Стенд для динамических испытаний изделий

 

Изобретение относится к испытательной технике. изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом. Стенд содержит платформу 1 с приводом вращения , планшайбу 2. стол 9 для закрепления 2 испытуемого изделия, устройство для импульсного поворота планшайбы, маятники 46 и 47. Последние установлены на платформе с возможностью вращения относительно осей, параллельных оси вращения платформы , под действием центробежных сил. Средствами фиксации маятники удерживаются в исходном положении. После разгона платформы срабатывает устройство для импульсного поворота планшайбы, Воспроизводится крутой передний фронт импульса ускорения. При расфиксации маятники поворачиваются под действием центробежных сил, Происходит быстрое увеличение момента инерции всей вращающейся системы , что приводит к ее торможению. При торможении воспроизводится крутой задний фронт импульса ускорения. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. ел С

СО(ОЗ СО(Ч ТСКИХ

СОЦИАЛИ(: (И (Е(:КИХ

РЕСПУВЛИК (st)s G 01 М 7/08

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОГ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812759/28 (22) 10,04,90 (46) 30.01.93, Бюл. N". 4 (71) Владимирский политехнический институт (72) А.Н.Семенюк (56) Авторское свидетельство СССР

N 1635032, кл. G 01 M 7/08, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N. 1742662, кл. G 01 М 7/08, 1990. (54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике. Целю изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом. Стенд содержит платформу 1 с приводом вращения, планшайбу 2. стол 9 д(я закрепления

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к ротационным испытательным стендам для воспроизведения линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания.

Известен стенд для испытания иэделий на воздействие импульса ускорения, содержащий платформу с приводом ее вращения, установленный на платформе маятник, ось поворота которого параллельна оси вращения платформы и расположена на ее периферии, имеющий возможнссть вращения стол для крепления испытуемого изделия, установленный в исходном положении по оси вращения платформы, фиксатор для удержания маятника и стола в исходном радиальном положении, уст новленную на платформе планшайбу с приводом ее вращения, включающим реверсивный двига„„Ы2„„1791743 А1 испытуемого изделия, устройство для импульсного поворота планшайбы, маятники

46 и 47. Последние установлены на платформе с возможностью вращения относительно осей, параллельных оси вращения платформы, под действием центробежных сил, Средствами фиксации маятники удерживаются в исходном положении. После разгона платформы срабатывает устройство для импульсного поворота планшайбы, Воспроизводится крутой передний фронт импульса ускорения. При расфиксации маятники поворачиваются под действием центробежных сил, Происходит быстрое увеличение момента инерции всей вращающейся системы, что приводит к ее торможению, При торможении воспроизводится крутой задний фронт импульса ускорения, 1 з,п, ф-лы, 6 ил. тель, установленный на платформе, стол размещен на планшайбе, ось, на которой установлен маятник выполнена в виде винта, в маятнике выполнена навинченная на . VQ этот винт гайка, на маятнике закреплен па- а лец, который в исходном положении входит в отверстие, выполненное в планшайбе, при д том длина расположенной в отверстии части пальца не превышает 1/4 шага винта.

Наиболее близким по технической сущности является стенд.для испытания изделийд на воздействие импульса ускорения, а содержащий платформу с приводом вращения, планшайбу, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, закрепленной на платформе привод вращения планшайбы, размещенный на периферии планшайбы

1791743

10 фиксации груза в конце его перемещения, 15 при этом груз и стол расположены по разные стороны от оси вращения планшайбы, механизм для преобразования поступательного движения планшайбы выполнен в

20 стол для закрепления испытуемого изделия, фиксатор для удержания планшайбы в исходном положении и устройство для импульсного поворота плэншайбы, включающее установленный нэ ней с возможностью перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, груз установлен на планшайбе с возможностью радиального перемещения в направлении, противоположном столу, устройство снабжено механизмом для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы и установленными на последней средствами для виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, винт зафиксирован нэ планшайбе от осевого перемещения, и конической передачи, одно из колес которой закреплено на винте, а второе — на платформе по оси вращения планшайбы, при этом длина нарезки винта выбрана из условия выхода груза из зацепления с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона.

Недостатком прототипа является невозможность воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом, а также неуравновешенность конструкции при раскручивании платформы.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей зэ счет воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом.

Поставленная цель достигается тем, что стенд для динамических испытаний изделий, содержащий платформу с приводом вращения, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы планшэйбу, закрепленный на платформе привод вращения планшайбы, закрепленный на платформе привод вращения планшайбы, размещенный на периферии планшайбы стол для закрепления испытуемого иэделия, фиксатор для удержания планшэйбы в исходном положении, устройство для импульсного поворота плэншайбы, включающее установленный с возможностьЮ радиального перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы, включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз, э винт зафиксирован от осевого перемещения и длина его нарезки выбрана из условия

55 выхода груза из зацепления с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона, коническую передачу, одно из колес которой закреплено на винте, а второе на планшайбе, и средства для фиксации груза в конце его перемещения, снабжен маятниками, установленными на платформе с возможностью врщаения относительно осей. параллельных оси вращения платформы, под действием центробежных сил, средствами фиксации маятников в исходном положении, а также упором и крешером, закрепленными на планшайбе и на маятнике, который свободно установлен нэ валу планшайбы с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения планшайбы, при этом упор и крешер расположены с возможностью их соударения при вращении маятника, Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид сбоку на заявляемый стенд; на фиг.2 — вид сверху, на фиг,3 — вид сверху на маятнике; на фиг.4— разрез стола; на фиг,5 — эпюра ускорений, действующих в базовой точке испытуемого изделия; на фиг.6 — вид сверху на планшайбы, Стенд содержит установленную на неподвижном основании с возможностью вращения платформу1 с приводом(на чертежах не показан), установленную на периферии платформы 1 с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы 1, планшайбу 2, установленную на диаметрально противоположной стороне платформы 1 дополнительную планшэйбу 3 с возможностью поворота в направлении, противоположном направлению вращения основной планшайбы 2, привод 4 вращения планшайб 2 и 3, установленный на дополнительной несущей

5 и платформы 1, симметрично относительно оси вращения платформы 1, имеющий два выходных вала и связанный с валом 6 и

7 основной 2 и дополнительной 3 планшайб посредством угловых редукторов в виде конических передач 8, На периферии планшайбы 2 установлен с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения планшайбы 2, стол 9. На диаметрально противоположной столу 9 стороне планшайбы 2 установлен дополнительный стол 10 для закрепления противовеса 11, Основной 9 и дополнительный 10 столы снабжены общим приводом

12, закрепленным на планшайбе и симметрично относительно оси ее вращения и установленным внутри поперечного отверстия

13, выполненного в валу 6, Привод 12 связан со столами 9 и 10 посредством двух выход1791743 осно основной 2 и дополнительной 3 планных валов 14, 15 и редукторов в виде конических передач 16, 17, причем каждое из шайбам маятники 46 и 47 с возможностью ведомых колес 18 выполнено по периметру поворота относительно валов 6 и 7 соответстолов 9, 10. На столе 9 с возможностью ственно, средства фиксации маятников 46 и вращения относительно оси, перпендику- 5 47 в исходном положении, включаюЩими лярной оси вращения планшайбы 2, уста- стопор 48, управляемый электромагнитом новлен контейнер 19 для закрепления 49, установленным на платформе 1 по ее испытуемого йзделия 20. Контейнер 19 оси. Форма концов маятников 46 и 47oáecснабжен собственным приводом 21, закреп- печивает их освобождение при опускании ленным на стойках, симметрично относи- 10 стопора 48 (фиг.1, 3). На маятнике 46 уста- " тельно. оси вращения платформы 1, на "новлен крешер 50, взаимодействующий при дойолнительной несущей5 надприводом4, его развороте с jjllopoM 51, закрепляемым

Привод 21 связан с контейнером 19 посред- на планшайбе 2 со стороны дополнительноством передачи гибким валом 22, кожух ко- - го стола" 10, и обеспечивающий уменьшение торого размещен в осевом отверстии 23 15 радиуса вращения изделйя путем поворота вала 6 планшайбы 2,:закреплен на ней, про- планшайбы 2 за счет энергии ударного вза-. веден через осевое отверстие 24(фиг.4) вала имодействия, 25 стола 9, и закреплен на столе 9. На койце: .. Стенд работает следующим образом. гибкого валика 22 закреплейо коническое ., Маятники 46 и 47 подводятся"K оси-платколесо26; связанноес коническим колесом 20 формы 1 и фиксируются стопором 48, как

27, закрепленным йа валу контейнера 19, показано йа фиг.3, 1. На маятник 46устанавДойолнительная планшайба 3 снабжена . ливается крешер 50. Испытуемое изделие " противовесами 28, размещаемыми на ее пе- 20 устанавлйвэется в койтейнере 19, Планриферии симметрично относительно. оси ее шайба 2 ориентируется таким образом, чтовращения, и противовесом 29, установлен- 25 бы изделие 20 размещалось на оси ным внутри отверстия 30,. выполненного в вращенйя платформы 1. При этом подвижвалу 7; Плайшайбы 2 и 3 снабжены дополни- ные элементы 32 подводятся йа максимальтельйым инерционйым приводом, действу- но близкое расстояние к приводу 4, один из

Ющим согласно с приводом 4 и : них фйксируется стопором 39 (фиг.1). Платвключающим направляющие 31 (фиг.2) ра- 30 форма 1 раскручивается приводом (на чердиально закрепленные на дойолнительной тежах показан) до расчетной угловой несущей 5, установленные на направляю- скорости, которая в дальнейшем поддержищих 31 подвижные элементы 32, двухсту- вается постоянной. Стопор39освобождаетпенчатый вал 33; связывающий выходные ся подвижные элемейты 32, которые под валы привода 4 с редукторами 8 и разме- 35 действием центробежных сил перемещаютщенный внутриотверстия 34, выполненного ся к периферии направляющих 31. Одноврев подвижном элементе 32, скользящих эле- менно включается привод 4. Крутящий ментов 35, закрепленных в подвижном эле- момент, создаваемый благодаря винтовой менте и введенных во взаимодействиЕ с передаче придвижении подвижйыхэлеменвинтовым пазом 36, выполненным на боко- 4Ц- тов, передается гланшайбам 2 и 3, которые вой поверхности 37 большего диаметра ". ускоренно п66орачиваются,изменяя радиус двухступенчатого вала 33, и упругий эле- . вращения изделия в сторону увеличения. мент 38 для торможения подвижного эле- Быстрое увеличенйе радиуса вращения исмента 32, установленный на периферйи пытуемого изделия посредством поворота йаправляющих 31, средства фиксации по- 45 основной планшайбы 2 под действием модвижных элементов 32 в исходном положе- мента привода 4 и дойолнительного моменнии включающие, стойор 39. размещаемый та, создаваемого инерционным приводом, в отверстии 40 подвижного элемента 32, и обеспечивает интенсивное нарастание ус управляемыйэлектромагййтом41,исредст- корения. tlpui этом формируется передний ва торможения планшайб 2 и 3, включаю- 50 фронт воспроизводимого испытательного щие шкивы 42, 43 закрепленные на валах 6 воздействия. Крутящий момент, создаваеи 7 соответственно, гибкие связи 44, намо- мый инерционным приводом, значительйо танные на шкивы 42, 43 и связанные с пру- больше момента привода 4. жинами 45, концы которых закреплены на По мере перемещения подвижных элеплатформе 1, Гибкие связи 44 имеют избы- 55 ментов 32 к периферии направляющих 31, ток длины, обеспечивающий свободный по- скользящие элементы 35 выходят из винтоворот планшайб 2 и 3 на угол до 110 град. вого паза 36, при этом инерционный привод

Стенд снабжен устройством формиро- отключается благодаря наличиюступенйвавания заднего фронта воспроизводимого ла 33 малого диаметра. Далее планшайбы 2, ускорения, включающим установленные со- 3 поворачиваются по инерции, а подвижные

1791743

25

35 (2) 40

55 элементы 32 затормаживаются упругими элементами 38 и центробежными силами прижимаются к упорам, на которых закреплены упругие элементы 38. B дальнейшем процессе испытания подвижные элементы

32 участия не принимают, При угле поворота планшайбы 2 более 110 град., наматываясь на шкивы 42, 43,.выбираются избытки гибких связей 44, которые растятивают ripyжины 45. Планшайбы 2 и 3 эффективно затормаживаются. Дальнейшее программное изменение радиуса вращения изделия 20 производят только приводом 4 в диапазоне изменения угла поворота планшайбы 2 0—

110 град., при этом пружины 45 на характер угловых перемещений планшайб 2, 3 не влияют,:

В процессе программных поворотов планшайбы 2 одновременно приводами 12 и 21 производят заданные (расчетные) повороты изделия 20 относительно осей стола 9 и контейнера 19, путем поворота соответствующих элементов. Углы поворота стола 9 и контейнера 19 рассчитываются из условия обеспечения заданных ускорений W>(t), W (t). Wz(t), действующих по осям Х, Y, Z, связанных с изделием (фиг.5а). В соответствии с фиг.5а абсолютное ускорение Й4(т), действующее в базовой точке изделия 20

{точка О) и воспроизводимое за счет изменения радиуса вращения изделия и параметров движения платформы 1 и планшайбы 2, определяется по формулам 4(t) = Wх(t) + Wу{t) + Wе(), Результирующее ускорение Wq (t), действующее в плоскости ZOY изделия, определяется следующим образом:

Wg (t) = Wz(t) + W„(t) (3) кр(с>= 4а3 )+w ) (4) при этом угол P(t), отсчитываемый от оси OY до направления вектора W (t), определяется

W t1 . И4

P(t) = arccos - = arcsin

Nl с1 w (r (5)

Угол Q(t) между направлениями осей OX и вектора М4(с) определяется: гф) = arccos " - = arcsin — — с), (6)

W t3 . МИ(т1

W4 т) WЯ

Используя выражения (1) — (5) можно отыскать требуемые углы поворота изделия a(t) и /ф) относительно направления вектора абсолютного ускорения.

Поскольку вектор абсолютного ускорения W>(t) лежит в плоскости вращения платформы 1 (в горизонтальной плоскости), то для обеспечения воспроизведения заданных ускорений Wy(t), Wy(t), Wz(t) (фиг.56) изделие со столом 9 поворачивают относительно направления вектора абсолютного ускорения Яа(т) и оси 001 на угол а(т) и угол P(t) относительно оси ОХ, При этом ось 001 соответствует оси поворота стола 9, ось OX изделия при его установке в контейнере совмещается с осью вращения контейнера, а базовая точка О изделия находится на оси и вращения стола 9. . Для обеспечения крутого заднего фронта воспроизводимого ускорения электромагнитом 49 опускается стопор 48, освобождая маятники 46 и 47, которые ускоренно разворачиваются относительно осей

6 и 7 планшайо 2 и 3 соответственно. При этом скачком увеличивается момент инерции платформы, угловая скорость которой падает. Момент инерции маятников выбираются из условия обеспечения значительйого падения угловой скорости платформы и поворота маятников на углы, не превышающие 220-260 град. Привод 4 при этом также поворачивает планшайбу 2 в сторону уменьшения радиуса вращения изделия.

Поскольку перед формированием заднего фронта испытательного воздействия изделие находится на близком к максимальному расстоянии от оси вращения платформы 1 планшайба 2 своей стороной, на которой размещен противовес 11 и упор 51, поворота в направлении к оси платформы 1, маятник 46 при развороте крешером 50 взаимодействует с упором 51, .сообщая планшайбе 2 дополнительный крутящий момент, обеспечивающий быстрое изменение радиуса вращения изделия. Во время взаимодействия упора 51 с крешером 50 последний срезается (или сминается). При этом формируется крутой задний фронт воспроизводимого ускорения за счет резкого уменьшения радиуса вращения изделия путем поворота планшайбы 2 под действием момента, сообщаемого ее при упруго-пластической деформации крешера 50. Использование инерционного привода позволяет увеличить крутизну нарастания переднего фронта воспроизводимого ускорения, введение в стенд дополнительных элементов (планшайбы 3. стола 10), параметры движения которых равны по величине и противо1791743

10,положны по знаку, обеспечивает инвариантность приводов стенда по отношению друг к другу. Введение в стенд маятников, крешера и упора, закрепленного на планшайбе, позволяет формировать крутой задний фронт воспроизводимого ускорения, Установка изделия в контейнере, ось поворота которого перпендикулярна оси стола, и ко торый снабжен собственным приводом позволяет производить нагружение объекта испытаний ускорениями в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Использование при этом передачи гибким валиком не увеличивает инерционности планшайб и их общего привода, Таким образом, техническая реализация изобретения позволяет повысить достоверность испытаний, проводимых на данном .стенде, за счет воспроизведения крутого заднего фронта импульса ускорения, Крутизну нарастания переднего фронта воспроизводимого ускорения можно регулировать изменением частоты вращения платформы, массой подвижных элементов, их начальным смещением относительно оси платформы, параметрами винтовой передачи и передаточным отношением редуктора планшайбы. Крутизну спада заднего фронта воспроизводимого ускорения можно регулировать изменением инерционно-геометрических параметров маятников, твердости крешера.

Формула изобретения

1, Стенд для динамических испытаний изделий, содержащий платформу с приводом вращения, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы. планшайбу, закрепленный на платформе привод вращения плэншайбы, размещенный на периферии планшайбы стол для закрепления испытуемого изделия, фикса5 тор для ударжения планшайбы в исходном положении, устройство для импульсного поворота планшайбы, включающее установленный с возможностью радиального перемещения груз, смещенный от оси вра10 щения платформы, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшай- бы, включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз, а вйнт зафиксйрован от

15 осевого перемещейия и длина его нарезки выбрана из условия выхода груза из зацеплейия с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона, коническую передачу, одно из колес которой закреплено на

20 винте, а второе — на плайшэйбе, и средства для фиксации груза в конце его перемещения, отличающийся тем, что, с целью расширения зксплуатациойных возможностей за счет воспроизведения импульса ус25 корения с крутым задним фронтом, он снабжен маятниками, установленными нэ платформе с возможностью вращения относительно осей, параллельных оси вращения платформы, под действием центробежных

30 сил, и средствами фиксации маятников в исходном положении, 2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что он снабжен упором и крешером, закрепленными на планшайбе и на маятни35 ке, который свободно установлен на валу планшайбы с возможностью вращения в направлении, протйвоположном направлению вращения планшайбы, при этом упор и крешер расположены с возможностью их

40 соударения при вращении маятника.

1791743

D 4 зг ю 5 -5 56 57

4m» 3, 1791743

Фиг. 5 а

1791743

Фиг. 6

Корректор М.Ткач

Составитель А.Семенюк

Техред М.Моргентал

Редактор Т,Иванова

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

Заказ 148 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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