Испытательный стенд Советский патент 1992 года по МПК G01C25/00 

Изобретение относится к приборостроению, в частности к стендовой аппаратуре, предназначенной для испытания приборов, чувствительных к изменению углового положения.

Известно устройство, содержащее основание, внешнюю раму, установленную на основании с возможностью поворота, внутреннюю раму, установленную на наружной раме с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной к оси поворота внешней рамы, и червячные приводы, каждый из которых снабжен ограничителем угла поворота червяка.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является испытательный стенд, содержащий основание, наружную и внутреннюю рамы, измерители углового положения рам и электроприводы с червячными парами на выходах.

Указанный стенд также имеет низкую точность позиционирования. Этот недостаток обусловлен тем, что электропривод с одним двигателем не может обеспечить сочетание высокой точности отработки рассогласований с большой скоростью перемещений из одного углового положения в другое, а также тем, что по окончании приведения рамы в заданное положение рамы совершают несанкционированные угловые перемещения, вызванные воздействием тяжения кабелей, идущих к испытуемому прибору, а также воздействием несбалансированности рам и напряженного состояния элементов привода и опор рам в сочетании со случайными механическими возмущениями со стороны фундамента, на котором установлен стенд.

Целью изобретения является повышение точности путем повышения стабильности сохранения задаваемых им угловых положений за счет исключения из угловых

а

0 JW |N 0

несанкционированных перемещений и за счет повышения точности отработки рассогласований между заданными и фактическими положениями рам.

Указанная цель достигается тем, что в упомянутом стенде каждая рама выполнена с тормозным узлом, выполненным в виде неподвижной конусной втулки и размещенной в ней цапфы, жестко соединенной с соответствующей рамой и выполненной конусной и подпружиненной, червячная пара каждого электропривода выполнена с корпусом установленным на введенных направляющих, выполненных в виде пружинного параллелограмма, и с микрометрическим винтом, установленным параллельно ее оси с возможностью взаимодействия с корпусом, при этом микрометрический винт выполнен с шаговым приводом, датчиком его среднего положения и ограничителем перемещения.

На фиг. 1 представлена схема испытательного стенда; на фиг.2 - схема электропривода испытательного стенда; на фиг.З - датчик исходного (среднего) положения микрометрического винта (разрез А-А на фиг.2); на фиг.4 - схема соединений блоков системы управления положением наружной рамы испытательного стенда.

В основании 1 (фиг.1), закрепленном на фундаменте 2 (средства для горизонтирова- ния стенда и крепления его к фундаменту на фигурах не показаны), установлена наружная рама 3 с двумя цапфами; конусной 4 и цилиндрической 5, образующими горизонтальную ось вращения вокруг основания К Конусная цапфа располагается в конусной втулке 6 основания 1 и прижата к ней с постоянным осевым усилием, создаваемым пружиной 7, В наружной раме 3 установлена внутренняя рама 8 с двумя цапфами 9 и О образующими ось вращения относительно наружной рамы, перпендикулярную к оси вращения наружной рамы 4 в основании 1. Цапфы 9 (конусная) и 10 (цилиндрическая) расположены в соответствующих втулках 11 и 12. Цапфа 9 прижата к поверхности втулки 11с постоянным осевым усилием, создаваемым пружиной 13.

На наружной раме закреплено червячное колесо 14, состоящее в зацеплении с червяком 15, являющимся выходным звеном электропривода 16. На внутренней раме закреплено червячное колесо 17, состоящее в зацеплении с червяком 18. являющимся выходным звеном электропривода 19.

Конструкция электроприводов 16 и 19 (фиг.2) одинакова Вал двигателя постоянного тока 20 зубчатыми колесами соединен

с плавающей муфтой 21, ведомая часть которой закреплена на валу червяка 15. Муфта выполнена с возможностью осевых перемещений ее ведомой части. Вал червяка 15

установлен в корпусе 22 на подшипниках 23. Корпус 22 установлен на подвеске, состоящей из двух параллельных брусьев 24, соединяющих его с основанием стенда Брусья имеют упругие перемычки 25 у мест

0 заделки их в корпусе 22 и в основании 1. Корпус 22 и брусья 24 с упругими перемычками, закрепленные на основании 1 (для внутренней рамы - закрепленные на наружной раме), образуют пружинный паралле5 лограмм, обеспечивающий возможность поступательных перемещений червяка 15 (для внутренней рамы - 18). Вал шагового двигателя 26 зубчатыми колесами соединен с валиком 27, который одним концом уста0 новлен в основании 1 с возможностью вращения в подшипниках 28. Другой конец валика 27 имеет микрометрическую резьбу, свинченную с резьбовым отверстием 29 корпуса 22, соосным с червяком 15. Пружи5 на 30 создает осевое усилие, достаточное для выборки осевого люфта в резьбовом соединении микрометрического винта 27 с корпусом 22, при любом направлении вращения винта.

0 Датчик исходного (среднего) положения микрометрического винта 27 представляет собой микропереключатель 31, срабатывающий в среднем положении микрометрического винта с помощью рычага 32 с роликом,

5 под воздействием заходной части нитки резьбы (фиг.З). На валике 27 закреплены кольцо 33 с выступами 34, а на корпусе 22 - выступы 35, которые вместе с микрометрическим винтом образуют винтовой ограни0 читель вращения. На основании 1 (фиг.1) установлен измеритель углового положения 36 наружной рамы, валик которого соединен с наружной рамой 3. На наружной раме 3 закреплен измеритель углового положе5 ния 37 внутренней рамы, валик которого соединен с внутренней рамой 8. Измеритель угловых перемещений 36 (фиг.4) электрически соединен с блоком преобразования и формирования импульсов 38. который в

0 свою очередь соединен с реверсивным счетчиком-индикатором 39. Реверсивный счетчик-индикатор 39 электрически соединен с блоком сравнения и управления 40, который имеет электрическую связь с программным

5 устройством 41. Блок сравнения и управления 40 имеет еще две электрические связи: с блоком питания 42 и генератором импульсов 43. Блок питания 42 электрически соединен с двигателем постоянного тока 44, а генератор импульсов 43 электрически соединен с шаговым двигателем 26. Шаговый двигатель 26 механически соединен с микрометрическим винтом 27. Микрометрический винт 27 и двигатель постоянного тока 44 соединены механически с червяком 15, который механически соединен с наружной рамой 3. Кроме того, микрометрический винт 27 механически соединен с датчиком исходного (среднего) положения 31, который электрически соединен с блоком сравнения и управления 40 и генератором импульсов 43. Задатчик исходной точки 46, предназначенный для согласования исходного положения наружной рамы с нулевым положением измерителя угловых перемещений 36, соединен электрически с реверсивным счетчиком-индикатором 39.

Схема соединений блоков-системы управления положением внутренней рамы испытательного стенда аналогична описанной схеме,

Описанный испытательный стенд работает следующим образом. Перед началом работы стенд выставляют относительно горизонта и относительно сторон света с помощью задатчика исходной точки 45, согласуют исходное положение наружной рамы и внутренней рамы с нулевым положением измерителей угловых перемещений 36 и 37. Приведение наружной рамы испытательного стенда в заданные положения производится следующим образом: с блока управления 40 по команде программного устройства поступает напряжение на микропереключатель 31, который коммутирует это напряжение на один из входов генератора импульсов 43 соответственно знаку отклонения микрометрического винта от исходного (среднего) положения. Генератор импульсов 43 выдает импульсы на шаговый двигатель 26, последовательность которых соответствует знаку отклонения микрометрического винта от среднего положения. Шаговый двигатель вращает микрометрический винт до тех пор, пока микропереключатель 31 не сработает. При этом блок управления 40 снимает питание с микропереключателя 31 и со входа генератора импульсов 43. Шаговый двигатель 26 останавливается, при этом микрометрический винт находится в исходном (среднем) положении. Информация о значении задаваемого углового положения наружной рамы с программного устройства 41 поступает в блок сравнения и управления 40. В блоке 40 производится сравнение информации о фактическом положении наружной рамы 3, выработанной измерителем углового перемещения 36, блоками 38 и 39 со значением

задаваемого углового положения наружной раме, поступившим с программного устройства 41 и информация о знаке и величине рассогласования поступает в блок питания

42, который подает напряжение на якорь двигателя постоянного тока 44 такой полярности, чтобы двигатель, вращаясь, уменьшил рассогласование. По окончании приведения рамы в заданное положение

двигателем постоянного тока 44 (грубо) блоком сравнения и управления 40 подается напряжение на вход генератора импульсов 43, импульсы которого приводят во вращение шаговый двигатель 26. Шаговый

двигатель 26 приводит во вращение микрометрический винт 27, который, вращаясь, перемещает корпус 22 червяка с ползучей скоростью, дискретно, в положение, при котором рассогласование между заданным по

программе угловым положением наружной рамы и фактическим равно нулю. На этом заканчивается приведение наружной рамы в заданное угловое положение.

Приведение внутренней рамы испытательного стенда в заданные угловые положения производится аналогично.

Эффективность предлагаемого изобретения заключается в повышении точности приведения рам испытательного стенда в

заданные угловые положения, а также в повышении стабильности сохранения заданных угловых положений рам.

Формула изобретения Испытательный стенд, содержащий основание, наружную раму, установленную в опорах основания с возможностью вращения, внутренюю раму, установленную в опорах наружной рамы с возможностью вращения в ней вокруг оси, перпендикулярной оси вращения наружной рамы, измерители углового положения каждой из рам и электроприводы с червячными парами, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, каждая рама выполнена с тормозным узлом, выполненным в виде неподвижной конусной втулки и размещенной в ней цапфы, жестко соединенной с соответствующей рамой и выполненной конусной и подпружиненной, червячная

пара каждого электропривода выполнена с корпусом, установленным на введенных направляющих, выполненных в виде пружинного параллелограмма, и с микрометрическим винтом, установленным

параллельно ее оси с возможностью взаимодействия с корпусом, при этом микрометрический винт выполнен с шаговым приводом, датчиком его среднего положения и ограничителем перемещения.

(Ј

CM

со о

О

f9Ј

fl

J/

20

Использование: приборостроение, для испытаний приборов, чувствительных к изменению углового положения. Сущность изобретения: в устройство введены постоянно действующие тормозные узлы 4 и 6, 9 и 11, совмещенные с конусными подшипниковыми опорами скольжения, я электропривод каждой рамы стенда 16 и 19 снабжен шаговым винтовым приводом 26, 27 осе&ых перемещений корпуса червяка 22 выходной червячной пары 5 и 14, датчиком среднего положения 3 микрометрического винта 27 и ограничителем его перемещения 34 и 35 4 ил.

фиг.З