Стенд для испытания изделий на комбинированное воздействие вибрационных и линейных ускорений Советский патент 1986 года по МПК G01P21/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям на комбинированное воздействие вибрационных и линейных ускорений, и предназначено для испытаний различных изделий, например5 навигационных систем.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона стенда.

На фиг.1-3 изображен стенд с установленной дополнительной опорой; на фиг.4 - расчетные модели, при жестком креплении втулки; на фиг.5 то же, при учете жесткости крепления втулки.

Стенд содержит раму , которая соединена через шпиндельный ysesi 2, закрепленный на бетонном оглювании 3 с приводом 4 ее вращения вокруг вертикальной оси. На раме 1 установлен злектродинамический возбудитель 5 колебаний, подвижная катушка 6 которого жестко связана со столом 7 для крепления испытуемого изделия 8, и дополнительный привод 9, ротор 10 которого зафиксирован от осевого смещения. Соединение вала 11 дополнительного привода. 9, вращающегося на подшипниковых узлах 12, со столом 7 осуществлено посредством мембранного узла 13. Статор 14 дополнительного привода 9 скреплен с магнитной системой 15 возбудителя 5 колебаний. В стенде также предусмотрены средства для удержания подвижной катушки 6 в зазоре магнитной системы 15, выполненные в виде натяжного механизма 16 .установленного на раме 1 диаметрально противоположно возбудителю 5 колебаний, и упругого злемента 17,один конец которого связан с натяжным механизмом 16, позволяющим регулировать натяжение упругого элемента 17, а другой - со столом 7, причем упругий элемент 17 выполнен в виде резинового жгута. Мембранный узел 13 охватывается вкладышем 18, который в свою очередь охватывается дополнительной опорой 19, установленной на корпусе возбудителя. Между вкладышем 18 и дополнительной опорой 19 размещен узел изменения радиальной жесткости крепления стола, выполненный в виде упругих элементов 20 с нелинейной нагрузочной характеристикой, создающих усилие вдоль оси; перпендикулярной направлению перемещений стола возбудителя. Для изме 1ения

жесткости упругих элементов 20 служат винты 21, обесггечивающие необходимое начальное поджатие упругих элементов 20. Крепление дополнительной опоры 19 к корпусу возбудителя 5 осуществлено в вертикальной плоскости с помощью резиновых вставок 22, расположенных между KOprfycoM возбудителя 5 и опорой 19 и потркатых винтами 23, ввинченными в опору вдоль оси, параллельной оси вращения стола. В горизонтальной плоскости крепление опоры к корпусу возбудителя осуществлено цилиндрическими шарнирами, образованными осями 24 и отверстиями, выполненными в дополнительной опоре перпендикулярно оси вращения стола 7. Стенд работает следующим образом. Испытуемое издеа;ие 8 устанавливается и закрепляете на столе 7. При включении привода 4 вращение через шпиндельный узел 2 передается на раму 1 и, следовательно, на испытуемое изделие 8, которое при этом подвергается действию центробежных сил. При включении дополнительного привода 9 вращается вал 1 и испытуемое изделие 8, установленнс1е на столе 7, который жесткс связа - с валом 1 I через мембраны 14. При включении возбудителя 5 колебаний CTOjt 7 совершает возвратно-поступательное движение.

Таким образом, испытуемое изделие 8 подвергается слоя;ному испытательному/ воздействию, имитир-ующему реальные условия эксплуатации.

При необходимости проведения испытаний на частотах, близких к собственным частотам стенда, изменяется жесткость опоры, а тем самым изменяются собствеинь е частоты вибрационного узла. Поперечная сила, вызывающая раскачку вибрацион-юго узла, действует в горизонтально: плоскости. Эта сила возникает в ргзультате взаимного влияния зибра.ции и вращения вокруг вертикальной оси.

Для эффективного изменения собственных частот вибрационного узла крепление в горизонтальной плоскости дополнительной опо;ры к раме выполнено л естко. В вертикальной плоскости на вибрационный уз ал и дополнительную опору действует гироскопический момент в результате взаимного влияния вращений вокруг вертикальной и горизонтальной осей. Этот момент достигает значительных величин при больших скоростях вращения, Для уменьшения влияния гироскопического момента на дополнительную опору крепление ее к раме в вертикальной плоскости выполнено упругим, в этом случае основную часть гироскопического момента воспринимает мембранный узел. Такое решение обеспечивает широкий диапазон воспроизводимых возбуждений стенда. Мембранный узел вместе с дополнительной опорой образуют ориентирующее устройство. В подтверждение необходимости установки дополнительной опоры и соответствующего ее крепления на раме .приводятся следующие результаты: (см.фиг.2) для жесткого крепления втулки на корпусе вибратора, массы вращающейся части кг, момента инерции кгм, радиальной жесткости пневмоопоры радиальной жесткости мембранного узла С 5-10 Н/м, при расстоянии от центра жесткости дополнительной опоры до центра масс вращающейся части ,1 м, расстоянии от центра жесткости дополнительной опоры до центра жесткости мембран ,05 м, угловой жесткости мембранного узла С 10 нм/рад и угловой жесткости пнев моопоры с,,, 3-10 нм/рад были получе °гны следующие результаты собственных частот, первая Гц, вторая К 1092 Гц. При изменении жесткости пневмоопоры С было получено: для С„ 10® Н/м К,155 Гц, Гц;для жесткости пневмоопоры Н/м, Гц, Гц. Из результатов видно, что, меняя жесткость пневмоопоры, можно в достаточно широких пределах менять собственные частоты ориентирующего устройства, тем самым обеспечить широкий рабочий диапазон стенда. Дпя учета жесткости крепления втулки к корпусу вибратора при массе вращающейся части кг, момент инерции 1 1 кг-м ; массе втулки то 80 кг, момент инерции втулки I 4 кг- м , расстоянии от центра жест кости дополнительной опоры до центра масс вращающейся части ,1 м, расстоянии от центра жесткости дополнительной опоры до центра жесткости мембран Ъ 0,05 м, расстоянии f 0,1 м, расстоянии ,25 м. Радиаль ные жесткости: пневмоопоры Н/м мембранного узла С 5-10 Н/м, втулки С 10 Н/м; угловые жесткости:пневмоопоры Им/рад, мембранного с-Го Нм/рад, втулки С -10 Нм/рад. Были получены следующие результаты: совместные частоты системы равны Гц, К 103 Гц, К 349 Гц-, К 1242 Гц. При изменении от 18®Н/м жесткости пневмоопоры С до 10 Н/м собственные частоты менялись в следующих пределах: К, 4668 Гц, К 89-107 Гц, К 163-970 Гц, К 350-3756 Гц. При максимальных угловых скоростях вертикального вращения aJ и горизонтального вращения uJ гироскопический момент м, достигает максимальной -величины и уменьшение жесткости пневмоопоры может быть невозможным. При уменьшении жесткости крепления втулки аэростатической опоры часть этого момента перекладывается на мембранный узел, так как гироскопический момент действует в нертикальной плоскости, а кориолисова сила - в горизонтальной, то крепление втулки к корпусу вибратора делается жестким в горизонтальной плоскости, а в вертикальной - пода тлиИспользование дополнительной опоры с переменной жесткостью позволит производить испытание изделий на стенде в широком диапазоне частот. Формула изобр.етения 1. Стенд для испытания изделий на комбинированное воздействие вибрационных и линейных ускорений по авт. св. № 920429, отличающийс я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона стенда, в него введены вкладыш, охватывающий мембранный узел электродинамического возбудителя колебаний, дополнительная опора, установленная на корпусе возбудителя и охватывающая вкладыш, и узел изменения радиальной жесткости крепления стола, выполненный в виде упругих элементов с нелинейной нагрузочной характеристикой, создающих усилие вдоль оси, перпендикулярной направлению перемещений стола возбудителя, и установленных между дополнительной опорой и вкладьш1ем с возможностью изменения начального поджатия

Изобретение относится к испытательной технике. Цель изобретения расширение диапазона вибрационных воздействий, воспроизводимых на стенде. Для этого мембранный узел электродинамического возбудителя колебаний 5 охватывается вкладышем 18, а на корпусе возбудителя установлена дополнительная опора 19. Узел изменения радиальной жесткости крепления стола вьшолнен в виде упругих элементов 20 с нелинейной нагрузочной характеристикой, жесткость ко- . торых можно менять с помощью винтов 21. Закрепленное на столе испытуемое изделие 8 подвергается сложному воздействию, имитирующему реальные условия эксплуатации. Жесткое крепле- ние дополнительной опоры 19 к раме а (в позволяет эффективно изменять собственные частоты вибрационного узла. В горизонтальной плоскости опора 19 крепится к корпусу электродинамического возбудителя с помощью цилиндри- ; ческих шарниров в виде осей 24 в от,верстиях в опоре 19. 1 з.п.ф-лы,5 ил. ю О5 о «ч №Ч