Устройство для определения инерционных характеристик протяженных изделий

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для определения инерционных характеристик изделий. Устройство содержит основание, установленный на нем корпус, размещенную на нем платформу, связывающее корпус и платформу упругое средство и узел поворота платформы. В верхней части корпуса размещена система регистрации параметров крутильных колебаний, корпус и платформа снабжены вертикальным пазом, в плоскости симметрии которого подвижно размещено центровочное приспособление, установленное с возможностью поворота вокруг первой оси, расположенной в плоскости симметрии паза, и вокруг расположенной на заданном расстоянии от оси платформы параллельной оси, перпендикулярной к первой оси. Корпус выполнен из камня твердых горных пород и снабжен аэростатическими подпятниками, взаимодействующими с платформой, а центровочное приспособление снабжено установленными с возможностью перемещения относительно друг друга, в осевом направлении, кольцами с коническими опорными площадками для размещения испытуемого изделия. Технический результат: повышение точности определения искомых величин и надежность работы. 4 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для определения инерционных характеристик изделий.

Устройство указанного вида известно из изобретения по патенту РФ №2017103 G01M 1/10 и содержит установленный на основании корпус, размещенную в нем колебательную систему, выполненную в виде платформы, связанной торсионом с корпусом, планшайбу для закрепления изделия, узел поворота планшайбы относительно вертикальной оси параллельной оси платформы и узел поворота планшайбы относительно наклонной оси, а сама планшайба выполнена поворотной относительно оси, совпадающей с осью платформы. Данное устройство взято за прототип.

Недостатком устройства является невысокая точность измерений координат центра масс относительно продольной оси протяженных изделий вследствие необходимости размещения изделия над платформой и консольного его закрепления на планшайбе, вызывающего возникновение деформаций силовых элементов несущих конструкций и снижающего точность позиционирования изделия. Кроме того, консольное закрепление на платформе и выполняемая схема позиционирования изделия, при определении периода крутильных колебаний, не позволяют обеспечить необходимую жесткость и стабильность работы аэростатического подвеса, что также снижает точность измерений периода крутильных колебаний и приводит к возникновению дополнительных погрешностей определения инерционных характеристик.

Заявляемое изобретение решает техническую проблему, направленную на повышение точности определения инерционных характеристик протяженных изделий и повышение надежности работы устройства.

Необходимый технический результат получают за счет того, что в известном устройстве для определения инерционных характеристик протяженных изделий в верхней части корпуса размещена система регистрации параметров крутильных колебаний, корпус и платформа снабжены вертикальным пазом в плоскости симметрии которого, подвижно размещено центровочное приспособление, установленное с возможностью поворота вокруг первой оси, расположенной в плоскости симметрии паза, и вокруг расположенной на заданном расстоянии от оси платформы параллельной оси, перпендикулярной к первой оси, корпус выполнен из камня твердых горных пород и снабжен аэростатическими подпятниками, взаимодействующими с платформой, а центровочное приспособление снабжено установленными с возможностью перемещения относительно друг друга, в осевом направлении, кольцами с коническими опорными поверхностями для размещения испытуемого изделия.

Указанные существенные отличительные признаки в совокупности с известными признаками позволяют обеспечить повышение точности определения инерционных характеристик протяженных изделий за счет повышения точности позиционирования изделия, снижения деформаций несущих элементов позиционирующей системы в результате исключения консольных нагрузок на нее от испытуемого изделия, стабилизации параметров крутильных колебаний, за счет повышения жесткости и термостабильности элементов аэростатического подвеса обеспечиваемых выполнением корпуса из камня твердых горных пород и установкой раздельных аэростатических подпятников.

Проведенный анализ общедоступных источников информации об уровне техники не позволил выявить техническое решение, тождественное заявленному, на основании чего делается вывод о неизвестности последнего, т.е. соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию «новизна».

Сопоставительный анализ заявленного решения с известными техническими решениями позволил выявить, что представленная совокупность отличительных признаков неизвестна для специалиста в данной области техники и не следует явным образом из известного уровня техники, на основании чего делается вывод о соответствии представленного в настоящей заявке изобретения критерию «изобретательский уровень».

Для пояснения изобретения ниже приводится конкретный пример его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает предлагаемое устройство; фиг. 2 - то же, вид сверху; фиг. 3 и фиг. 4 - положения проекций центра масс на горизонтальную плоскость при различных углах поворота и перемещения планшайбы.

Устройство содержит установленный на основании 1 корпус 2, размещенную на нем колебательную систему, включающую платформу 3, связанную торсионом 4 с диафрагмой 5, закрепленной на корпусе 2.

Платформа 3 оперта на корпус 2 посредством трех аэростатических подпятников 6, 7, 8 и фиксирована на оси торсиона посредством радиального аэростатического подшипника 9. Корпус 2 и платформа 3 снабжены вертикальным пазом 10, в котором размещено центровочное приспособление 11, выполненное в виде цилиндрической оболочки 12, с неподвижным 13 и подвижным подпружиненным 14 кольцами, снабженными коническими опорными поверхностями 15 и 16, на которые устанавливается изделие 17. Центровочное приспособление 11 смонтировано на внутреннем кольце 18 опорно-поворотного устройства 19, наружное кольцо которого 20 снабжено фиксатором внутреннего кольца 21. Опорно-поворотное устройство 19 посредством цапф 22 смонтировано на ползуне 23, снабженном фиксатором 24, направляющими 25, 26, 27 и клиновым зажимом 28. В верхней части корпуса 2, по обе стороны U-образного паза 10, размещены узел поворота платформы 29 и система регистрации параметров крутильных колебаний 30.

Устройство для определения инерционных характеристик протяженных изделий работает следующим образом.

В исходном положении торсион 4 колебательной системы закручен на угол 1…3 градуса относительно оси ОХ и связанная с ним платформа 3, с помощью узла поворота 29, удерживается во взведенном состоянии, центровочное приспособление 11 установлено в вертикальное положение и удерживается фиксатором 24, ползун 23 находится в левом крайнем положении и зафиксирован клиновым зажимом 28.

Изделие 17 устанавливают в центровочное приспособление 11 и фиксируют подпружиненным кольцом 14 относительно оси ОХ так, что ось Z лежит в плоскости симметрии паза 10 и направлена от оси платформы - исходное положение изделия.

Подают сжатый воздух в аэростатические подпятники 6, 7, 8 и радиальный подшипник 9, включают систему регистрации параметров крутильных колебаний 30, по команде с которой подают сжатый воздух в узел поворота 29, который отпускает платформу 3. Платформа 3 вместе с изделием 17 начинает совершать свободные крутильные колебания.

Измеряют период крутильных колебаний Т1. Далее, с помощью опорно-поворотного устройства 19 поворачивают центровочное приспособление 12 с изделием 17 последовательно на 90°, 180°, 270° по часовой стрелке, каждый раз фиксируя его фиксатором 21 и запуская цикл измерений, снимают показания периодов колебаний платформы с изделием соответственно Т2, Т3, Т4.

На фиг. 3 показаны проекции центра масс изделия и их положение относительно оси колебаний в четырех описанных положениях.

После описанных операций, внутреннее кольцо опорно-поворотного устройства 19 поворачивают на 90 градусов, фиксируют фиксатором 21, при этом изделие занимает исходное положение, открывают фиксатор 24, центровочное приспособление 11 с изделием 17 устанавливают в горизонтальное положение и вновь фиксируют фиксатором 24, производят измерение периодов колебаний Т5, открывают клиновой зажим 28, перемещают ползун в правое крайнее положение, фиксируют зажимом 28 и производят измерение периода колебаний Т6, после чего ползун вновь возвращают в левое крайнее положение и фиксируют зажимом 28. Поворачивают внутреннее кольцо опорно-поворотного устройства на 45 и 90 градусов каждый раз, фиксируя его фиксатором 21 и запуская цикл измерений, снимают показания периодов колебаний платформы с изделием Т7, Т8. Открывают фиксатор 24, центровочное приспособление 11 с изделием 17 устанавливают под углом 45 градусов к горизонту и вновь фиксируют фиксатором 24, производят измерение периодов колебаний Т9, далее поворачивают внутреннее кольцо опорно-поворотного устройства на 90 градусов, фиксируют его фиксатором 21 и производят измерение периода колебаний Т10.

Применяя известные зависимости между периодом крутильных колебаний унифилярного подвеса и его моментом инерции (Гернет М.М. и Ратобыльский В.Ф. Определение моментов инерции. М.: Машиностроение, 1969), определяем значения моментов инерции изделия относительно оси унифилярного подвеса по формулам:

где:

Joi - момент инерции оснастки, относительно оси колебаний платформы;

Jui - момент инерции изделия, относительно оси колебаний платформы;

i - порядковый номер параметров соответствующий заданному положению изделия.

Моменты инерции оснастки, относительно оси колебаний платформы являются константой для данного устройства и определяются при его поверке через периоды колебаний оснастки и периоды колебаний оснастки с эталоном, моменты инерции которого известны по формуле, аналогичной ранее приведенной.

где:

Joi - моменты инерции оснастки относительно оси колебаний платформы;

Jэi -моменты инерции эталона относительно той же оси. Определение координат центра масс изделия основано на использовании теоремы Гюйгенса - Штейнера

где:

Jцi - момент инерции изделия относительно центральной оси, проходящей через центр масс и параллельной оси крутильных колебаний;

М - масса изделия;

Lц - расстояние между центральной осью изделия и осью колебаний платформы.

При первых четырех измерениях изделие вращается вокруг неподвижной продольной оси ОХ параллельной оси унифилярного подвеса, определяемой опорными базовыми поверхностями 15, 16 и принимая во внимание, что в соответствии фиг. 3:

Y=Y13, Z=Z2=Z4 можно написать:

Ju1=Jц1+M((L+Z)2+Y2)

Ju2=Jц1+M((L-Y)2+Z2)

Ju3=Jц1+М((L-Z)2+Y2)

Ju4=Jц1+M((L+Y)2+Z2)

Из системы 4-х уравнений найдем:

При пятом и шестом измерениях изделие перемещается, не изменяя своей пространственной ориентации относительно оси колебаний, поэтому можно записать:

Ju5=Jц5+M(X2+Y2)

Ju5=Jц5+M((X+a)2+Y2)

где:

а - величина горизонтального смещения ползуна 23

Из системы уравнений получим:

Для определения составляющих тензора инерции используем шесть моментов инерции: три относительно координатных осей (JXX, JYY, JZZ_-положения 1,5,8 соответственно) и три относительно биссектрис углов между положительными направлениями координатных осей (JYZ, JZX, JXY -положения 7,9,10 соответственно). Зная составляющие тензора инерции, составляем векторное уравнение:

где JX⋅Y, JZ⋅X, JY⋅Z - центробежные моменты инерции определяются по формулам:

Решая векторное уравнение, находим три главных момента инерции:

Jгл.1, Jгл..2, Jгл.3.

Главные направляющие косинусов определяются из системы уравнений:

совместно с уравнением

Таким образом, использование предлагаемого устройства для определения инерционных характеристик по сравнению с прототипом, позволяет повысить точность определения искомых величин и надежность работы устройства за счет того, что в верхней части корпуса размещена система регистрации параметров крутильных колебаний, корпус и платформа снабжены вертикальным пазом, в плоскости симметрии которого подвижно размещено центровочное приспособление, установленное с возможностью поворота вокруг первой оси, расположенной в плоскости симметрии паза, и вокруг расположенной на заданном расстоянии от оси платформы параллельной оси, перпендикулярной к первой оси, корпус выполнен из камня твердых горных пород и снабжен аэростатическими подпятниками, взаимодействующими с платформой, а центровочное приспособление снабжено установленными, с возможностью перемещения относительно друг друга, в осевом направлении, кольцами с коническими опорными поверхностями для размещения испытуемого изделия. Все это повышает точность позиционирования изделия за счет снижения деформаций несущих элементов позиционирующей системы в результате исключения консольных нагрузок на нее от испытуемого изделия, стабилизирует параметры крутильных колебаний благодаря повышению жесткости и термостабильности элементов аэростатического подвеса, обеспечиваемых выполнением корпуса из камня твердых горных пород, и установкой раздельных аэростатических подпятников, что создает технико-экономический эффект.

Устройство для определения инерционных характеристик протяженных изделий, содержащее основание, установленный на нем корпус, размещенную на нем платформу, связывающее корпус и платформу упругое средство и узел поворота платформы, отличающееся тем, что в верхней части корпуса размещена система регистрации параметров крутильных колебаний, корпус и платформа снабжены вертикальным пазом, в плоскости симметрии которого подвижно размещено центровочное приспособление, установленное с возможностью поворота вокруг первой оси, расположенной в плоскости симметрии паза, и вокруг расположенной на заданном расстоянии от оси платформы параллельной оси, перпендикулярной к первой оси, корпус выполнен из камня твердых горных пород и снабжен аэростатическими подпятниками, взаимодействующими с платформой, а центровочное приспособление снабжено установленными с возможностью перемещения относительно друг друга, в осевом направлении, кольцами с коническими опорными площадками для размещения испытуемого изделия.



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в системах управления для двигателей внутреннего сгорания. Предлагаются способы для обнаружения дисбаланса топливно-воздушной смеси, характерного для некоторого цилиндра двигателя.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к области балансировки тел вращения в динамическом режиме, и может быть использовано для вертикальной одноплоскостной динамической балансировки длинномерных роторов, а именно летательных аппаратов конической формы.

Настоящее изобретение относится к устройству для определения неисправности и способу определения неисправности. Устройство для определения неисправности согласно одному аспекту настоящего изобретения представляет собой устройство для определения неисправности, которое выполнено с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением, используемого в насосе, причем устройство для определения неисправности содержит блок считывания реакции на механическое напряжение, выполненный с возможностью считывания реакции на механическое напряжение, указывающей на временное изменение механического напряжения, приложенного к устройству подачи текучей среды под давлением, блок вычисления степени накопленных усталостных повреждений, выполненный с возможностью вычисления степени накопленных усталостных повреждений устройства подачи текучей среды под давлением на основании реакции на механическое напряжение, блок вычисления скорости уменьшения срока службы, выполненный с возможностью вычисления скорости уменьшения срока службы, которая представляет собой скорость изменения степени накопленных усталостных повреждений во времени, и блок определения, выполненный с возможностью определения неисправности устройства подачи текучей среды под давлением на основании степени накопленных усталостных повреждений и скорости уменьшения срока службы, причем устройство подачи текучей среды под давлением выполнено с возможностью его использования только в течение заданного времени использования при эксплуатации насоса.

Изобретение относится к экспериментальной гидромеханике и может быть использовано для определения компонентов тензоров присоединенных моментов инерции тел в виде корпусов моделей судов, плавучих средств и сооружений.

Группа изобретений относится к беспроводным средствам мониторинга. Технический результат – уменьшение потребления мощности.

Изобретение относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для испытания фильтров скважинных насосных установок, эксплуатирующихся в условиях, осложненных высоким содержанием абразивных частиц в пластовой продукции.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для определения массы и инерционных характеристик изделий. Устройство состоит из стола аэростатического с установленным опорно-поворотным устройством с измерительным прибором, системы регистрации, при этом в поворотную планшайбу блока измерительных датчиков встроены датчики электродинамического типа.

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к конструкции стендов для моделирования процесса отложения солей и механических частиц на деталях погружных электроцентробежных насосов (ЭЦН) и может быть использовано для проведения сравнительных испытаний ЭЦН, предназначенных для работы в скважинах, осложненных высоким содержанием неорганических солей в пластовой жидкости Устройство содержит узел подвода углекислого газа, емкость для приготовления смеси, имитирующей скважинную жидкость, содержащую механические примеси, электродвигатель и многоступенчатый электроцентробежный насос.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в нефтяной, автомобильной, авиационной, машиностроительной и других отраслях промышленности.

Балансировочное устройство, а также соответствующие способ и балансировочный винт, для вращающейся детали газотурбинного двигателя. Балансировочное устройство содержит кожух, в котором выполнено множество отверстий, через каждое из которых проходит балансировочный винт, имеющий стержень и головку, в которой выполнено углубление.
Наверх