УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ИСПЫТУЕМОМУ ОБЪЕКТУ Российский патент 1994 года по МПК G01M7/04 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для задания угловых колебаний, и может быть использовано при исследовании датчиков и других объектов.

Известно устройство для возбуждения крутильных синусоидальных колебаний состоящее из гироскопа с тремя степенями свободы. Одна рамка гироскопа механически связана с концом вала испытываемой системы другой конец которого связан с электрическим приводом; вторая рамка снабжена другим электрическим приводом для сообщения вращения и системой шестерен связана с осью третьей внутренней рамки с установленным на ней ротором гироскопа [1] .

Кроме того, известно устройство для возбуждения крутильных синусоидальных колебаний в системе снабженной вращающимся валом, содержащее электрический двигатель, соединенный с одним из концов вала, и вибровозбудитель корпус которого механически связна с другим его концом и вторым электродвигателем. Вибровозбудитель выполнен в виде двух одинаковых двухстепенных гироскопов со встроенными один в другой роторами кинематически связанные через шестерни с вторым электродвигателем [2] .

Недостаток этих устройств - низкая точность при воспроизведении низкочастотных колебаний малой амплитуды.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство, содержащее маховик с вертикальной осью вращения, проходящей через центр его тяжести, двухстепенный карданный подвес с горизонтальными осями поворота его подвижных элементов, один из которых, установленный на основании, соединен с приспособлением для закрепления испытуемого объекта, расположенным симметрично относительно оси поворота этого элемента, а другой - с маховиком, ось вращения которого проходит через центр подвеса, электромеханический задатчик вращающего момента, который подключен к источнику электрических колебаний и связан со вторым элементом подвеса [3] . Это устройство не позволяет задавать низкочастотные колебания малой амплитуды с высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения низкочастотных колебаний малой амплитуды.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве второй подвижный элемент подвеса выполнен в виде полурамы, расположенной в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси поворота первого элемента подвеса, и связан с маховиком посредством вертикальной штанги, расположенной соосно маховику и несущей на свободном конце корпус, в котором размещен маховик. Первый подвижный элемент подвеса выполнен в виде расположенной в горизонтальной плоскости крестовины, образованной двумя взаимно перпендикулярными балками, одна из которых, установленная в опорах основания, соединена с приспособлением, а на концах другой установлены задатчик момента и уравновешивающий его груз. На основании по оси вращения маховика установлен арретир для фиксации корпуса.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство состоит из двухстепенного карданного подвеса, включающего в себя крестовину 1, выполненную в виде жестко соединенных между собой под прямым углом балок 2 и 3, расположенных в горизонтальной плоскости (Y-Y, Х-Х) таким образом, что первая балка 2 установлена в подшипниках (не показаны) на основании 4 и связана с поворотным столом 5 (приспособлением), предназначенным для установки испытуемого объекта 6 и датчиком угла 7, а на второй балке 3 установлены на одном конце балансировочный груз 8, а на другом - моментный датчик 9. Жесткая полурама 10 установлена в подшипниках на второй балке 3. Шток 11 расположен вертикально и неподвижно соединен в одном конце с жесткой полурамой 10 по ее оси симметрии, а в другом - с корпусом 12, в котором находится маховик 13, установленный в подшипниках, на оси вращения 14 соосно штоку 11. Арретир 15 расположен на основании 4 соосно оси вращения 14 маховика 13. Генератор электрических колебаний 16 (источник электрических колебаний) подключен к моментному датчику 9 (электромеханическому задатчику вращающего момента), а контрольный прибор 17 - к датчику угла 7.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы в исходном состоянии арретир 15 фиксирует положение корпуса 12 и маховика 13 относительно основания 4. Затем необходимо привести во вращение маховик 13 до полного разгона и стабилизации частоты его вращения (кинетического момента ) на рабочих оборотах, который будучи подвешен в кардановом подвесе приобретает известные гироскопические свойства. После этого устройство готово к работе. Его разарретируют и подают с генератора электрических колебаний 16 сигнал заданной формы и амплитуды на моментный датчик 9, который прикладывает пропорциональный этому сигналу момент внешних сил () к жесткой полураме 10, штоку 11, и корпусу 12, стремящийся развернуть корпус 12 вокруг оси (Х-Х), а вместе с ним изменить пространственное положение быстровращающегося маховика 13. В результате взаимодействия момента внешних сил моментного датчика 9 и кинетического момента маховика 13 возникает угловое движение вокруг оси Y-Y и соответственно изменение углового положения испытуемого объекта 6 установленного на поворотом столе 5, связанном с первой балкой 2 крестовины 1 в плоскости ZОХ. Оценка углового движения осуществляется датчиком угла 7 и контрольным прибором 8.

Предлагаемое устройство позволяет задавать безинерционное угловое движение, особенно малые колебания в инфранизкочастотном диапазоне работы, моделируя различные режимы эксплуатации испытуемых объектов.

(56) Авторское свидетельство СССР N 172521, кл. В 06 В 1/04//G 01 М 7/04, 1965.

Авторское свидетельство СССР N 301184, кл. В 06 В 1/16, 1971.

Патент США N 3407648, кл. 73-67.3, 1965.

Сущность изобретения: угловые колебания приспособления 5 с испытуемым объектом 6 , соединенного с первым подвижным элементом двухстепенного карданного подвеса, возбуждаются за счет гироскопического эффекта, возникающего при приложении вращающего момента от задатчика 9, подключенного к источнику 16 электрических колебаний, ко второму подвижному элементу подвеса, с которым связан маховик 13. Первый подвижный элемент выполнен в виде крестовины 1, образованной взаимно перпендикулярными балками 2 и 3. Балка 2, соединенная с приспособлением, установлена в опорах основания 4, а на концах балки 3 установлены задатчик 9 момента и уравновешивающий его груз 8. Второй подвижный элемент подвеса выполнен в виде полурамы 10. Маховик размещен в корпусе 12, установленном на свободном конце вертикальной штанги 11, закрепленной на полураме 10. Оси поворота элементов подвеса горизонтальны, а ось вращения маховика вертикальна и проходит через центр подвеса. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ ИСПЫТУЕМОМУ ОБЪЕКТУ , содеpжащее основание, маховик с веpтикальной осью вpащения, пpоходящей чеpез центp его тяжести, двухстепенный каpданный подвес с гоpизонтальными осями повоpота его подвижных элементов, один из котоpых, установленный на основании, соединен с пpиспособлением для закpепления испытуемого объекта, pасположенным симметpично относительно оси повоpота этого элемента, а дpугой - с маховиком, ось вpащения котоpого пpоходит чеpез центp подвеса, электpомеханический задатчик вpащающего момента, котоpый подключен к источнику электpических колебаний и связан с втоpым элементом подвеса, отличающееся тем, что, с целью повышения точности воспpоизведения низкочастотных колебаний малой амплитуды, втоpой подвижный элемент подвеса выполнен в виде полуpамы, pасположенной в веpтикальной плоскости, пеpпендикуляpной к оси повоpота пеpвого элемента подвеса, и связан с маховиком посpедством веpтикальной штанги, pасположенной соосно с маховиком и несущей на свободном конце коpпус, в котоpом pазмещен маховик, пеpвый подвижный элемент подвеса выполнен в виде pасположенной в гоpизонтальной плоскости кpестовины, обpазованной двумя взаимно пеpпендикуляpными балками, одна из котоpых, установленная в опоpах основания, соединена с пpиспособлением, а на концах дpугой установлены задатчик вpащающего момента и уpавновешивающий его гpуз, пpи этом на основании по оси вpащения маховика установлен аppетиp для фиксации коpпуса.