Центрифуга Советский патент 1975 года по МПК G01P21/00 

1

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть применено при тарировке акселерометров, а также при испытаниях приборов на воздействие перегрузок.

Известные центрифуги, содержащие привод, плечи ротора с остовом и обшивкой обтекателя и систему управления, не могут широко регулировать процесс торможения, в то время как часто возникает необходимость резкого торможения, например в аварийных ситуациях.

Предлагаемая центрифуга отличается от известных тем, что она снабжена пьезоэлектрическими вибраторами, установленными на каждом ллече ротора между остовом и обшивкой обтекателя и соединенными с системой управления.

Эти отличия позволяют уменьшить время торможения и увеличить пределы регулировки процесса торможения.

На чертеже изображена описываемая центрифуга.

В стальном корпусе 1 установлен вал 2, приводимый во вращение электромеханическим приводом 3. К верхней части вала 2 крепятся плечи ротора центрифуги 4.

Плечи ротора центрифуги 4 выполнены в виде прочного остова 5, покрытого снаружи обшивкой 6, образуя обтекатель для уменьшения сопротивления воздушной струе. На концах плеч 4 установлены площадки 7 для крепления испытуемых объектов.

Над валом 2 установлен токосъемник 8. На передней кромке к остову каждого плеча ротора 4 прикреплены пьезоэлектрические вибраторы 9, на свободные концы которых посажена лобовая часть обшивки обтекателя 10, освобожденная от крепления к остову 5. Электроды 11 пьезоэлектрических вибраторов 9 соединены с электрическими преобразователями 12, которые подключены к системе управления 13.

Центрифуга работает следующим образом.

Перед пуском центрифуги в аэростатические подшипники подают сжатый воздух (5- 7 атм). Ротор центрифуги 4 под действием сжатого воздуха отделяется от статора и удерживается на воздушной подушке (зазор 10-15 мкм).

После установления воздушного режима аэростатических подшипников (давления и расхода) включают напряжение на электромеханический привод 3 центрифуги. Благодаря воздушной подушке трение в подшипниках и момент трогания весьма малы, вследствие чего ротор быстро набирает заданную угловую скорость. При достижении заданной угловой скорости вращения включается автоматическая система синхронизации, обеспечиваюшая постоянство оборотов.

После испытания объекта на действие центробежных нагрузок напряжение с электромеханического привода 3 снимается и ротор центрифуги останавливается на самоходе.

Время остановки ротора центрифуги из-за большого кинетического момента и малого момента трения в подшипниках очень велико (20-40 мин). Ротор останавливается в основном за счет момента сопротивления нлеч ротора о воздух.

Ротор центрифуги тормозят и останавливают с помощью электропривода. Однако большая разница моментов плеч и оси центрифуги способствует образованию значительных крутильных моментов, что может привести к необратимым деформациям или при больших тормозных моментах на оси к цовреждению узлов ротора.

Для дополнительного (тормозящего) момента сопротивления воздушной среды лобовую обшивку обтекателя нлеч центрифуги приводят в колебательное движение относительно остова плеч.

Обшивка обтекателя, двигаясь в направлении против движения воздушной среды со скоростыо, близкой к скорости звука, встречает большое сонротнвлеиие (близкое к сопротивлению струи жидкости), что приводит к образованию значительного тормозящего момента.

При подаче сигиала на торможение система управления 13 включает электрические преобразователи 12, с которых подаются электрические сигналы на электроды 11. Вибраторы 9 в силу обратного пьезоэлектрического эффекта деформируются в соответствии с поданными электрическими сигналами. Выбирается деформация но длине стержней. Такая деформация обеспечивает перемещение лобовой части обшивки обтекателя в направлении движения.

Форма подаваемых электрических сигналов

обусловливает параметры движения стержней, а, следовательно, и лобовой части обшивки.

Электрические сигналы выбраны в виде трапецеидальных импульсов с крутым передним фронтом и пологим задним.

Передний фронт импульса обеспечивает скорость продвижепия вперед. Устанавливая крутизпу переднего фронта имлульса, можно обеспечить очень широкий диапазон регулирования скорости - от О до скорости звука.

Асимметричная вибрация стержней и соответственно лобовой части обшивки плеч создает момент сил, направленный против момента движения, что вызывает тормол ение ротора центрифуги.

Меняя электрические параметры преобразователей, можно весьма точно регулировать как процесс торможения ротора, так и процесс регулирования скорости вращения.

Распределением стержней но плечам ротора можно добнться высокой симметрии силового воздействия на параметры движения, что позволяет обеспечивать быструю («мгновенную) и мягкую остановку ротора.

Кроме того, это нозволит сохранить динамическую устойчивость конструкции в аварийных режимах работы (например, при с ЗЫ15е полезного груза с одного из плеч ротора).

Пред м е г и з обре т е и и я

Пептрифуга, содержащая привод, плечи ротора с остовом л обшивкой обтекателя н систему управления, отличающаяся тем, что, с целью увеличения нределов регулировки процесса торможения и уменьшения времени торможения центрифуги, она снабжена пьезоэлектрическими вибраторами, установленными на каждом плече ротора между остовом и обшивкой обтекателя и соединенными с системой управления.

r,

J y///y/zzzz//x7////////////////////y/////////////// 12 5 13

i i iS

V //9 9 Ю / S 6 / /