Одноосный стенд для испытаний приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах
Владельцы патента RU 2302654:
Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" (RU)
Изобретение относится к области функциональных испытаний приборов и устройств для измерения линейных или угловых скоростей, ускорений, замедлений. Одноосный стенд для испытаний приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах содержит привод с установленной на его выходном валу платформой, на которой соосно выходному валу привода установлено устройство передачи и возврата тепловых потоков, выполненное из вращающейся и невращающейся частей. Устройство передачи и возврата тепловых потоков снабжено воздуховодами, первый из которых одним концом связан с полостью невращающейся части устройства, а второй одним концом связан с полостью вращающейся части устройства. Другие концы воздуховодов связаны с испытательной камерой, в которой смонтированы рассекатель, связанный с первым воздуховодом, и разделитель тепловых потоков. При этом полость, ограниченная разделителем тепловых потоков, связана со вторым воздуховодом. Испытательная камера с испытуемым прибором расположена на заданном расстоянии от оси выходного вала привода и связана с полостями устройства передачи и возврата тепловых потоков, которые сообщены с полостями вентиляторов посредством шлангов, одними концами закрепленных на невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков, а другими концами соединенных с полостями вентиляторов, связанных, в свою очередь, с полостью климатической камеры. Техническим результатом является испытание приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах при минимальных затратах финансовых средств и энергоресурсов. 9 ил.
Изобретение относится к области функциональных испытаний приборов и устройств для измерения линейной или угловой скорости, ускорения, замедления и т.п.
Известен поворотный стол модели АС 1125 фирмы "ACUTRONIC", США (www.acutronic.com), содержащий привод с установленным на его выходном валу столом для крепления испытуемого прибора. Однако он не позволяет проводить испытания в различных климатических режимах.
Известен также одноосный стенд для испытаний различных инерциальных датчиков под действием центробежных сил в различных климатических режимах модели АС 1140, разработанный фирмой "ACUTRONIC", США (e-mail:oifice@acutronic.com) и содержащий привод с установленной на его выходном валу платформой для крепления испытуемого прибора, помещенной в температурную камеру, которая одновременно является и испытательной камерой, выбранный в качестве прототипа.
Совмещение испытательной и температурной камер ведет к повышению энергозатрат, т.к. объем температурной камеры, в котором необходимо установить требуемый климатический режим, один и тот же для приборов больших и малых габаритов, а при замене испытанного прибора на другой испытуемый климатический режим в температурной камере нарушается, и для достижения вновь необходимых климатических параметров требуется время и дополнительная энергия, к тому же для каждого стенда необходима своя температурная камера, которая представляет собой сложную и дорогостоящую установку. Размер температурной камеры ограничивает размер платформы, влияющий на величину центробежной силы, которая действует на испытуемый прибор.
Задачей, решаемой предлагаемым стендом, является испытание приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах при минимальных затратах финансовых средств и энергоресурсов, с наибольшей производительностью труда, при обеспечении возможности изменения величины центробежной силы, создаваемой стендом, при простоте в эксплуатации и обслуживании.
Технический результат достигается тем, что в одноосном стенде для испытаний приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах, содержащем привод с установленной на его выходном валу платформой, соосно выходному валу привода установлено устройство передачи и возврата тепловых потоков, выполненное из вращающейся и невращающейся частей, причем устройство передачи и возврата тепловых потоков снабно воздуховодами, первый из которых одним концом связан с полостью невращающейся части устройства, а второй одним концом связан с полостью вращающейся части устройства, другие концы воздуховодов связаны с испытательной камерой, в которой смонтированы рассекатель, связанный с первым воздуховодом, и разделитель тепловых потоков, при этом полость, ограниченная разделителем тепловых потоков, связана со вторым воздуховодом, причем испытательная камера с испытуемым прибором установлена на заданном расстоянии от оси выходного вала привода и связана с полостями устройства передачи и возврата тепловых потоков, которые сообщены с полостями вентиляторов посредством шлангов, одними концами закрепленных на невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков, а другими концами соединенных с полостями вентиляторов, связанных, в свою очередь, с полостью климатической камеры.
В отличие от прототипа испытательная и климатическая камеры выполнены раздельно.
Суть изобретения поясняется фигурами 1-9, где:
на фиг.1 изображен общий вид стенда;
на фиг.2 - устройство передачи и возврата тепловых потоков;
на фиг.3 - присоединение шлангов к устройству передачи и возврата тепловых потоков;
на фиг.4 - вид сверху А на климатическую камеру с вентиляторами;
на фиг.5 - присоединение первого шланга к одному из вентиляторов (сечение Б-Б);
на фиг.6 - установка одного из вентиляторов на климатической камере (сечение В-В);
на фиг.7 - присоединение второго шланга к другому вентилятору (сечение Г-Г);
на фиг.8 - установка другого вентилятора на климатической камере (сечение Д-Д);
на фиг.9 - устройство передачи и возврата тепловых потоков с воздуховодами и испытательная камера.
Одноосный стенд для испытаний приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах содержит привод 1 (см. фиг.1) с установленной на его выходном валу 2 платформой 3, на которой соосно выходному валу привода установлено устройство передачи и возврата тепловых потоков 4, а на расстоянии R от оси выходного вала привода 1 установлена испытательная камера 5 с испытуемым прибором 6.
Устройство передачи и возврата тепловых потоков 4 соединено с одними концами шлангов 7 и 8 (первым и вторым соответственно), которые, в свою очередь, связаны с полостями вентиляторов 9 и 10, установленными на климатической камере 11.
С другой стороны устройство передачи и возврата тепловых потоков 4 соединено с испытательной камерой 5 воздуховодом 12, подающим поток воздуха на прибор, и воздуховодом 13, отводящим поток воздуха от прибора.
Устройство передачи и возврата тепловых потоков 4 содержит вращающуюся часть и неподвижную (невращающуюся) часть (см. фиг.2).
Невращающаяся часть устройства передачи и возврата тепловых потоков 4 состоит из оправки 14 с закрепленной на ней винтами 15 трубой 16. Труба 16 опирается на подшипники 17, которые с одной стороны ограничены крышкой 18, скрепленной посредством винтов 19 с кожухом верхней камеры 20, а с другой стороны ограничены распределителем 21, скрепленным с оправкой 14 посредством винтов 22. Труба 16, оправка 14 и распределитель 21 снабжены каналами для прохода воздушных потоков. К фланцу оправки 14 прикреплен патрубок 23 посредством винтов 26. В трубе 16 выполнено боковое выходное отверстие, снабженное фланцем, к которому прикреплен патрубок 24 посредством винтов 26.
Вращающаяся часть устройства передачи и возврата тепловых потоков 4 состоит из двух камер: верхней 20 и нижней 25, корпуса которых скреплены между собой болтовым соединением 27 и имеют по одному боковому выходному отверстию, каждое из которых снабжено фланцем.
Нижняя камера 25 крепится к платформе 3 посредством болтов 28 соосно выходному валу 2 привода 1. Верхняя камера 20 своим кожухом опирается на подшипники 17, на которых обе камеры вращаются относительно невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков 4.
Внутренние поверхности верхней 20 и нижней 25 камер изолированы от внешней среды для сохранения температуры воздушных потоков термозащитными прокладками 30, 31, от платформы 3 нижняя камера 25 изолирована прокладкой 32.
Верхняя камера 20 и нижняя камера 25 отделены от невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков 4 уплотнительными манжетами 33, установленными на распределитель 21 и закрепленными в корпусах камер 20 и 25 с помощью крышек 34 посредством винтов 35 и служащими для разделения подаваемого и возвращаемого потоков воздуха в полостях устройства передачи и возврата тепловых потоков 4.
Второй фланец патрубков 23 и 24 от невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков 4 (см. фиг.3) соединен посредством винтов 36 с конусной втулкой с фигурным пазом 37 через переходник 38, скрепленным посредством винтов 39 с фланцами патрубков 23 и 24. Конусная втулка 37 взаимодействует с выступом наконечника 40, закрепленного в патрубке 41 с помощью стяжного хомута 42, патрубок 41, в свою очередь, соединен со шлангом 7 стяжным хомутом 43.
Сверху на соединительные элементы патрубков 23, 24 установлены чехлы 44 на клее, на соединительные элементы шлангов и сами шланги 7, 8 установлены чехлы 45, прижатые к шлангам стяжным хомутами 46.
Другой конец шланга 7 (см. фиг.4, 5) присоединен к вентилятору 9 следующим образом: шланг 7 надет на патрубок 47 и закреплен стяжным хомутом 48, патрубок 47, в свою очередь, крепится посредством болтов 49 к кронштейну 50. Кронштейн 50 соединен с корпусом 51 вентилятора 9 посредством шпилек 52 и гаек 53 и установлен на диске 54, который присоединен непосредственно к корпусу климатической камеры 11 винтами 55 (см. фиг.6). Диск 54 выполнен из стеклотекстолита и изолирует вентилятор 9 от корпуса климатической камеры 11.
Вентиляторы 9 и 10 установлены так, что внутренние их полости непосредственно сообщены с внутренней полостью климатической камеры 11 (см. фиг.4).
Внутри полости вентилятора 9 патрубок 56 прикреплен посредством самонарезающих винтов 57 к корпусу 51 вентилятора 9.
Другой конец шланга 8 (см. фиг.7) присоединен к вентилятору 10 следующим образом: шланг 8 надет на патрубок 58, который прикреплен посредством винтов 59 к корпусу 60 вентилятора 10.
Вентилятор 10 крепится шпильками 61 и гайками 62 к диску 63, присоединенному непосредственно винтами 64 (см. фиг.8) к корпусу климатической камеры 11. Диск 63 выполнен из стеклотекстолита и изолирует вентилятор 10 от корпуса климатической камеры 11.
Вращающаяся часть устройства передачи и возврата тепловых потоков 4 (см. фиг.9) связана с испытательной камерой 5 воздуховодом 12, подводящим тепловой поток, и воздуховодом 13, отводящим тепловой поток.
Верхняя камера 20 и нижняя камера 25 имеют выходные отверстия, снабженные фланцами, к которым крепятся патрубки 65, 66 посредством винтов 67. К патрубкам 65, 66 прикреплены шланги 68 из пластмассы с помощью стяжных хомутов 69, 70, а также с помощью стяжных хомутов 71, 72. Конические заходные втулки 73, 74, связанные между собой, входят при сборке испытательной камеры 5 соответственно в конические гнезда ловителей 75, 76, установленных на фланцах, которыми снабжены отверстия кожуха 77 испытательной камеры, посредством винтов 78, 79.
Снаружи воздуховоды 12, 13 помещены в защитный изолятор 80, выполненный из пенополиуретана, который прикреплен к платформе 3 хомутами 81, 82.
Кожух 77 испытательной камеры 5 выполнен цилиндрическим и снабжен крепежным фланцем, которым кожух 77 крепится к платформе 3 через стеклотекстолитовый изолятор 80 невыпадающими болтами 81. Внутренние цилиндрическая и торцевая поверхности кожуха 77 защищены термозащитными прокладками 82, 83 для предохранения от потерь температуры воздушного потока.
Внутренняя полость кожуха 77 делится на две зоны разделителем потоков 84, закрепленным на кожухе 77 посредством винтов 85, 86 и установленным с образованием зазора по периметру между кожухом и разделителем тепловых потоков (зона Е). При этом разделитель тепловых потоков 84 выполнен в виде закрытого с торцов полуцилиндра меньшего диаметра, чем внутренний диаметр кожуха 77, и закреплен в кожухе 77 таким образом, что образующая цилиндра расположена перпендикулярно платформе, и отверстие, выполненное в образующей полуцилиндра разделителя тепловых потоков, размещено напротив выходного отверстия воздуховода 12, за счет чего полость, ограниченная разделителем тепловых потоков, связана со вторым воздуховодом 12. К разделителю тепловых потоков 84 прикреплен винтами 87 рассекатель 88, обеспечивающий равномерную подачу воздушного потока на испытуемый прибор 6, установленный внутри разделителя тепловых потоков 84 на кронштейне 89 посредством болтов 90 (зона Ж). Кронштейн 89 установлен на цилиндрической оси 91 платформы 3 посредством конусного соединения.
Кожух 77 вместе с разделителем тепловых потоков 84 выполнен съемным, снимается и монтируется при замене испытуемого прибора 6, для удобства монтажа имеет ручки 92.
В кожухе 77 предусмотрено отверстие для установки термометра 93 и контроля температуры в объеме испытательной камеры 5, отверстие в процессе испытаний закрыто специальной заглушкой 94.
Для минимизации потерь воздушного потока все устройства: вентиляторы 9, 10, шланги 7, 8, устройство передачи и возврата тепловых потоков 4, воздуховоды 12, 13 и испытательная камера 5 изолированы от окружающей среды съемными матами тепловой изоляции, закрепленными на элементах конструкции с помощью застежек из крючковой и петельной лент.
Испытания проводятся следующим образом.
При запуске привода 1 вращение с выходного вала 2 привода передается платформе 3, на которой закреплена вращающуюся часть устройства передачи и возврата тепловых потоков 4, испытательная камера 5 с испытуемым прибором 6. При этом на испытуемый прибор 6 за счет установки испытательной камеры 5 на заданном расстоянии R действует центробежная сила. Заданное расстоянии R определяется исходя из требуемой величины центробежной силы.
В зависимости от заданных по программе испытаний условий производится нагрев или охлаждение воздуха в полости климатической камеры 11.
Нагретый или охлажденный воздух из полости климатической камеры 11 поступает в полость вентилятора 9. Под воздействием лопастей вентилятора воздух поступает в полость шланга 7 и по внутреннему отверстию оправки 14 воздух поступает в нижнюю камеру 25 вращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков 4, из которой по воздуховоду 12 поток воздуха поступает в полость (зона Ж) под разделителем тепловых потоковой 84 испытательной камеры 5 и далее через рассекатель 88 направляется на испытуемый прибор 6, обтекая его со всех сторон.
Обтекая испытуемый прибор 6 поток воздуха направляется в зазор между разделителем тепловых потоковой 84 и внутренними стенками кожуха 77 испытательной камеры 5 (зона Е), из которого попадает в воздуховод 13.
Из воздуховода 13 поток воздуха направляется в полость верхней камеры 20 вращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков 4, откуда через распределитель 21 - в зазор между оправкой 14 и стенкой трубы 16 (см. фиг.2).
Далее поток воздуха попадает в шланг 8, а по нему - в полость вентилятора 10, откуда его лопастями направляется в полость климатической камеры 11, в которой воздух нагревается или охлаждается до заданной температуры.
В ходе испытаний из отверстия кожуха 77 испытательной камеры 5 извлекают заглушку 94 и вместо нее устанавливают термометр 93, по показаниям которого контролируют климатический режим. В том случае, если при передаче потоков воздуха произошли какие-то отклонения от заданных температур, то в климатической камере производят изменения значений температур в соответствии с заданной программой.
По окончании цикла испытаний с одним из приборов установку испытательной камеры 5 разбирают:
- выключают вентиляторы 9, 10;
- отворачивают крепежные болты 81;
- отводят кожух 77 по платформе 3 от воздуховодов 12, 13, поднимают его за ручки 92 вверх;
- демонтируют испытуемый прибор 6 с кронштейна 89;
- устанавливают новый испытуемый прибор 6 на кронштейн 89, устанавливают обратным порядком кожух 77 для продолжения испытаний.
Одноосный стенд для испытаний приборов под действием центробежных сил в различных климатических режимах, содержащий привод с установленной на его выходном валу платформой, на которой соосно с выходным валом привода установлено устройство передачи и возврата тепловых потоков, выполненное из вращающейся и невращающейся частей, причем устройство передачи и возврата тепловых потоков снабжено воздуховодами, первый из которых одним концом связан с полостью невращающейся части устройства, а второй одним концом связан с полостью вращающейся части устройства, другие концы воздуховодов связаны с испытательной камерой, в которой смонтированы рассекатель, связанный с первым воздуховодом, и разделитель тепловых потоков, при этом полость, ограниченная разделителем тепловых потоков, связана со вторым воздуховодом, при этом испытательная камера с испытуемым прибором расположена на заданном расстоянии от оси выходного вала привода и связана с полостями устройства передачи и возврата тепловых потоков, которые сообщены с полостями вентиляторов посредствам шлангов, одними концами закрепленных на невращающейся части устройства передачи и возврата тепловых потоков, а другими концами соединенных с полостями вентиляторов, связанных, в свою очередь, с полостью климатической камеры.
