Стэнд для вибрационных и ударных испытаний Советский патент 1944 года по МПК G01M7/00 

Предлагаемый стенд предназначен для испытания машин, аппаратов и других конструкций,работающих в условиях вибрациониого и ударного режимов, с целью выявления влияния инерционных усилий на, работоепоссбность и динамическую прочность Hx,ai также с целью выявления деталей, собстен«ая частота которых лежит в зоне частот возмущающих колебаний.

В стенде применена платформа, установленная на подвесках и триводимЗЯ в колебательное движение. Основной отличительной особенностью предложенного стенда яв.ляется то, что качающиеся опоры, расположенные со стороны привода выполнены в ввде неравноплечего коленчатого рычага, на: короткое плечо которого опёрта платформа, а длинное служит для сообщения колебаний платформе, с целью уменьшения износа трущихся частей стенда.

На чертеже фиг. 1 изображает примерную форму выполнения пред.ложенного стенда - боковой вид с частичным разрезом, фиг. 2 - то же в плане, фиг. 3-вид спереди, фиг. 4 и 5 - детали.

Вибрационный стенд состоит из подвижной Т1латфо1рмъ1 1 и при водного механизма. Конструкции, под.лежащие испытанию, закрепляются

в переставных салазках 2 с похющью болтов, закладываемых в Т-образные пазы. Расстояние между осями салазок устанавливается в соответстви.и с размерами испытуемых объектов и фиксируется болтами 3, предохранёнными от самопроизвольного отвинчиваш1 я контргайками 4.

С одной стороны платформа опирается на простые качающиеся стойки 5, а с другой стороны - на неравноплечие коленчатые рычаги 6. Эти рычаги прикреплены к станине при помощи шарниров 15. Платформа 1 соединена с коротким плечом каждого из рычагов 6 щарнирами 14 при ПОМОЩИ Z-образных подвесок. Благодаря такой форме подвесок, линия действия возмущающей силы приближена к центру тяжести испытуемого объекта, что сказывается «а уменьшении нагрузки на опоры.

AloTOp, служащий для сообщения колебаний платформе, устанавливается на отдельном фундаменте, изолированном от основ-ного. Главный вал 7 соединяется с приводным мотором 8 при помощи специально стержневой упругой муфты 9 высокой податливости, хорошо копленоИрующей параллельные и углоч&ые сМвщения валов, а также в значительной .мере защищающей (мотор

ст возникающих в машине вя-браций и ударов. Для сглаживания «еравно мерности нагрузки и обеспечения плавности хода главный вал снабжён маховнком 10, конструктивно объединён1ным с упругой муфтой. Главный вал имеет три опары, представля ощие собой |роликовые подшипники 11, причём -крайние подшипники, условия работы которых легче, чеМ среднего подшипника, выбраны соответственно меньшими. В промежутках между С510pa.Min 11 главного вала 7 помешены стальны е калёные кулачки 12 и 13, осуш,ествляющие, в; зависимости от установки, гармонические колебания или удары. Кулачки 12, служаш,ие для осушествления плавных колебаний, вы полнены в виде эксцентрика. Ось его |смеш,ена по отношению к оси главного вала на величииу, определяемую амплитудой гармонических колебаний. Кулачки 13, служашие для осушествления колебаний с ударами, выполнены в виде полудисков, центр кривизны которых также смеСцён относительно оси врашения главного вала. Конструктивно кулачки обоих типов помещены на одной втулке, поэтому перестановка их производится одновременно. После соответствующей, установки кулачки закрепляются пэтайньрми стопорными винтами, предохраняющими их от аксиального смещения в процессе работы.

Применение коленчатых рычагов 6 позволяет снизить значение фактора износа деталей стенда до практически приемлемой величины. Действительпо, при применении об ычиог о к р ив о щип н о- щ ату п но г о привода давления па вай и палец кривошипа определяаиСь бы колеблющейся массой, амплитудой и частотой, равпой числу оборотов вала кривоши1па. В случа1е возрастания величины этих . факторов одновременно ДОСТИГЛИ1 бы максимума нагруз ки.и окружная скорость навале и пашьце кривошипа, что С01пря1жено с ускоренным износом. Применением коленчатых рычагов: этот педостаток в значительной мере устраняется. Главный вал, 7, у которого

окружная скорость па опорных шейках сравнительно велика, воспринидгает в несколько раз меньшее усилие, чем оси 14 и 15, окружная скорость которых относительно втулок рычагов 6 мала из-за малого угла качания последних.

Благодаря Z-o6pa3Hoii форме подвесок платформы, линия действия воз.мущающей силы приближается к центру тяжести испытуемого объекта, что сказывается на уменьшении нагрузки на опоры.

Роль квазиупругой силы в колебляЕОщейся системе исполняют сменные спиральные пружины 16 и 17. нажимающие па концы рычагов 6. Пружины насажены на фасонньп стержень 18, снабжённый у конпсв нарезкой и прикреплённый шарнирно к фундаментной раме 19. Pei лирование предварительного- сжатия пружин производится гайка-ми 20 и 91.

При в-озбуждении гармонических колебаний эксцентрики кулаков 13 воздействуют на посаженные па осях 22 ры-чагов 6 ролики 23, в основном состоящие из роликового по-дшипн-ика: 24 с насаженным на него стальным ко-леном и шлифованным ободо-.м 25.

Характеристика пружин 16 и 17 обеспечивает возможность настрснки системы в резонанс с частото| 1 возмущающей силы, че.м- дс-стигаются оптимальные условия колебаний, при которых затрата энергии минимальна.

Для выполнения ударных испытаний каждый из рычагов 6 снабжён калёными упорами 26. Вследствие повыщенного изно:са этих деталей, предусмотрена: их лёгкая замена.

При удар-ном режиме испытаний вращающи-еся совместно с главным валом 7 ударные кулаки, возде)ствуя на упоры 26 рычагов 6, нагружают верхние пружины 16 и освобождают нижние 17. Удар происходит после срыва упоров с кулако-в и осуществляется за счёт накопд-енной верхней пружиноГ энергии. Здесь возможны два c:iyчая. В первом - основную энергию уда,ра -поглощают нижние пружины, остальная часть гасится деревянным буфером 27, Максимальное ускорелие возникает в момент срыва упоров 26 с кулаков 13. Во втором случае - основную энергию поглощает буфер 27 и ускорение достнгает максиму1ма после соприкосновения рьгчагов 6 С буфером 27 в лШМент отдачи. Вибрационная нагрузка дружин- 16 и 17 со временем может привести к их пололже вследствие усталости, что связано с опасностью для обслуживающего персонала. Учитывая это обстоятельство, для пружин -предусмотрены специальные защитные кожухи 28. Механизм вибрационного стенда смонтирован на жёсткой сварно-й раме 19, прочно заделываемо в массивный фундамент 29.

Настройка стенда заключается в созда нии условий для выполнения системой строго га,рМонических колебаний наперёд заданной частоты и амплитуды или периодических ударов с онределённым, кратковременно действующим, ускорением. В первом случае возможны два варианта настройки. При длительных и однообразных испытаниях, во избежание излКШнего расхода энергии и повышенного износа, деталей приводного механизма, рекомендуется резонансная настройка. Резонансная ьастройка заключается в получении совпадения собственной частоты колебан)ий системы с частотой возмутцающей силы. Так как частота свободных колебаний системы является функцией колеблющейся ;accы и характеристики восстанавливающе силы, то резонасная настройка может быть достигнута или за счёт изменения колеблющейся л1ассы (например, дополнительным баластОМ) или (что предпочтительней) - за счёт изменения характеристическо-й постоянной сниральных пружин.

При разнообразных и кратковременных испытаниях допустима полужёсткая настройка, заключающаяся; в том, что затяжку нижних пружин значительно ос;1абляют, сравнительно с затяжкой верхних гарантируя тем( самым непрерывное соприкосновение ролика с кулако1М1 за счёт разности нажатия пружин. Критерием для прекращения дальнейшего ослабления нижней пружины является исчезновение биений и устанОВление строго гармонических колебаний. Изменение амплитуды колебаний о;существляется путём замены кулаков. Переход с вибрационного режима иснытаний па ударныГ, и наоборот, легко- достигается перемещением кулаков на главном валу.

Для испытания машин и аппаратов их можно устанавливать или в рабочем полол енпи, или таким образом, чтобы направление действ ш инерционных усилий совпадало с наиболее уязвимым для испытуемо го объекта направлением. Весьма желательно, чтобы оба положения совпадали. В тех случаях, когда спытуемый объект не может быть установлен непосредственно на салазках ПОДВИЖНО платформы, возможно применение вспомогательных угольников. Серьёзное вн1имание необходпмо обратить на жёсткость этих угольн-иков, чтобы их собственные колебания не искажали результатов испытаний.

Проверка соответствия вибрационного режима техн ческим условиял( прО 13вод тся впбpoгpaфo. Величина ускорения при ударно. режиме определяется акселерометром, устанавливаемым возможно ближе к испытуемому объекту.

Предмет п з о б р е т е н i я

1.Стенд для вибрац юнных и ударных спытаний, платформа которого установлена на качающ хся опорах, о т л и ч а О щ и и с я тем. что, с целью уменьшен 1я износа детале стенда, опОры, расположенные со стороны привода, выполнены в виде неравноплечих коленчатых рычагов 6, naj короткие плечи которых 0пёрта платформа, а - связаны с 1р водол1 для сообще 111я колебании платформе.

2.OopN a выполне 1 я стенда по п. 1, о т л и ч а 0 щ а я с я тем, что платформа опёрта на коленчаты рычаги 6 при -помощ Z-образных подвесок, с целью пр;ибл жения линии действия возмущающих к центру тяжест) испытуемой конструкции.

Фиг. 1

Фиг. 3

/V i

Э ,

JS