Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний Советский патент 1986 года по МПК B06B1/16 

прерывное периодическое изменение амплитуды нагружения по заданному закону постоянных оборотах дви гателя. Период блока программы и

1269856

число циклов нагружения регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к вибраионной .технике и может быть исользовано в установках для возбужения колебаний.

Цель изобретения - непрерывное ериодическое изменение амплитуды агружения по задан 1ому закону путем арьирования параметрами закона, также обеспечение нормального закона распределения амплитуды.

На фиг.1 изображена кинематическая схема инерционного нагру7 сате-ля стенда усталостных испытаний;; на фиг.2 - графики изменения динамического нагружения (блок программы);на фиг.З - формы блок-программного нагружения; на фиг.4 - процентный состав спектра амплитуд нагружения в блоке программы.

Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний содержит корпус (не показан), установленную в нем двухступенчатую планетарную передачу 1, размещенные на сателлитах 2 и 3 дебалансы 4 и 5, механизм 6 регулирования относительного углового положения дебалансов 4 и 5, включающий червячный привод 7, и двигатель 8, связанный с передачей 1, кроме TorOj он снабжен связанной с центральным колесом 9 второй ступени зубчатой парой 10-11, состоящей из ведущего и ведомого колес соответственно, с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов 12-14 шарнирами Гука, состоящими из вилок 15-22 соответственно, последний из которых связан с червячным приводом 7. При этом вал 13 соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещения с помощью тяги 23, а вилки 16 и 17, 18 и 19 и 20 и 21 шарниров Гука, ус тановленные на соединяюи их i-rx валах

12-14 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Для обеспечения нормального закона распределения амплитуды ведо, мая вилка 15 шарнира Гука, связанного с зубчатой парой, установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизон тальной плоскости., дебалансы 4 и 5,

0 размещенные на сателлитах 2 и 3 соседних, рядов передачи 1, развернуты на 180., а передаточное отношение зубчатой пары 10-11 и ступеней планетарной передачи 1 равно 0,5.

5 Инерционный нагружатель стенда

усталостных испытаний работает следующим образом.

При включении двигателя 8 вращение передается водилу планетар0 ной передачи 1, на котором установлены оси сателлитов 2 и 3 с дебалансами соответственно 4 и 5. Не1 уравновешенные сателлиты 2 и 3, обкатываясь по центральному колесу

9, создают знакопеременный динамический момент, который передается на испытуемое изделие.

При включении червячного привода 7 и его вращении с постоянной угло0 вой скоростью и) подвижное центральное колесо 9 через систему шаргиров Гука и зубчатую пару 10-11 получает дополнительное вращение с переменной угловой скоростью. Изменение относительного углового положения caтeлJ: Итoв 2 и 3 соответственно с дебалансами 4 и 5 равно

Н

Sp - arccos

iV).tt+H2 t

где i - передаточное отношение зубчатой пары 10-11i t - текущее время.

При использовании одного шарнира Гука

в случае относительного угла разворота дебалансов, равном 180° (дебалансы 4 и 5 взаимно уравновешиваются), при установке ведомой вилки 15 шарнира Гука в вертикальной плоскости;

в горизонтальной

плоскости, ежду ведомым и венира Гука.

червячного привода с постоянными угловеличина динамичесзменяется (фиг.2) выражением

in (u)t +4)

-. . 2u) vi) 2Asin- cos ч

где A - амплитудные значения нагружения, создаваемые неуравновешенными сателлитами 2 и 3 - угловая скорость вращения сателлитов,

иг

2Acos- - форма огибающей амплитуд нагружения . (форма блока программы) .

Согласно расчета (при i 0,5

и Н ) для реализации изменеcos су

ния амплитуды нагружения (фиг.2), имеющего-процентный состав спектра амплитуд нагрузки в блоке программы (кривая 2 на фиг.4), соответствующий нормальному закону распределения со стандартом 6 0,25 (кривая 1 на фиг.З), угол между осями ВИ.ПОК одного шарнира Гука должен быть с 77°, при этом Н 5.

Согласно ГОСТ 5147-80 максимально допустимый угол между осями вилок шарнира Гука не должен превышать о( « дз . Учитывая низкую скорость вращения шарниров в предлагаемом инерционном нагружателе и их малую нагруженность, можно допустить увеличение угла о до 50-55 .

Дальнейшее увеличение угла л- недопустимо с точки зрения обеспечения кинематической и силовой работоспособности. Поэтому для реализации широкого диапазона изменения параметров законов изменения нагрузки в предлагаемом инерционном нагружателе используются четыре шарнира Гука, внутренние вилки которых 16-17, 18-19 и 20-21 установленыво взаимно перпендикулярных плоскостях, что дает увеличение неравномерности вращения ведущего вала с закрепленной на нем вилкой 22 шарнира Гука.

Г cos cx,.cosc 2-cosa - cos.4., Н J 1

I COSOlj COSOjj . cos -Xj. cos

в предлагаемом инерционном нагружателе углы между осями вилок шарниров Гука равны между собой, поэтому

cos of

1

Н cosicX

Таким образом, в предлагаемом инерционном нагружателе, использую30 щем систему из четырех шарниров Гу-. ка, внутренние вилки которых установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях, при угле между осями сопрягаемых вилок, равном 0( 48,

35 имеем:

При установке ведомой вилки 15 системы шарниров (фиг.1) в горизонтальной плоскости при относительном угле разворота дебалансов, равном

0 180°, т.е. Н l/cos cX 5, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (фиг.2, кривая Н 5 на фиг.З, кривая 2 на фиг.4), соответствующий нормальному распре5 делению со стандартом 6 0,25 (кривая 1 на фиг.4).

При установке ведомой вилки 15 в вертикальной плоскости, т.е. Н

0 cos о( 0,2, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (кривая Н 0,2 на фиг.З), характерный существенным преобладанием в блоке программы амплитуд близких к

5 максимальным.

Проведя соответствующие расчеты, получаем, как пример, величины углов с, обеспечивающих реализацию различных параметров (стандартов G ) нормального закона распределения (фиг.3)

о (кривая Н 5) соответствует , 0,25i

с 41 (кривая Н 3) соответствует 6 0,4;

с 39° (кривая Н 2,8) соответствует & 0,45).

При Н 1 угол « О, т.е. получаем чистое биение.

При Н 41 и значении передаточного отношения i 0,5 при всех углах ci блоки программы характерны преобладанием .амплитуд нагрузки, близких к максимальным.

При и величине i 0,5 законы изменения амплитуд нагружения близки к нормальному распределению.

Изменение параметра Н - изменение формы блок-программного нагружения (фиг.З) достигается смещением с помощью тяги 23 (фиг.1) вала 13 системы карданов. При этом изменяются углы о( между осями вилок шарниров Гука.

Период блока программы и число циклов нагружения в нем регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8.

Предлагаемый инерционный нагружатель при постоянных оборотах двигателя и неизменном положении механизма регулирования обеспечивает непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружения по заданному закону (например, соответствующему нормальному закону распределения) при возможности варьирования параметрами этого закона, что обеспечивает более полное моделирование эксплуатационной нагруженности, ускоряет процесс усталостных испытаний и создает предпосылки для снижения металлоемкости проектируемых изделий при сохранении заданной величины их ресурса.

Формула изобретения

включающий червячный привод и двигатель, связанный с передачей, о т л ичающи йся тем, что, с целью непрерывного периодического изменения амплитуды нагружения по заданному закону, он снабжен связанной с центральным колесом второй ступени зубчатой парой с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов шарнирами Гука, последний из которых связан с червячным приводом.

ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости,дебалансы, размещенные на сателлитах соседних рядов передачи, развернуты на 180, а передаточное отношение

зубчатой пары и ступеней планетарной передачи равноО,5,

f/SIStff fffUf /tfff/ff/f/ft/ff ЛИ9Ч Av;r Hfffpy ef/t/jt (ffue.2

.2

Фиг.З омп/rt/frrt/ cff/yujfe t/Jt fipospat Mtrf)

1 Иормальн,ы11 за(оя pQ,cnpedej eH.u

V

2 Варкан,тп -предлагаемой nporpofi,

нагру)кен.ие.I

Ч.CJ Биение/

л

фие А