СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНЫХ УСКОРЕНИЙ Советский патент 2006 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, и может быть использовано для калибровки датчиков ускорения.

Известен стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения (авт. св. 636949), содержащий платформу с приводом ее вращения, маятник, ось поворота которого параллельна оси вращения платформы и расположена на ее периферии, стол для крепления испытуемого изделия, установленный на конце маятника на расстоянии от оси поворота, равном расстоянию между последней и осью вращения платформы, и фиксатор для удержания маятника со столом в исходном радиальном положении в направлении к оси вращения платформы. Стол жестко закреплен на маятнике, а фиксатор взаимодействует с маятником.

Недостатком известного стенда является то, что процесс испытания изделий производится воздействием на него импульса ускорения симметричной формы, так как движение маятника, на конце которого расположен стол с испытуемым изделием, совершает колебательное движение относительно своей оси под действием инерционных сил, первый полупериод которого симметричен полупериоду второму, в то время когда необходимо воспроизвести условия работы изделий максимально приближенные к реальным, где преобладают нагрузки асимметричной формы.

Наиболее близкий к предлагаемому по технической сущности является стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения (авт.св. №977973), содержащий платформу с приводом ее вращения, маятник, ось поворота которого параллельна оси вращения платформы и расположена на ее периферии, стол для крепления испытуемого изделия, установленный на конце маятника на расстоянии от его оси поворота, равном расстоянию между последней и осью вращения платформы, и фиксатор для удержания маятника со столом в исходном радиальном положении в направлении к оси вращения платформы, причем стол установлен на маятнике через подшипниковый узел, а фиксатор установлен с возможностью взаимодействия непосредственно со столом.

Недостатком рассматриваемого стенда является то, что процесс испытания изделия производится воздействием на него импульса ускорения симметричной формы, так как движение маятника, на конце которого расположен стол с испытуемым изделием, совершает колебательное движение относительно своей оси под действием инерционных сил, первый полупериод которого симметричен полупериоду второму, исходя из условия закона сохранения энергии и пренебрегая трением на оси его вращения, в то время, когда необходимо воспроизвести условия работы изделий максимально приближенные к реальным, где преобладают нагрузки асимметричной формы.

Цель предлагаемого изобретения - обеспечение нагружения изделия импульсом ускорения асимметричной формы.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытания изделий на воздействие асимметричного импульса ускорения на оси вращения рабочего маятника установлены дополнительный маятник и два фиксатора вращения, обеспечивающих движение дополнительного маятника относительно рабочего и рабочего маятника относительно ротора (платформы), только в одном заданном направлении.

Предлагаемый стенд позволяет обеспечивать нагружение изделия импульсом ускорения асимметричной формы за счет передачи энергии вращательного движения дополнительного маятника рабочему маятнику в тот момент, когда скорость дополнительного маятника превысит скорость маятника рабочего. Передача энергии вращения производится за счет фиксирования дополнительного маятника относительно рабочего маятника в тот момент, когда скорость дополнительного маятника превысит скорость рабочего маятника, что достигается установкой на оси поворота маятников, фиксаторов, обеспечивающих движение дополнительного маятника относительного рабочего, и рабочего маятника относительно ротора только в одном заданном направлении.

На фиг.1 изображен предлагаемый стенд, разрез. Стенд содержит ротор 1 с приводом 2 его вращения, рабочий 3 и дополнительный 4 маятники, ось поворота 5 которых параллельна оси 6 вращения ротора 1 и расположена на его периферии, фиксатор 7 в виде обгонной муфты, обеспечивающей движение рабочего маятника 3 относительно ротора 1 только в заданном направлении и фиксатор 8 в виде обгонной муфты, обеспечивающей движение дополнительного маятника 4 относительно рабочего маятника 3 только в заданном направлении, расположенные на оси 5 поворота рабочего 3 и дополнительного 4 маятников, стол 9 для крепления испытуемого изделия 10, установленный на конце рабочего маятника 3 на расстоянии от его оси поворота 5, равном расстоянию между последней и осью вращения 6 ротора 1, установленный с возможностью взаимодействия непосредственно со столом 9 фиксатор разгона 11 для удержания дополнительного 4 и рабочего 3 маятников со столом 9 в исходном радиальном положении в направлении к оси вращения 6 ротора 1, привод 12 фиксатора разгона маятников 3,4, причем стол 9 установлен на рабочем маятнике 3 посредством подшипникового узла 13, а изделие 10 располагается на столе 9 таким образом, чтобы центр масс системы "стол-изделия" не совпадал с осью вращения стола 9.

В стенде для испытания изделий на воздействие асимметричного импульса ускорения используется схема системы состоящей из 4-х маятников (фиг.2). В качестве маятника 1 используется ротор 1 (фиг.1), маятника 2 - рабочий маятник 3 (фиг.1), маятника 3 - дополнительный маятник 4 (фиг.1), маятника 4 - стол 9 (фиг.1), на котором расположено испытуемое изделие 5. В шарнире 6 установлены фиксаторы движения маятников 2-3 и 1-2 соответственно, относительно друг друга.

В процессе разгона маятника 1 до необходимой скорости ω_о, в зависимости от требуемой импульсной нагрузки, маятники 2, 3, 4 находятся в исходном положении 1 (фиг.2). При этом маятник 4 зафиксирован в точке 0 таким образом, чтобы изделие 5 в процессе разгона маятника 1 находилось в покое. По достижении маятником 1 необходимой скорости ω_о, маятник 4 расфиксируется, после чего маятники 2, 3 и 4 начинают разгоняться в поле инерционных сил (фиг.2, II), при этом испытуемое изделие 5 нагружается импульсом ускорения. Инерционные характеристики маятников 2 и 3 подбираются таким образом, чтобы периоды их колебательных движений были различны, в результате чего возможны два варианта относительного движения рабочего маятника.

В первом случае инерционные характеристики маятников подобраны таким образом, чтобы период Т₂ колебательного движения рабочего маятника 2 превышал период Т₃ колебательного движения дополнительного маятника 3 (фиг.2а). В этом случае относительная скорость дополнительного маятника 3 возрастает гораздо интенсивнее, чем относительная скорость рабочего маятника 2, что приводит к замыканию фиксатора между ними, так как скорость дополнительного маятника 3 в первой половине периода его относительного движения всегда превышает относительную скорость рабочего маятника 3. После того, как маятники оказываются зафиксированными друг друга посредством фиксатора, они вынуждены совершать относительное движение как единое целое под действием результирующей инерционных сил обоих маятников. В качестве ведущего звена в этом случае выступает дополнительный маятник 3.

Во второй половине периода движения скорость дополнительного маятника 3 падает интенсивнее, чем скорость маятника рабочего 2 (фиг.2а). В некоторый момент второй половины периода движения относительная скорость рабочего маятника 2 превысит относительную скорость дополнительного маятника 3, что приведет к размыканию фиксатора (фиг.2,III) их взаимного движения, то есть после того как дополнительный маятник 3 начнет отставать в своем движении относительно рабочего маятника 2, фиксатор разомкнется и маятники продолжат свой движения только за счет собственных инерционных сил (фиг.2,IV).

Во втором случае инерционные характеристики маятников 2, 3 подбираются таким образом, чтобы период Т₃ колебательного движения дополнительного маятника 3 превышал период Т₂ колебательного движения рабочего маятника 2 (фиг.3а). В этом случае относительная скорость рабочего маятника 2 возрастает гораздо интенсивнее, чем относительная скорость дополнительного маятника 3, в результате чего в первой половине периода относительного движения маятника движутся самостоятельно под действием только собственных сил инерции (фиг.3,II), так как причины замыкании фиксатора движения маятников относительно друг друга отсутствуют.

Во второй половине периода движения скорость рабочего маятника 2 падает интенсивнее, чем скорость маятника дополнительного 3 (фиг.3а), в результате чего в некоторый момент второй половины периода движения относительная скорость дополнительного маятника 3 превысит относительную скорость рабочего маятника 2, что приведет к замыканию фиксатора между ними (фиг.3,III), то есть как только рабочий маятник 2 начнет отставать в своем движении относительно дополнительного маятника 3, они оказываются зафиксированными относительно друг друга посредством фиксатора, и вынуждены совершать относительное движение как единой целое под действием результирующей инерционных сил обоих маятников. В качестве ведущего звена в этом случае выступает дополнительный маятник 3.

По окончании периода движения рабочего маятника 2, в следующий момент времени под действием инерционных сил он будет стремиться двигаться в направлении противоположном заданному относительно маятника 1, что послужит причиной заклинивания фиксатора вращения рабочего маятника 2 относительно маятника 1 (ротора), то есть рабочий маятник 2 с испытуемым изделием 5 окажется в фиксированном положении по окончании периода его движения, до полной остановки маятника 1, так как инерционные силы, действующие на рабочий маятник, обеспечивают заклинивание фиксатора (обгонной муфты), также расположенной в шарнире 6 (фиг.2, 3).

Таким образом, значительное изменение воздействия на рабочий маятник инерционных сил, за счет добавления или удаления некоторой их части в процессе движения рабочего маятника, вносит асимметрию в закон его относительного движения, а следовательно, и в закон изменения ускорения относительного движения рабочего маятника совместно с изделием.

Для получения закона изменения ускорения движения рабочего маятника совместно с изделием различной асимметричной формы возможно применение нескольких дополнительных маятников, расположенных на одной оси с рабочим и соединенных с ним посредством фиксаторов, которые выполнены в виде механизмов обеспечивающих движение дополнительных маятников относительно маятника рабочего в одном заданном направлении. Дополнительные маятники выступают как звенья, поочередно ведущие рабочий маятник на определенных участках его пути.

Стенд для испытания изделий на воздействие асимметричного импульса ускорения (фиг.1), выполненный но 4-х маятниковой схеме, работает следующим образом.

Перед началом испытаний стол 9 удерживают фиксатором разгона маятников 11 на оси вращения 6 ротора 1. При этом дополнительный маятник 4 также находится в фиксированном положении, так как его движение с одной стороны ограничено фиксатором разгона 11, с другой стороны через фиксатор (обгонную муфту) 8 посредством зафиксированного рабочего маятника 3. Затем разгоняют ротор 1 до требуемой скорости, при этом стол 9 с испытуемым изделием 10 остаются неподвижными благодаря наличию подшипникового узла 13. По достижении ротором 1 требуемой скорости вращения фиксатор разгона 11 освобождает стол 9 с рабочим маятником 3, которые начинают разгоняться в поле инерционных сил. Инерционные характеристики маятников и ротора в рассматриваемом случае подбираются таким образом, чтобы период Т₃ колебательного движения дополнительного маятника 4 превышал период Т₂ колебательного движения рабочего маятника 3 (фиг.3а). В этом случае относительная скорость рабочего маятника 3 возрастает гораздо интенсивнее, чем относительная скорость дополнительного маятника 4, в результате чего в первой половине периода относительного движения маятники движутся самостоятельно под действием только собственных сил инерции, так как причины замыкания фиксатора 8 (обгонной муфты) отсутствуют, и дополнительный маятник 4 с началом движения рабочего маятника 3 также начинает разгоняться в поле инерционных сил.

Во второй половине периода движения скорость рабочего маятника

3 падает интенсивнее, чем скорость маятника дополнительного 4 (фиг.3а), в результате чего в некоторый момент движения относительная скорость дополнительного маятника 4 превысит относительную скорость рабочего маятника 3, что приведет к замыканию фиксатора 8 (обгонной муфты) между ними, после чего рабочий и дополнительный маятники вынуждены совершать относительное движение как единое целое под действием результирующей инерционных сил обоих маятников. В качестве ведущего звена в рассматриваемом случае выступает дополнительный маятник 4. По окончании периода движения рабочего маятника 3, фиксатор 7 в виде обгонной муфты зафиксирует рабочий маятник 3 относительно ротора 1 в положении, когда на изделие 10 действуют несущественные инерционные нагрузки.

Предлагаемый стенд позволяет обеспечивать нагружение изделия импульсом ускорения асимметричной формы добавлением или удалением некоторой части инерционных сил действующих на рабочий маятник с изделием в процессе их движения, что вносит асимметрию в законы изменения перемещения скорости и ускорения движения изделия.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, и может быть использовано для калибровки датчиков ускорения. Сущность: стенд содержит ротор, установленный на роторе маятник, обгонную муфту, фиксатор для удержания маятника в исходном радиальном положении в направлении к оси вращения ротора, стол для установки испытуемого изделия. Кроме того, стенд снабжен дополнительным маятником, установленным на оси вращения основного маятника, и дополнительной обгонной муфтой. При этом дополнительная обгонная муфта соединяет дополнительный маятник с осью вращения основного маятника с возможностью вращения дополнительного маятника относительно основного в том же направлении, что и вращение основного маятника относительно ротора. Кроме того, маятники имеют различные моменты инерции. Технический результат: расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения однократного импульса ускорения асимметричной формы. 3 ил.

Стенд для испытания изделий на воздействие импульсных ускорений, содержащий ротор, установленный на роторе маятник, ось вращения которого параллельна оси вращения ротора, обгонную муфту, соединяющую ось вращения маятника с ротором, фиксатор для удержания маятника в исходном радиальном положении в направлении к оси вращения ротора, стол для установки испытуемого изделия, размешенный на свободном конце маятника по оси вращения ротора, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения однократного импульса ускорения асимметричной формы, он снабжен дополнительным маятником, установленным на оси вращения основного маятника и дополнительной обгонной муфтой, соединяющей дополнительный маятник с осью вращения основного маятника с возможностью вращения дополнительного маятника относительно основного в том же направлении, что и вращение основного маятника относительно ротора, при этом маятники имеют различные моменты инерции.