ВИБРОСТЕНД Российский патент 2009 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к виброиспытательной технике, а именно к оборудованию испытательных стендов для экспериментального определения динамических и кинематических характеристик испытываемых объектов, элементов и конструкций амортизационных устройств.

Известен испытательный вибростенд, описанный в а.с. №868398, М.кл. G01М 7/00, F16С 3/28, содержащий привод и механизм преобразования вращательного движения штока, являющегося возбудителем колебаний платформы с испытываемым объектом, с устройством для изменения радиуса кривошипа во время работы вибростенда, выполненным в виде передачи винт - гайка. Данное устройство обеспечивает «нагружение» испытываемого объекта, изменяющееся по гармоническому закону.

Недостатком такого вибростенда является невозможность получения с воздействия сложной формы на платформу и испытываемый объект, например, сейсмического или ударного воздействия и сочетания их между собой.

Наиболее близким к изобретению является вибростенд, описанный в а.с. №223413, М.кл. G01M 7/00 (прототип), позволяющий изменить радиус кривошипа во время работы вибростенда и содержащий платформу, шток, соединенный с кривошипом, маховик, устройство для изменения на ходу момента инерции маховика, выполненное в виде радиально установленных в маховике винтов, гаек-противовесов, привода вибростенда, включающего универсальный регулятор скорости, зубчатый дифференциал, кулачковую муфту.

Недостатком такого вибростенда является сложность его конструкции, невозможность получения импульсной знакопеременной ударной нагрузки на платформу во время движения платформы и невозможность проведения серии нагрузок (испытаний), т.к. вибростенд обеспечивает только «нагружение» платформы с последующей остановкой вибростенда для сведения гаек-противовесов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание знакопеременных динамических нагрузок сейсмического типа и расширение испытательных возможностей вибростенда.

Поставленная задача достигается тем, что вибростенд, содержащий платформу, закрепленную на штоке, связанном с шатуном кривошипно-шатунного механизма, являющегося возбудителем колебаний платформы, устройство для изменения радиуса кривошипа, привод кривошипно-шатунного механизма, снабженного маховиком с радиально установленными в маховике винтами, имеющими возможность синхронного вращения за счет зубчатого дифференциала, содержащего два ведомых колеса и одно ведущее, причем ведомые колеса сопряжены с гайками, согласно изобретению шток имеет поршень, помещенный в герметичный корпус, соединенный через клапанное устройство с источником высокого давления, радиально установленные в маховике винты имеют соответственно правый и левый шаг нарезки, а гайки жестко связаны с кривошипом кривошипно-шатунного механизма, зубчатый дифференциал привода кривошипно-шатунного механизма содержит второе ведущее колесо, установленное оппозитно первому. Маховик снабжен тормозным устройством.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена кинематическая схема вибростенда.

Вибростенд содержит платформу 1 с испытываемым объектом 2, закрепленную на штоке 3 с поршнем 4, помещенным в герметичный корпус 5, связанном с шатуном 6 кривошипно-шатунного механизма, являющегося возбудителем колебаний платформы 1, маховик 7, устройство для изменения радиуса кривошипа 8, которое включает радиально-установленные в маховике 7 винты 9 и 10 соответственно с левым и правым шагом нарезки, имеющие возможность синхронного вращения. На кривошипе 8 закреплены гайки 11 и 12, сопряженные с винтами 9 и 10 с возможностью поступательного перемещения в одном направлении. Внутри маховика 7 расположен зубчатый дифференциал, два ведомых колеса 13 и 14 которого жестко соединены с винтами 9 и 10, два ведущих колеса 15 и 16 установлены на валах 17 и 18, причем вал 17 находится внутри вала 18, за счет тормозов 19 и 20 соответственно имеется возможность торможения вращения валов 17 и 18. Привод вибростенда выполнен в виде приводного электродвигателя 21 и универсального регулятора скорости 22, позволяющего регулировать частоту колебаний платформы и осуществлять реверс маховика 7 с помощью передачи 23. Герметичный корпус 5 через клапанное устройство 24, управляемое блоком управления 25, связан с источником высокого давления 26. Маховик 7 снабжен тормозным устройством 27.

Вибростенд работает следующим образом.

При включении приводной электродвигатель 21 через универсальный регулятор скорости 22 и ременную передачу 23 приводит во вращение маховик 7 (например, против часовой стрелки, вид по стрелке А), который через винты 9 и 10 и гайки 11 и 12, жестко связанные с кривошипом 8, приводят в движение кривошип 8 кривошипно-шатунного механизма и во вращение зубчатый дифференциал с колесами 13, 14, 15, 16, которые неподвижны относительно друг друга, и валы 17 и 18. Изменение амплитуды колебания платформы 1 с испытываемым объектом 2 (например, увеличение), или соответственно изменение радиуса кривошипа 8, происходит следующим образом. При включение тормоза 19 вала 17 за счет тормозного усилия F1 коническое зубчатое ведущее колесо 15 зубчатого дифференциала прекращает свое вращение, конические ведомые колеса 13 и 14, обкатывая против часовой стрелки (вид по стрелке А) неподвижное колесо 15, вызывают вращение винтов 9 с правой резьбой по часовой стрелке и 10 с левой резьбой против часовой стрелки, при этом гайки 11 и 12 синхронно переместятся вдоль стрелок «у» в одном направлении и радиус кривошипа 8 увеличится. Уменьшение радиуса кривошипа 8 происходит аналогичным образом при включении тормоза 20 вала 18 за счет тормозного усилия F2. Импульсный удар обеспечивается тем, что при любом положении штока 3, связанного с платформой 1 в полости «А» или «В» герметичного корпуса 5, может подаваться рабочее тело (газ) от источника высокого давления 26 через клапанное устройство 24, управляемое блоком управления 25. При этом из-за кратковременности процесса происходит импульсное динамическое «нагружение» платформы 1 с испытываемым объектом 2. При падении давления в полости «А» образуется положительный импульс силы G, а при снижении давления в полости «В» - отрицательный импульс силы G, т.е. таким образом обеспечивается создание знакопеременных динамических нагрузок сейсмического типа на испытываемый объект 2.

Для резкого прекращения колебаний объекта 2 маховик 7 останавливают за счет тормозного усилия F3 тормозного устройства 27.

Использование данного вибростенда, обеспечивающего возможность получения сейсмической нагрузки сложной формы, с регулированием частоты и амплитуды колебаний объекта, позволяет приблизить испытания исследуемых объектов к реальным условиям эксплуатации.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к оборудованию испытательных вибростендов, и может быть использовано для экспериментального определения динамических и кинематических характеристик испытываемых объектов, элементов и конструкций амортизационных устройств. Устройство содержит платформу с испытываемым объектом, закрепленную на штоке с поршнем, помещенным в герметичный корпус, связанном с шатуном кривошипно-шатунного механизма, маховик, устройство для изменения радиуса кривошипа, радиально-установленные в маховике винты с левым и правым шагом, имеющие возможность синхронного вращения, гайки, закрепленные на кривошипе и сопряженные с винтами с возможностью поступательного перемещения в одном направлении, зубчатый дифференциал с двумя ведущими и двумя ведомыми колесами. Два ведомых колеса зубчатого дифференциала жестко соединены с винтами и установлены на двух валах, причем первый вал находится внутри второго вала. Оба вала имеют возможность торможения их вращения тормозами. Привод вибростенда выполнен в виде приводного электродвигателя и универсального регулятора скорости, позволяющего регулировать частоту колебаний платформы и осуществлять реверс маховика с помощью передачи. Герметичный корпус через клапанное устройство управляется блоком управления и связан с источником высокого давления. Маховик снабжен тормозным устройством. Технический результат заключается в расширении испытательных возможностей вибростенда, возможности создания знакопеременных динамических нагрузок сейсмического типа. 1 ил.

Вибростенд, содержащий платформу, закрепленную на штоке, связанном с шатуном кривошипно-шатунного механизма, являющегося возбудителем колебаний платформы, устройство для изменения радиуса кривошипа, привод кривошипно-шатунного механизма, снабженного маховиком с радиально установленными в маховике винтами, имеющими возможность синхронного вращения за счет зубчатого дифференциала, содержащего два ведомых колеса и одно ведущее, причем ведомые колеса сопряжены с гайками, отличающийся тем, что шток имеет поршень, помещенный в герметичный корпус, соединенный через клапанное устройство с источником высокого давления, радиально установленные в маховике винты имеют соответственно правый и левый шаг нарезки, а гайки жестко связаны с кривошипом кривошипно-шатунного механизма, зубчатый дифференциал привода кривошипно-шатунного механизма содержит второе ведущее колесо, установленное оппозитно первому, а маховик снабжен тормозным устройством.