения стенд оснащен управляемым устройством для торможения планшайбы. Это устройство содержит герметичный корпус

20, заполненный электровязкой жидкостью

24; диск 22, закрепленный на валу 21 планшайбы, и два электрода 23, подключенные к выходу униполярного усилителя постоянного тока. Усилитель подключен к выходу элемента сравнения -упомянутой следящей системы, Ошибка воспроизведения заданного. угла поворота планшайбы компенсируется созданием тормозного момента на валу планшайбы за счет затвердевания электровязкой жидкости. 5 ил, 17О15 (8 механизм разгона, установленный на пери- 50 ферии планшайбы с возможностью поворо-. та относительно оси, параллельной оси вращения платформы, стол для закрепления испытуемого изделия, размещенныи на планшайбе привод поворота с1ола; средст-. 55 ва фиксации инерционного механизма планшайбы и систему управления, инерционный механизм разгона планшайбы выполнен в виде двух масс, размещенных в радиальных направляющих, выполненных в

Изобретение относится к испытательloA технике. в частности к ротационным испытательным стендам для испытания изделий нэ воздействие линейных ускорений, Известен стенд для динамических испытаний, содержащий основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим двигатель с угловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшэйбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, и включающий две инерционIIbIe массы, размещенные в радиальных напрэвляющйх, выполненных в платформе перпендикулярно оси входного вала редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни концы которых связаны с массами, а вторые закреплены на шкиве, каждая иэ масс выполнена с установленным на ней с возможностью вращения барабаном, на торцах которого закреплены зубчатые колеса, находящиеся в зацеплении сзубчатыми рейками, закрепленными на платформе вдоль направляющих, трос прикреплен к барабану с возможностью навивки на него при перемещении массы к периферии платформы, в конце направляющих на периферии платформы установлены амортизаторы, стол для закрепления испытуемого изделия, размещенный на планшайбе, привод поворота стола, средства фиксации инерционного механизма разгона планшэйбы, связанные со шкивом и систему. управления.

Стенд для динамических испытаний изделий (прототип), содержит основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим двигатель с угловым с угловым редуктором и инерционныи

4Г платформе перпендикулярно оси входного нала углового редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни кОнцы KQTopblx связаны с массами, а BTopblp. закреплены на шкиве, а в конце направляющих на периферии платформы установлены амортизаторы.

Недостатком стенда являются ограниченные эксплуатационные возможности стенда, выражающиеся в невозможности коррекции формы переднего фронта воспроизводимого ускорения и невысокая точность воспроизведения заданных линейных ускорений в фазе программного движения планшайбы вследствие значительного перерегулирования в системе.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения испытательной нагрузки.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для динамических испытаний изделий, содер>кащем основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим расположенный на платформе двигатель, включенный 8 следящую систему управления, и инерционный механизм разгона, и установленные на планшайбе стол для закрепления испытуемого изделия с приводом его вращения, он снабжен размещенным на платформе управляемым устройством тормо>кения планшайбы, включаюшим герметичный корпус, заполненный электровязкой жидкостью, располо>кенный в корпусе диСК, закрепленный на валу планшайбы, и изолированные от корпуса два электрода, подключенные к выходу униполярного усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу элемента сравнения следящей системы, На фиг, 1 показан предлагаемый стенд для динамических испытаний изделий; на фиг. 2 — то же, вид сверху; на фиг, 3 — система управления приводом планшайбы; на фиг. 4— реакция. системы управления приводом плэншайбы на скачкообразное воздействие; на фиг, 5 — зависимость тормозного момента от реличины ошибки отрицательного знака.

Стенд содержит установленную на неподвижном основании 1 платформу 2 с приводом 3 ее вращения и противовесом 4. На периферии платформы 2 установлена с возможностblo вращения, относительно оси, параллельной оси вращения платформы 2, планшайба 5 в виде балки, снабженная про17815 8 тивовесом 6 и приводом ее вращения, включающим двигатель 7, закрепленный на диаметрально противоположной планшайбе 5 стороне платформы 2 и связывающие двигатель 7 с планшайбой 5 вал 8 и угловой редуктор 9, установленный на платформе 2, На периферии плэншайбы 5 с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы 2, установлен поворотный стол 10 для закрепления испытуемого изделия 11; при этом ось поворота стола 10 в исходном положении размещена нэ оси вращения платформы 2.

Стол 10 снабжен приводом 12, размещенным на планшайбе 5 вблизи оси ее вращения и связанным со столом 10 посредством карданной передачи 13 и углового редуктора 14, установленного на планшайбе 5.

Планшайба 5 снабжена инерционным механизмом разгона, включающим две массы

15, размещенные в радиальных направляющих 16, выполненных в платформе 2 перпендикулярно валу 8, шкив 17; закрепленный на валу 8, навиваемые на шкив 17 гибкие тросы 18, концы которых закреплены на массах 15, амортизаторы, установленные на периферии направляющих

16, и средства фиксации шкива 17 в исходном положении на платформе 2, включающие отверстие; выполненное в шкиве 17, размещаемый в отверстии шток, управляемый электромагнитом 19, закрепленным вертикально на платформе 2, по ее оси, B опорах качения, выполненных внутри каждой из масс 15, на валу закреплен барабан для навивки гибких тросов 18, на периферии барабана установлены цилиндрические зубчатые колеса 2, взаимодействующие при движении масс 15 с зубчатыми рейками. закрепленными на платформе.2 вдоль направляющих 16 (на фиг. 1, 2 не показаны).

На платформе 2 смонтировано устройство торможения ппэншэйбы 5, включающее герметичный стакан 20, закрепленный соосно валу — 21 планшайбы 5 на платформе

2, закрепленный на валу 21 планшэйбы 5 диск 22, размещенный s полости герметичного корпуса 20, радиально установленные в корпусе 20 электроды 23, изолированные от него, при этом полость корпуса 20 заполнена электровязкой реологической жидкостью 24.

Привод планшайбы и тормозное устройство снабжены системой управления (фиг. 3}, размещенной на неподвижном основании и включающей задатчик 25. и датчик 26 углового положения планшайбы 5 (установлен на ее валу, не показан), подключенные к входам элемента сравнения 27, соединенные последовательно с выходом

30

40 ппаншайбы 5 под действием дополнитель45 ного крутящего момента, создаваемого воздействия.

5

10 элемента сравнения первый усилитель 28 и привод 7 планшайбы 5, э также подключенный к выходу элемента сравнения 27 второй униполярный (однополярный) усилитель постоянного тока 29, выход которого подключен к электродам 23, Стенд работает следующим образом.

Испытуемое изделие 11 закрепляют нэ столе 10, планшайба 5 устанавливается нэ платформе 2 таким образом, чтобы ось вращения стола была размещена на оси вращения платформы 2, На шкив 1 навиваются гибкие тросы 18, шкив 17 фиксируется штоком электромагнига 19. Массы 15 размещаются на максимально близким (или заданном в зависимости от требуемой интенсивности нарастания ускорения) расстоянии от оси вращения платформы 2, при этом гибкие тросы 18 с барабаном смотаны, а их концы закреплены нэ барабанах. Платформа 2 раскручивается до заданной угловой скорости, которая в дальнейшем поддерживается постоянной, Электромагнит 19 посредством опускания штока освобождает шкив 17 и массы 15, которые в свою очередь под действием центробежных сил начинают ускоренно перемещаться к периферии платформы 2, Поступательное перемещение масс 15 посредством шкива 17, вала 8 и редуктора 9 преобразуется во врэщательное движение планшайбы 5. При этом крутящий момент привода 7 планшайбы 5 действует согласно с моментом, создаваемым инерционным механизмом разгона.

При движении масс 15 к периферии платформы 2 гибкие тросы 18 наматываются на барабаны, которые благодаря зубчатым рейкам и колесам обеспечивают при заданном линейном перемещении масс 15 заданный угол поворота планшайбы 5 с учетом передаточного отношения углового редуктора 9. Быстрое увеличение радиуса вращения испытуемого изделия 11 путем поворота инерционным механизмом, обеспечивает интенсивное нарастание испытательного

После ускоренного поворота ппаншайбы 5 на некоторый расчетный угол, при котором обеспечивается заданная амплитуда абсолютного ускорения, гибкие тросы 18 отсоединяются от шкива 17 (за счет выбора их длины), массы 15 тормозятся амортизаторами (на фиг. 1, 2 не показаны) и прижимаются центробежными силами к периферии платформы 2. Далее программные повороты плэншайбы 5 и стола 10 осуществляются только приводами 7 и 12 соответственно.

1781578

При появлении на выходе элемента сравнения сигнала ошибки отрицательного знака (фиг, 4) (т.е. угол поворота планшайбы превысил заданный), который усиливается усилителем 29 и подается на электроды 23, электровяэкая жидкость затвердевает, вызывая торможение планшайбы. Степень затвердевания электровязкой жидкости определяется величиной ошибки, Т,е, в зависимости от знака ошибки на вал планшайбы действует не только управляющий момент ее привода 7, но и дополнительный тормозной момент.

При появлении ошибки Я(фиг, 4) (задающий сигнал больше выходного сигнала датчика 26 угла планшайбы) положительного знака, на выходе усилителя 29 присутствует нулевой сигнал (так как он униполярный и положительные сигналы не усиливает), на электроды 23 напряжение не подается и стенд работает без изменений. . Таким образом, реализация дополнительного пассивного управления в заявляемой системеуправления повышаетточность воспроизведения заданных испытательных воздействий. При наличии ошибки положительног о знака система управления и стенд работают без изменений, но с учетом предшествующего состояния вектора движения планшайбы, Использование предложенного тормозного устройства позволяет плавно и эффективно корректировать форму переднего фронта линейного ускорения в зависимости от ошибки воспроизведения траектории движения планшайбы за счет динамического управления вязкостью реологической жидкости (за счет управления результирующим моментом, действующим на валу планшайбы).

Таким образом, как в фазе интенсивного нарастания ускорений, так и в фазе воспроизведения программно изменяющихся ускорений предложенное тормозное устройство корректирует траекторию движения планшайбы 5 в соответствии с программным предписанием, На фиг, 4 показан примерный вид реакции привода планшайбь1 на скачок a) управляющего воздействия, где б) — до усовершенствования, в) — после усовершенствования.

Кроме того, заявляемое тормозное устройство совместно с системой управления обеспечивает демпфирование крутильных колебаний вала 8, что также повышает точность воспроизведения заданной траектории движения планшайбы 5, и как

10 следствие, точность воспроизведения за15

40 данных линейных ускорений, Величину тормозного момента можно регулировать, изменяя коэффициент усиления униполярного усилителя 29. Характеристику тормозного момента можно изменять, охватывая усилитель 29 нелинейными обратными связями. На фиг. 5 показаны зависимости тормозного момента от величины ошибки отрицательного знака воспроизведения угла поворота планшайбы 5 (линейные, квадратичная), Формула изобретения

Стенд для динамических испытаний изделий, содержащий основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим расположенный на платформе двигатель, включенный в следящую систему управления, и инерционный механизм разгона, и установленные на планшайбе стол для закрепления испытуемого изделия с приводом его вращения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения испытательной нагрузки, он снабжен размещенным на платформе управляемым устройством для торможения планшайбы, включающим герметичный корпус, заполненный электровя. кой жидкостью, расположенный в корпусе диск, закрепленный на валу планшайбы, и изолированные от корпуса два электрода, подключенные к выходу униполярного усилителя постоянного тока, вход которого подключен к выходу элемента сравнения следящей системы управления.

173157Я

Составитель А.Семен ок

Редактор В.Трубяенко Техред M.Moðãåíòàë Корректор А,Козориз

Заказ.4269 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб., 4 j5

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