Стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения Советский патент 1992 года по МПК G01M7/08 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к центробежным испытательным стендам, и может быть использовано для динамических испытаний приборных устройств на воздействие линейных заданных ускорений с высокой интенсивностью нарастания, изменяющихся по двум взаимно перпендикулярным осям, . связанным с испытуемым изделием.

Известны низкочастотные вибростенды, содержащие установленную на неподвижном основании основную платформу с приводом ее вращения, установленную на основной платформе дополнительную платформу с возможностью вращения на расстоянии от оси вращения основной, и

установленный с возможностью вращения на дополнительной платформе испытательный стол, ось вращения которого отстоит от оси вра1дения дополнительной платформы на расстоянии, при этом дополнительная платформа и испытательный стол кинематически связаны с приводом основной платформы.

Эти стенды позволяют периодически нагружать испытуемое изделие гармонически изменяющимися линейными ускорениями, а при изменении передаточного отношения кинематических пар производить нагружение объекта испытаний линейными ускорениями, действующими по двум ортогональным осям, связанными с изделием,

XJ

го о о ю

по гармоническому закону. Вследствие наличия кинематической связи между вращающимися элементами стендов на последних невозможно воспроизводить независимое заданное нагружение изделия линейными ускорениями, действующими по нескольким ортогональным осям, связанным с испытуемым изделием.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стенд для испытаний изделия на воздействие импульса ускорения, содержащий установленную на неподвижном основании платформу с приводом ее вращения, установленную на платформе поворотную планшайбу, снаб- женную управляемым реверсивным приводом, размещенным на платформе, стол для размещения испытуемого изделия, установленный на поворотной планшайбе, снабженный индивидуальным приводом.

Данный стенд позволяет воспроизводить заданные линейные ускорения, действующиепо двумвзаимно перпендикулярным направлениям, связанным с продольной и поперечной осями из- делия.

Недостатками данного стенда являются ограниченные эксплуатационные возможности, выражающиеся в недостаточно высокой интенсивности нарастания реализуемых ускорений и недостаточно высокой точности воспроизведения линейных ускорений вследствие взаимовлияния движений маятника, планшайбы и платформы. Кроме того, ускоренный поворот маятника сопровождается значительным энергопотреблением от механической системы стенда.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей стен- да за счет увеличения интенсивности нарастания линейных ускорений и снижения энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что в центробежном стенде для динамических испытаний изделий, содержащем платформу с приводом вращения, планшайбу, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, закрепленный на платформе привод вращения планшайбы, размещенный на периферии планшайбы стол для закрепления испытуемого изделия, фиксатор для удержания планшайбы в исходном положении и устройство для им- пульсного поворота планшайбы, включающее установленный с ней с возможностью перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, груз установлен на планшайбе с возможностью радиального перемещения в направлении, противоположном столу, устройство снабжено механизмом для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы и установленными на последней средствами для фиксации груза в конце его перемещения, при этом груз и стол расположены по разные стороны от оси вращения планшайбы, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы выполнен в виде закрепленного на грузе поводка и связанной с платформой криволинейной направляющей для перемещения по ней поводка на заданном угле разгона планшайбы, а груз подпружинен в направлении перемещения, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы может быть выполнен в виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, а винт закреплен на планшайбе от осевого перемещения, и конической передачи, одно из колес которой закреплено на винте, а второе - на платформе по оси вращения планшайбы, при этом длина нарезки винта выбрана из условия выхода груза из зацепления с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона, стенд снабжен устройством для стабилизации угловой скорости платформы, выполненным в виде двух грузов равной массы, установленных на платформе с возможностью радиального перемещения под действием центробежных сил по разные стороны от оси вращения платформы и подпружиненных к оси вращения, и закрепленной на платформе и заполненной жидкостью, в которой размещены грузы.

На фиг.1 и 2 показан стенд, вид сбоку (варианты); на фиг.З и 4 - планшайбы, вид сверху (варианты); на фиг.5 - устройство фиксации груза на планшайбе без груза; на фиг.6 - устройство фиксации груза на планшайбе с зафиксированным грузом; на фиг.7 - вид А на фиг.1; на фиг.8 - вид Б на фиг.1.

Стенд содержит установленную на неподвижном основании 1: платформу 2 с приводом 3. На периферии платформы 2 установлена с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы 2, планшайба 4, снабженная приводом 5 вращения, установленным на платформе 2 и связанным с планшайбой 4 посредством вала 6 и углового редуктора 7. На периферии планшайбы 4 с возможностью вращения относительно ос-.к, параллельной оси вращения планшайбы 4, установлен стол 8 для закрепления испытываемого изделия 9, при этом ось поворота стола 8 в исходном положении размещена на оси вращения платформы 2. Стол 8 снабжен приводом 10 вращения, закрепленным на планшайбе 4 вблизи оси ее вращения и связанным со столом 8 посредством карданного вала 11 и углового редуктора 12. Планшайба 4 снабжена устройством импульсного поворота (фиг.1), включающим груз 13, установленный в радиальных направляющих 14, выполненных на противоположной столу 8 стороне планшайбы 4, установленные соосно радиальным направляющим 14 выталкивающие пружины 15, и механизм для преобразования поступательного перемещения груза 13 во вращательное движение планшайбы 4, включающий поводок 16, закрепленный на грузе 13 и введенный во взаимодействие с пазом криволинейной направляющей 17, закрепленной на платформе 2. В донной части груза 13 выполнено коническое отверстие 18 для ввода стопора 19, верхняя часть которого выполнена под конус, соответствующий отверстию 18. Стопор 19 установлен в полом стакане 20, закрепленном на диаметрально противоположной столу 8 стороне планшайбы 4, и поджат пружиной 21 (фиг.5). В исходном положении стопор 19 опущен вниз (фиг.5) и упирается, в скобу 22, установленную в направляющих 14 и поджимаемую к ограничителю 23 хода скобы, установленному на планшайбе 4, упругим элементом 24, установленным на периферии радиальных направляющих 14. Планшайба 4 в исходном положении (ось стола 8 находится на оси вращения платформы 2) фиксируется средствами фиксации, включающими отверстие 25 (фиг.1), выполненное на планшайбе 4, введенный в это отверстие шток 26, управляемый электромагнитом 27, закрепленным на платформе 2 по оси отверстия 25. Съем и передача измерительной и управляющей информации осуществляется посредством токосъемника 28. Механизм преобразования поступательного движения перемещения груза 13 во вращательное движение планшайбы 4 может быть выполнен (фиг.2) в виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, а винт 29 установлен с возможностью вращения на планшайбе 4 и зафиксирован от осевого перемещения, и конической передачи, одно из колес 30 которой закреплено на винте, а второе 31 - на платформе 2 по оси вращения планшайбы. На платформе 2 выполнено устройство торможения планшайбы, включающее шкив 32, закрепленный на валу планшайбы 4, пружи; ну 33, один конец которой закреплен на платформе 2, а второй - связан посредством гибкой связи 34 (троса) со шкивом 32. Длина гибкой связи имеет избыток, обеспечивающий растяжение пружины 33 при углах поворота планшайбы 4 более 110°.

Стенд может быть снабжен устройством стабилизации угловой скорости платформы (фиг.2), включающим установленные на платформе 2 симметрично относительно оси ее вращения радиальные направляю0 щие 35, в которых установлены грузы 36, поджимаемые к центру вращения платформы 2 пружинами 37. Средства стабилизации угловой скорости платформы размещены в герметичной емкости (не показана), запол5 ненной вязкой жидкостью для уменьшения частоты и демпфирования собственных колебаний грузов 37.

Стенд работает следующим образом. Испытуемое изделие 9 закрепляется на

0 столе 8, планшайба 4 устанавливается таким образом, чтобы ось стола 8 находилась на оси вращения платформы 2. При этом груз 13 подводится к оси планшайбы 4, поводок 16 вводится в паз криволинейной на5 правляющей 17, а пружины 15 растягивают. Стопор 19 опускается в полом стакане 20 и закрывается скобой 22, как показано на фиг.6. Шток 25 вводится в отверстие 25 планшайбы 4. Таким образом, в исходном

0 положении планшайба 4 неуравновешена относительно своей оси за счет размещения центра масс груза 13 вблизи оси ее вращения, а центра масс стола 8 с изделием 9, редуктора 12 с приводом 10 на периферии

5 планшайбы 4.

Платформа 2 раскручивается до заданной угловой скорости, которая в дальнейшем поддерживается постоянной. Опускается шток 26, освобождая планшай0 бу 4. Под действием центробежных сил и сил выталкивания пружин 15 груз 13 начинает перемещаться к периферии планшайбы 4. Взаимодействующий при этом с пазом 17 криволинейной направляющей поводок 16

5 обеспечивает регламентированное перемещение груза 13 на планшайбе и угловое двп- жение планшайбы относительно платформы. За счет действия центробежных сил на стол 8 с изделием 9 планшайба

0 ускоренно поворачивается. При этом на изделие 9 воздействует линейное ускорение с крутым передним фронтом. После выхода поводка 16 из направляющей 17 (или схода груза 13 с винта 29 фиг.2) груз 13 поддейст5 вием центробежных, инерционных сил и сил выталкивания пружин отодвигает скобу 22, при этом упругий элемент 24 деформируется, стопор 19 поднимается под действием пружины 21, попадает в отверстие 18 в донной части груза, и фиксирует последний на

планшайбе 4. Планшайба 4 уравновешивается относительно своей оси вращения. Далее планшайба 4 продолжает поворачиваться по инерции, при этом направляющая 17 (фиг.1) находится вне зоны взаимодействия с поводком 16. При повороте планшайбы на угол более 110° гибкий трос 34 наматывается на шкив 32, выбирает избыток длины и растягивает пружины 33, обеспечивая эффективное торможение планшайбы, которая дополнительно затормаживается крутящим моментом привода 5, После торможения планшайбы ее угол поворота не превышает 140°. Далее программно изменяют радиус вращения изделия 9 посредством поворота планшайбы 4 только приводом 5 в диапазоне ее углов поворота 0-110°. Одновременно изделие 9 посредством поворота стола 8 приводом 10 по заданной программе ориентируют относительно вектора абсолютного ускорения, обеспечивая получение требуемых его проекций на две взаимно перпендикулярные оси, связанные с изделием.

Использование устройства для импульсного поворота планшайбы позволяет увеличить интенсивность нарастания заданного испытательного воздействия. За счет регламентированных перемещений груза на планшайбе, а планшайбы на платформе повышается точность воспроизведе- ния переднего фронта нарастания испытательного воздействия. Интенсивность нарастания переднего фронта линейных ускорений можно в широких пределах варьировать изменением частоты вращения платформы, массой груза (в наиболее общем случае часть массы груза перед испытаниями может фиксироваться на периферии планшайбы), формой огибающей криволинейной направляющей платформы (ее параметрами) или параметрами винта.

По сравнению с известным снижаются энергозатраты на ускоренный поворот планшайбы, так как роль разгонного устройства выполняет стол с изделием, неуравно- вешенные в начале испытания относительно оси вращения планшайбы,

Формула изобретения

1, Стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, содержащий платформу с приводом вращения, планшайбу, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, закрепленный на платформе привод вращения планшайбы, размещенный на периферии планшайбы стол для закрепления испытуемого изделия, фиксатор для удержания планшайбы в исходном положении и устройство для импульсного поворота планшайбы, включающее установленный на ней с возможностью перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, о т- личающийся тем, что, с целью

расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения интенсивности на- растания линейного ускорения, груз установлен на планшайбе с возможностью радиального перемещения в направлении,

противоположном столу, устройство снабжено механизмом для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы и установленными на последней средствами для

фиксации груза в конце его перемещения, при этом груз и стол расположены по разные стпроны от оси вращения планшайбы.

2.Стенд по п. 1, о т л ичающийся тем, что механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы выполнено в виде закрепленного на грузе поводка и связанной с платформой криволинейной направляющей для перемещения по ней поводка на заданном угле разгона планшайбы, а груз подпружинен в направлении перемещения.

3.Стенд по п.1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение, планшайбы выполнен в виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, а винт зафиксирован на планшайбе от осевого перемещения, и конической передачи, одно из колес которой закреплено на винте, а второе на платформе по оси вращения планшайбы, при этом длина нарезки винта выбрана из условия выхода груза из зацепления с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона.

4.Стечд по пп.1 и 3, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что он снабжен устройством для стабилизации угловой скорости платформы, выполненным в виде двух грузов равной массы, установленных на платформе с возможностью радиального перемещения под действием центробежных сил по разные стороны от оси вращения платформы и

подпружиненных к оси вращения, и закрепленной на платформе и заполненной жидкостью емкости, в которой разменяны грузы.

N CO

со

N T Is

Г / . .

ЯЫ I //I

Г//1 LL Ј1 91 SI

г

1 гпф

щ-гттгтт

}Ј oi а к и z/ я t

Xj

л

Ј$

J J Ю O) O)

to

/

Si

N

Изобретение относится к технике динамических испытаний изделий. Целью изо- бретеьия является расширение эксплуатационных возможностей за счет увеличения интенсивности нарастания линейных ускорений. Стенд содержит платформу с приводом вращения, планшайбу, привод вращения планшайбы, стол для закрепления испытуемого изделия и устройство для импульсного поворота планшайбы. Последнее включает груз, установленный на планшайбе с возможностью радиального перемещения, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы и средства для фиксации груза в конца его перемещения, Груз и стол расположены по разные стороны от оси вращения планшайбы. Под действием центробежных сил, возникающих при вращении платформы, груз перемещается к периферии планшайбы, которая ускоренно поворачивается. При этом на изделие воздействует линейное ускорение с крутым передним фронтом. 3 з.п. ф-лы, 8 ил. СО с

Фиг. 7

Фиг.8