Стенд для испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений

 

Сущность изобретения: знакопеременный ступенчатый импульс ускорения формируется при разгоне герметичной капсулы 4 с испытуемым изделием 5 на вращающейся платформе от периферии к центру под действием Архимедовой силы и последующем ее движении под действием центробежных сил. Средства для разгона капсулы включают диаметрально установленный на платформе полый цилиндр 8 с расположенной у оси вращения платформы заслонкой 9 для герметичного перекрытия цилиндра, управляемый привод для поступательного перемещения заслонки и жидкость 11, заполняющая часть полости цилиндра, в которой установлена капсула. Вес капсулы с изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы. Капсула установлена в цилиндре с зазором для перетекания жидкости. К цилиндру подключена магистраль 12, образующая с ним сообщающиеся сосуды. Площадь поперечного сечения магистрали больше площади упомянутого зазора. Отверстия для сообщения цилиндра с магистралью выполнен в боковой стенке цилиндра. Расстояние между осями отверстий меньше длины капсулы. В исходном положении капсула удерживается на периферии платформы фиксатором 6, а в конце пути ее движение останавливается тормозным устройством. Изобретение обеспечивает расширение диапазона воспроизводимых ускорений и снижение уровня поперечных составляющих ускорения. 3 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к ротационным испытательным установкам для испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений.

Известны стенды, реализующие способы воспроизведения знакопеременных ускорений прямоугольной формы, например, [1] содержащие несколько вращающихся в одной плоскости платформ, каретку для закрепления испытуемого изделия, средства для обеспечения перехода каретки с платформы на платформу.

Недостатком данных стендов является сложность конструкции, большие габариты и невысокая надежность.

Известен стенд для испытания изделий на воздействие знакопеременных ускорений прямоугольной формы [2] содержащий, установленные в одной плоскости платформы с параллельными осями вращения платформ, стол для установки испытуемого изделия, устройства для передачи стола с платформы на платформу и фиксации его на платформе и средства для управления передачей стола.

Недостатками стенда являются большие габариты вследствие наличия нескольких вращающихся платформ и сложность конструкции, обуславливающие низкую надежность вследствие наличия электромагнитных средств для передачи стола с платформы на платформу.

Наиболее близким по технической сущности является стенд, описанный в [3] Данный стенд содержит платформу с приводом ее вращения, диаметрально установленные на платформе направляющие, установленную в направляющих каретку для закрепления испытуемого изделия, средства разгона и торможения каретки, выполненные в виде пружин, и средства фиксации каретки в исходном положении.

Недостатками прототипа являются узкий диапазон воспроизводимых ускорений (до 50 g), большая трудоемкость обслуживания, вследствие необходимости растяжения (сжатия) пружин, а также сложность конструкции ввиду наличия большего количества приводных и тормозных пружин.

Изобретение направлено на расширение диапазона воспроизводимых ускорений, снижение трудоемкости обслуживания, упрощение конструкции стенда и повышение точности воспроизведения знакопеременных ступенчатых ускорений за счет уменьшения поперечных колебаний капсулы и сил вязкого трения.

Указанные выше недостатки устраняются тем, что в стенде для испытания изделий на воздействие знакопеременного ступенчатого импульса ускорения, содержащем платформу с приводом ее вращения, установленную на ней с возможностью радиального перемещения каретку для закрепления испытуемого изделия, размещенные на платфоpме средства для разгона каретки, тормозное устройство для остановки каретки и фиксатор для удержания каретки в исходном положении на периферии платформы, средства для разгона каретки включают диаметрально расположенный на платформе полый цилиндр с расположенной у оси вращения платформы заслонкой для герметичного перекрытия цилиндра, управляемый привод для поступательного перемещения заслонки и жидкость, заполняющую часть полости цилиндра, расположенную со стороны каретки, каретка выполнена в виде герметичной капсулы, вес которой с испытуемым изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы, и установлена в цилиндре с зазором для перетекания жидкости, к цилиндру подключена образующая с ним сообщающиеся сосуды магистраль, площадь поперечного сечения которой больше площади упомянутого зазора, между внутренним диаметром цилиндра и наружным диаметром капсулы, при этом отверстия для сообщения цилиндра с магистралью выполнены в боковой стенке цилиндра, а расстояние между осями отверстий меньше длины капсулы.

Такое техническое решение позволяет уменьшить зазор между капсулой и полостью цилиндра, и как следствие, уменьшить уровень поперечных колебательных составляющих, действующих на испытуемое изделие вследствие колебательного движения капсулы с изделием относительно своего центра масс в полости цилиндра. Кроме того, уменьшаются силы гидравлического сопротивления слоев жидкости о стенки капсулы, что расширяет диапазон воспроизводимых на стенде импульсов ускорения и расширяет его эксплуатационные возможности.

Существенным отличием предложенного технического решения является то, что выталкивающая капсулу сила возникает при погружении тела в жидкость, находящуюся в поле центробежных сил.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сбоку на заявляемый стенд, на фиг. 2 разрез А-А фиг. 1, на фиг. 3 вид Б на фиг. 1.

Позиции на чертеже обозначают: Основание 1; платформа 2; полый цилиндр 3; капсула 4; испытуемое изделие 5; фиксатор исходного положения капсулы 6; упругий элемент 7; поперечный паз 8; заслонка 9; привод 10; жидкость 11; магистраль 12; отверстия 13.

Стенд содержит установленную на основании 1 платформу 2 с приводом ее вращения (не показан), средства для разгона каретки включают диаметрально расположенный на платформе полый цилиндр 3 с расположенной у оси вращения платформы заслонкой 9 для герметичного перекрытия цилиндра, управляемый привод 10 для поступательного перемещения заслонки и жидкость 11, заполняющую часть полости цилиндра, расположенную со стороны каретки. Капсула 4 для размещения испытуемого изделия 5 установлена внутри цилиндра 3, фиксатор 6 исходного положения капсулы 4 размещен на периферии платформы 2. Тормозное устройство для остановки каретки включают установленный на периферии платформы на стороне противоположной фиксатору 6 упругий элемент 7. Вблизи оси платформы 2 в цилиндре 3 выполнен поперечный паз 8, в котором устанавливается заслонка 9. Привод 10 поступательного перемещения заслонки 9 закреплен на платформе 2. К цилиндру 3 подключена образующая с ним сообщающиеся сосуды магистраль 12, площадь поперечного сечения которой больше площади зазора между внутренним диаметром цилиндра и наружным диаметром капсулы, при этом отверстия 13 для сообщения цилиндра с магистралью выполнены в боковой стенке цилиндра, а расстояние между осями отверстий меньше длины капсулы.

Для осуществления заложенного в средства разгона капсулы принципа выталкивающую капсулу силу генерируют при погружении тела в жидкость, находящуюся в поле центробежных сил. При этом плотность тела, в соответствии с законом Архимеда, должна быть меньше плотности жидкости.

Это позволяет расширить диапазон реализуемых ускорений, уменьшить трудоемкость обслуживания и снизить уровень поперечных колебательных составляющих, действующих на испытуемое изделие, вследствие колебательного движения капсулы с изделием относительно своего центра масс в полости цилиндра. Для этого при движении капсулы в части цилиндра, заполненной жидкостью, объем жидкости выталкиваемый ею, должен перетекать преимущественно по магистрали, а не в зазоре между капсулой и цилиндром. Кроме того, в этом случае уменьшаются силы гидравлического сопротивления слоев жидкости о стенки капсулы.

Стенд работает следующим образом.

Капсула 4 с изделием 5 размещается на периферии платформы 2 в цилиндре 3 (как показано на фиг. 1) и фиксируется фиксатором 6. Заслонку 9 вдвигают в паз 8. Часть цилиндра 3, где размещена капсула 4 через специальный штуцер (не показан) заполняют жидкостью 11. Платформу 2 раскручивают до расчетной угловой скорости. При этом жидкость 11 центробежными силами прижимается к периферии цилиндра от оси вращения платформы. Поскольку вес капсулы 4 с изделием 5 меньше веса объема жидкости 11, соответствующего объему капсулы 4, на капсулу 4 действует выталкивающая сила Архимеда. Приводом 10 отодвигают заслонку 9, освобождая полость цилиндра для пролета капсулы 4. Фиксатором 6 освобождают капсулу 4, которая под действием сил выталкивания ускоренно перемещается к периферии платформы 2 в направлении упругого элемента 7, встречается с последним, затормаживается и прижимается центробежными силами к периферии платформы 2. При этом на испытываемое изделие 4 действует знакопеременный ступенчатый импульс ускорения. При движении капсулы в части цилиндра, заполненной жидкостью, объем жидкости выталкиваемый ею, перетекает преимущественно по магистрали 12, а не в зазоре между капсулой и цилиндром, как в прототипе.

Упрощение конструкции стенда, расширение диапазона воспроизводимых ускорений, и уменьшение его габаритов по отношению к прототипу достигнуто за счет использования сил Архимеда для разгона и перемещения капсулы. Уменьшение трудоемкости обслуживания достигается за счет исключения из конструкции прототипа разгонных пружин, которые требуют значительных усилий и приспособлений для их растяжения Кроме того, предложенное техническое решение позволяет уменьшить зазор между капсулой и полостью цилиндра, и как следствие, уменьшить уровень поперечных колебательных составляющих, действующих на испытуемое изделие вследствие колебательного движения капсулы с изделием относительно своего центра масс в полости цилиндра. Кроме того, уменьшаются силы гидравлического сопротивления слоев жидкости о стенки капсулы, что дополнительно расширяет диапазон воспроизводимых на стенде импульсов ускорения и расширяет его эксплуатационные возможности.

Формула изобретения

Стенд для испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений, содержащий платформу с приводом ее вращения, установленную на ней с возможностью радиального перемещения каретку для закрепления испытуемого изделия, размещенные на платформе средства для разгона каретки, тормозное устройство для остановки каретки и фиксатор для удержания каретки в исходном положении на периферии платформы, отличающийся тем, что средства для разгона каретки включают диаметрально расположенный на платформе полый цилиндр с расположенной у оси вращения платформы заслонкой для герметичного перекрытия цилиндра, управляемый привод для поступательного перемещения заслонки и жидкость, заполняющую часть полости цилиндра, расположенную со стороны каретки, каретка выполнена в виде герметичной капсулы, вес которой с испытуемым изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы, и установлена в цилиндре с зазором для перетекания жидкости, к цилиндру подключена образующая с ним сообщающиеся сосуды магистраль, площадь поперечного сечения которой больше площади упомянутого зазора, при этом отверстия для сообщения цилиндра с магистралью выполнены в боковой стенке цилиндра, а расстояние между осями отверстий меньше длины капсулы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3