Стенд для динамических испытаний изделий

 

Изобретение относится к технике испытаний изделий на воздействие линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания и обеспечивает снижение энергоемкости стенда. В стенде для динамических испытаний изделий передний фронт воспроизводимого ускорения формируете разгоном планшайбы 4, установленной на вращающейся платформе 1 с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси вращения платформы, с помощью инерционного механизма разгона. Последний включает инерционную массу в виде каре - ки 17 и реверсивный привод ее поступательного перемещения. Механизм разгона размещен на балке 14, установленной на периферии платформы с возможностью поворота в пределах ± 6° относительно оси, параллельной оси вращения платформы. Балка ориентирована в исходном положении поперечно плоскости, проходящей через ось ее поворота и ось вращения платформы. Валы балки и платформы связаны мультипликатором. 3 з,п. ф-лы, 6 ил. Сл 45

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5/)5 G 01 M 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР)

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

I»

Ъ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4874729/28 (22) 29..08.90 (46) 15.12.92. Бюл, ¹ 46 (71) Владимирский политехнический институт (72) А,Н.Семенюк (56) Авторское свидетельство СССР №

1635032, кл. 6 01 М 7/08, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 1700413, кл. G 01 М 7/08, 1989, Авторское свидетельство СССР

¹ 1728703, кл. G 01 М 7/08, 1990. (54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к технике йспытаний изделий на воздействие линейных ускоренийй с высокой интенсивностью нарастания и обеспечивает снижение энергоемкости стенда. В стенде для динамических испытаний .изделий передний фронт

„„ЯЦ„„1781579 А1

2 воспроизводимого ускорения формируется разгоном планшайбы 4, установленной на вращающейся платформе 1 с возможностью вращения вокруг оси, параллельной оси вращения платформы, с помощью инерционного механизм:а разг он-а. Последний . включает инерцйонную массу в виде каре"ки 17 и реверсивный привод ее поступательного перемещения, Механизм разгона размещен на балке 14, установленной на периферии платформы с возможностью поворота в пределах +. 6 относйтельно оси, параллельной оси вращения платформы.

Балка ориентирована в исходном положейи и пойер ечно плос кос т и, йроходящей через ось ее поворота и ocb вращения платформы. Валы балки и платформы связаны мультипликатором. 3 з,п. ф-лы, 6 ил, 1781579 планшайбу, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе двигатель, связанный трансмиссией с планшайбой, и инерционный механизм, содержащий два груза, устройство управления на воздействие импульса ускорения, содержащий платформу с приводом ее вращения, установленный на платформе маятник; ось поворота которого параллельна оси враще- 10 приводом поворота планшайбы, и установосй вращения платформы,"фиксатор для 15 водом перемещения грузов инерционного удержания маятника и стола в исходном ра- механизма, которые жестко связаны между собой и размещены в диаметральных надиальном положении, установленную на правляющих, выполненнйх на планшайбе, система управления приводом поворота мент сравнения, ко входам которого подключены упомянутые датчик и задатчик, установлен маятник, выполнена в"виде винта; B маятнике выйолнена навинченная на первый усилитель, подключенный к выходу этот винт гайка; на маятнике закреплен палец, который висходном полбжсенйй входит 25 элемента сравнения и включенный в цепь в отверстие, выполненное в планшайбе, при питания двигателя, датчик отклонения груэтом длина расположенной в отверстии части пальца не превышает 1/4 шага" винта.

Известен стенд для "дийсасйис Мсксис хс исзов от симметричного положения, второй элемент сравнения, ко входам которого подключены датчик отклонения грузов vi выход

ri ûòàéèé изделий, содержащйй осс и осв ание, 30 первого элемента сравнения, и подключенный к выходу второго элемента сравнения, второй усилитель, включенный в цепь питаустановленную на нем платформу с- приво- дом ее вращения, установленную на периферии платфо рмы c во зм o"æ íîñòüþ ния реверсивного привода перемещения

40 вращения платформы, стол для закрепле- при углах поворота планшайбы, отличных от ния испытуемого изделия, размещенный на 90 . планшайбе привОд поворота стола, средства фиксац*ии инерцйонного механизма разгона планшайбы и систему управления, инерционный механизм разгона планшайстенд для динамических испытаний издебы выполнен в виде двух масс, размещенных в радиальных направляющих, лий, содер>кащий установленную на основании платформу с приводом ее вращения, планшайбу, установленную на периферии выполненных в платформе перпендикулярплатформы с возмо>кностью поворота отно50 но оси входного вала углового редуктора, шкйва, закрепленного на входном валу это го редуктора в центре платформы, двух гибсительно оси, параллельной оси вращения платформы, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе ких тросов, одни концы которых связаны с планшайбы, содержащий инерционную, массу, установленную в направляющих, и реверсивный привод, поступательного перемещения инерционной массы, установленные на планшайбе симметрично

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационных ис пытательным стсейсдасм для воспроизведения линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания, Известен стенд для испытания изделий ния платформй и расположена на ее периферии, имеющий возможйость вращения стол для крепления испытуемого изделия, с,с".., -сс установленныи в исходйом положении rio платформе планшайбу с приводом ее вращения, включающим реверсивный двигатЕль; установленный на платформе, стол размещен на планшайбе, ось, на которой вращения отйосительно оси, параллельной оси вращейия платформы, планшайбу с прйводом ее вращения, включающим двигатель с угловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возм"ожно стью поворбта относительно оси, параллельной оси массами, а вторые закреплены на шкиве, а в конце направляющих на периферии платформы устаносвлейы амортизаторы, Наиболее близким по технической сущ ности является ротационный испытательный стенд, содержащий установленную на основании с возможностью вращения платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, ленные на противоположных плечах планшайбы столы для закрепления испытуемого изделия и противовеса с механизмами их поворота, стенд снабжен реверсивным при20 планшайбы включает датчик и задатчик углового положения планшайбы, первый элегрузов, 35 Недостатком прототипа является большое энергопотребление привода перемещения инерционной массы, поскольку значительная часть энергии привода затрачивается на преодоление центробежных сил, действующих на инерционные массы

Целью изобретения является сни>кение энергоемкости..

45 Поставленная цель достигается тем, что двигатель, связанный с валом планшайбы

55 через угловой редуктор и механизм разгона

1781579 относительно оси ее вращения столы для относительно оси ее вращения установлены закрепления испытуемого изделия и проти- столы 7 и 8 для закрепления испытуемого вовеса, привод поворота столов и систему изделия 9 и противовеса 10соответственно, управления приводом планшайбы, включа- снабженные механизмами 11 и 12 их повоющую задатчик и датчик углового положе- 5 ротов с общим приводом 13, закрепленным ния планшайбы, соединенный .с их на планшайбе. выходами первый элемент сравнения, пер- На периферии платформы 1 с возможвый усилитель, вход которого соединен с ностью поворота установлена балка 14, ось выходом первого элемента сравнения, а вы- 15 поворота которой параллельна оси платход — с двигателем, двухполярный датчик 10 формы, вдоль балки диаметрально установположения инерционной массы, соединен- лены направляющие 16, в направляющих 16 ный с его выходом и выходом первого эле- установлена каретка 17, снабженная индимента сравнения второй элемент видуальным приводом 18 перемещения, засравнения, выход которогосоединен совхо- крепленным внутри каретки 17. Привод 18 дом второго усилителя, соединенного выхо- 15 снабжен редуктором (на чертежах не покадом с реверсивным приводом перемещения зан) и введен во взаимодействие с зубчатой инерционной массы, снабжен балкой, на ко- рейкой 19, закрепленной вдоль балки 14, торой размещен механизм разгона план- посредством шестерни20,закрепленной на шайбы, установленной на периферии выходном валу редуктора, На оси 15 балки платформы с.возмо>кностью llOBopQ1ý оТНо- 20 выполнена шестерня 21, посредством мносительно оси вращения платформы и ориен-. гоступенчатого цилиндрическего мультитированной в исходном положении пликатора 22, связанная с валом поперечно плоскости, проходящей через планшайбы. На платформе 1 установлены ось ее поворота и ось вращения платформы, ограничители 23 углового перемещения размещенными на платформе ограничите- 25 балки 14, обеспечивающие ее йовороты на лями угла поворота балки, и мультипликато- величину не более +. 6 . ром, связывающим валы балки и Приводы планшайбы 4 и каретки 17 планшайбы, реверсивный привод включает снаб>кены системой:управления (фиг, 6), установленный на инерционной массе ре- включающей задатчик 24 и датчик 25 угловерсивный двигатель с редуктором, и зубча- 30 вого положения планшайбы 4, установлентую рейку, закрепленную на балке вдоль ный на ее валу (на чертежах не показан), нее, и зацепленное с рейкой зубчатое коле- соединенный с их выходами первый элесо, установленное на выходном валу редук- мент 26 сравнения, усилитель 27 привода 5 тора, ограничители углового перемещения планшайбы, к выходу которого подключен балки установлены в поло>кении, обеспечи- 35 привод 5 планшайбы 4, двуполярный датчик вающем поворот балки от исходного поло- 28 линейного положения каретки на балке о

>кения в пределах + 6, расстояние между (на черте>ках не показан), и соединенный с осями платформы и планшайбы большедли- выходом первого элемента 26 сравнения и ны плеча балки не менее чем в 15 раз. выходом датчика 28 линейного положения

На фиг. 1 показан вид сбоку на стенд 40 каретки второй элемент 29 сравнения, выдля динамических испытаний; на фиг,2 — вид ход которого соединен со входом усилителя сверху на инерционный механизм разгона 30 привода каретки, подключенного к припланшайбы; на фиг. 3 — разрез А-А на фиг, воду 18 каретки, 2; на фиг. 4 — разрез Б-б на фиг. 3; на фиг, 5 Съем и передача измерительной и уп— расчетная схема инерционного механиз- 45 равляющей информации осуществляется ма разгона планшайбы; на фиг. 6 — структур- посредством токосъемника, выполненного ная схема системы управления приводами на валу планшайбы. планшайбы и каретки. Стенд работает следующим образом, Стенд содержит установленную на ос- Испытуемое изделие 9 и его противовес новании с возможностью вращения плат- 50 10 закрепляются на столах 11 и 12 соответформу 1 с приводом 2, снабженную ственно, Планшайба4ориентируетсятаким противовесом 3, и установленную на ее пе- образом, чтобы изделие 9 находилось на оси риферии с возможностью вращения относи- вращения платформы 1. При этом балка 14 тельно оси, параллельной оси вращения расположена перпендикулярно плоскости, платформы, планшайбу 4 в виде балки. 55 проходящей через оси вращения платфорПланшайба 4 снабжена приводом 5, уста- мы и балки, каретки 17 находится на оси новленным на платформе 1 и связанным с вращения балки 14. Этому положению каней посредством углового конического ре- ретки соответствует нулевой сигнал датчика дуктора 6, На диаметрально противополож- 25 ее линейного положения на балке. Соотных плечах планшайбы 4 симметрично ветственно при перемещении каретки от

1781579 момент значительной величины, действующий согласно с основным приводом 5 планшайбы. Амплитуда дополнительного крутящего момента пропорциональна величине ошибки отработки углового положения планшайбы, Это позволяет увеличить интенсивность нарастания (спада) воспроизводимых линейных ускорений в течение всего времени испытания.

Рассмотрим расчетную схему устройства (фиг. 5), где 01, Ог — оси вращения платформы и планшайбы соответственно; R— расстояние между осями 01 и Ог; x — расстояние от оси вращения балки Ог до центра масс каретки (инерционной массы); М вЂ” положение центра масс каретки (инерционной массы).

Предположим, что центр масс каретки размещен на расстоянии х от оси балки, при этом крутящий момент на валу балки

Мкр = Fy x cos (а+ P), (1) где Fy — центробежная сила, действующая на центр масс каретки; а — угол поворота балки;

5 P — угол между прямыми 010г и 01М.

Fy-- аР I m, . (2) где в — угловая скорость платформы; ! — расстояние от оси платформы до центра масс каретки;

m — масса каретки.

Для схемы, показанной на фиг. 5а, 10

20

30 ферии. При этом на каретку 17 действует 35 (3) 40

45 воспроизводят абсолютное ускорение, дей- 50 ствующее в его расчетной точке. Ориента55 оси балки в ту или другую сторону изменяется знак выходного сигнала датчика 25 положения каретки;

Включается система управления приводами планшайбы 4 и каретки. Поскольку сигkan с задатчика 24 углового положения планшайбы равен нулю, планшайба нахо дится в положении, соответствующем нулевому сигналу датчика 25 ее углового положения, то на выходе первого элемента

26 сравнения присутствует нулевой сигнал.

Поэтому привод 18 каретки 17 принудительно устанавливает последнюю в положение, соответствующее нулевому сигналу датчика линейного положения каретки, т.е. на оси балки 14. Платформа 1 плавно раскручивается приводом 2 до расчетной угловой скорости. При этом балка 14 уравновешена, центробежные силы, действующие на нее взаимно компенсируются, а следовательно, балка не оказывает влияния на планшайбу.

По сигналу задатчика углового, положе"ния 24 планшайбы 4 последняя начинает

"совершать программные повороты, обеспечивая расчетное изменение радиуса вращения изделия 9.

При этом поскольку система управления функционирует по отклонению, на выходе первого элемента 26 сравнения присутствует сигнал рассогласования. Этот сигнал является задающим для привода каретки 17. В зависимости от знака этого сиг.нала 8 (фиг. 6) привод 18 перемещает каретку 17 относительно оси балки к перицентробежная сила, которая стремится повернуть балку 14 относительно ее оси, что равносильно созданию на(или приложению к) валу балки крутящего момента. Этот крутящий момент посредством передаточного звена (мультипликатора) 22 передается планшайбе. Величина крутящего момента определяется расстоянием центра масс каретки относительно оси балки, а знак оттого, на каком плече находится каретка.

При программном изменении углового

; положения планшайбы изменяется радиус вращения испытуемого изделия. Изменением радиуса вращения испйтуемого изделия цией изделия 9 относительно вектора абсолютного ускорения посредством поворотов на столе 7, получают требуемые проекции вектора абсолютного ускорения на взаимно перпендикулярные оси, связанные с изделием.

Таким образом, в зависимости от ошибки отработки углового положения планшайбы генерируется дополнительный крутящий

1= R+x cocP —,а=0

R +x

Тогда с учетом.(1)-(3)

)4кр= р4 R +x m.x unu

R +x

MêRð= 4Я m x.R, (4)

При со= 40с; а = 2 кг; x = 0,1 м; R = 2 м

Мкр = 40 2 - 0,1 ° 2 = 640 Н. м, г

Углы поворота балки из расчета + 6 и параметры R» x выбраны из условия минимизации боковой составляющей реакции направляющих балки, При тех же параметрах(фиг. 5а) боковая составляющая реакции балки

Рб= Fy sin P, (5) где sin P = — =- - =г х х

Т R +х

F4=240 0,1 --,7 — — — =0 Н. (0)

0,1

Силутакой величины вполне может преодолеть маломощный электродвигатель с встроенным редуктором. Для получения крутящих моментов большей амплитуды может быть использован привод другого типа, например гидравлический. Планшайба 4

1781579 поворачивается в диапазоне 0-120, поэтому пательного перемещения инерционной при передаточном отношении мультиплика- массы, установленные на планшайбе симтора 10 угол поворота балки составит 12 метрично относительно оси ее вращения (диапазон изменения углов поворота балки столы для закрепления испытуемого изде+6 ), При такие параметрах рабочих эле- 5 лияипротивовесаиприводповоротастолов ментов стенда в исходном положении балка и систему управления приводом планшайповернута относительно прямой, перпенди- бы, включающую задатчйк и датчик углового кулярной плоскости, проходящей через оси положения планшайбы, соединенный с их вращения платформы и балки, а угол ++ 6; выходами первый элемент сравнения, перВследствие принятых углов поворота 10 вый усилитель, вход которого соединен с планшайбы упоры на платформе установле- выходом первого элемента сравнения, а выны для обеспечения поворотов балки на yr- ход — с двигателем, двуполярный датчик полы +. 6 и необходимы для обеспечения ложения инерционной массы, соединенный надежной работы стенда..: с его выходом и выходом первого элемента

Размещение балки перпендикулярно 15 сравнения, второй элемент сравнения, выпрямой, преходящей через оси вращения ход которого соединен с входом второго платформы и балки, позволяет наиболее по- усилителя, соединенного выходом с реверлно использовать силы реакции от взаимо- сивным приводом перемещения инерциондействия инерционной массы и балки для ной массы, отличающийся тем, что, с генерации крутящего момента. Рациональ- 20 целью снижения энергоемкости, он снаб. ный выбор диапазона углов поворота балки . . жен балкой, на которой размещен механизм (6 ), а также использованиемультиплика- . разгона планшайбы, установленной на петора и упоров позволяет уменьшить боко- риферии платформы с возможностью пововую составляющую реакции балки. рота относительно оси вращения

Таким образом, предложенный инерци- 25 платформы и ориентированной в исходном онный привод планшайбы позволяет пол- положении поперечно плоскости, проходяучать крутящие моменты значительной щей через ось ее поворота и ось вращения амплитуды обоих направлений, плавно из-: платформы, размещенными на платформе меняющиесяотнулядомаксимальногоэна- ограничителями угла поворота балки, и чения в зависимости от положения 30 мультипликатором, связывающим валы бал. инерционной массы на балке,и уменьшить ки и планшайбы. энергоемкость стенда. 2. Стенд по и. 1, отличающийся

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я.... тем, что реверсивный привод включаетуста.1. Стенд для динамических испытаний новленный на инерционной массе реверизделий, содержащий установленную на ос - 35 сивный двигатель с редуктором и зубчатую новании платформу с приводом ее враще- рейку, закрепленную на балке вдоль нее, и ния, планшайбу, установленную на. зацепленное с рейкой зубчатое колесо, успериферии платформы с.возможностью по- тановленное на выходном валу редуктора. ворота относительно оси, параллельной оси " " 3. Стенд по и. 1, отличающийся вращения платформы, привод поворота 40 тем, что ограничители установлены в полопланшайбы; включающий установленный жении, обеспечивающем поворот балки от на платформе двигатель, связанный "с ва- - исходного положения в пределах + 6 . лом, планшайбы через угловой редуктор и " 4. Стенд по пп. 1-3, отличающийся механизм разгона планшайбы, содержащий тем, что расстояние между осями платфоринерционную массу. установленную в на- 45 .мы и планшайбы больше длины плеча балки правляющих, и реверсивный привод посту- не менее чем в 15 раз.

1781579

1781579

1781579

Составитель А,Семенюк

Техред М.Моргентал Корректор О. Юрковецкая

Редактор

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

Заказ 4270 Тираж ПодпиСное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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