стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСА УСКОРЕНИЯ, содержащий установленный на основании маховик с приводом, планшайбу, установленную на периферии маховика с возможностью поворота относительно оси, параллельной его оси вращения, привод поворота планшайбы, включающий установленный на маховике двигатель, связанный с планшайбой через редуктор, инерционный механизм и систему управления, и диаметрально противоположно установленные на планшайбе столы для закрепления испытуемого изделия и его весового макета, снабженные общим приводом их поворота, размещенным на планшайбе, отличающийся тем, что инерционный механизм образован двумя платформами, которые установлены на периферии маховика в корпусе одна над другой с возможностью вращения вокруг общей оси, параллельной оси поворота планшайбы и лежащей в одной плоскости с осями вращения маховика и планшайбы, и выполнены каждая с диаметральными направляющими, расположенными поперечно к плоскости осей вращения платформ и планшайб, двумя симметрично расположенными относительно оси вращения платформ грузами, каждый из которых установлен на индивидуальной платформе с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих, устройством для перемещения грузов во взаимно противоположных направлениях, включающим индивидуальную для каждого груза цепь, приводное колесо цепи, вал которого установлен с возможностью вращения в осевом отверстии платформы, и установленный на маховике управляемый реверсивный двигатель, связанный с валами приводных колес цепей конической зубчатой передачей, платформы кинематически связаны с планшайбой посредством выполненных по периметру платформ зубчатых венцов и установленных на одном валу, ось которого лежит в плоскости осей вращения платформ и планшайбы, конических зубчатых колес, одно из которых находится в зацеплении с зубчатыми венцами платформ, а другое - с колесом редуктора, а система управления приводом поворота планшайбы включает задатчик и датчик углового положения планшайбы, первый элемент сравнения, к входам которого подключены упомянутые задатчик и датчик, первый усилитель, подключенный к выходу первого элемента сравнения и включенный в цепь питания двигателя, датчик положения грузов относительно оси вращения платформ, второй элемент сравнения, к входам которого подключены выходы датчика положения грузов и первого элемента сравнения, и подключенный к выходу второго элемента сравнения второй усилитель, включенный в цепь питания реверсивного двигателя устройства для перемещения грузов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к ротационным стендам для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, действующего по двум взаимно перпендикулярным осям испытуемого изделия.

Известен стенд для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, в котором импульс формируется за счет разгона маятника, установленного на маховике и несущего на свободном конце стол с испытуемым изделием, в поле центробежных сил [1].

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд указанного назначения, содержащий установленный на основании маховик с приводом, планшайбу, установленную на периферии маховика с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси его вращения, привод поворота планшайбы, включающий установленный на маховике двигатель, связанный с планшайбой через редуктор, инерционный механизм и систему управления, и диаметрально противоположно установленные на планшайбе столы для закрепления испытуемого изделия и его весового макета, снабженные общим приводом их поворота, размещенным на планшайбе [2].

В известном стенде инерционный привод функционирует только при формировании переднего фронта импульса и не может обеспечить генерацию крутящих моментов разных знаков, плавно изменяющихся в течение времени действия испытательной нагрузки на испытуемое изделия. Это ограничивает эксплуатационные возможности известного стенда.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей стенда.

Цель достигается согласно изобретению благодаря тому, что в стенде для испытания изделий на воздействие импульса ускорения, содержащем установленный на основании маховик с приводом, планшайбу, установленную на периферии маховика с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси его вращения, привод поворота планшайбы, включающий установленный на маховике двигатель, связанный с планшайбой через редуктор, инерционный механизм и систему управления, и диаметрально противоположно установленные на планшайбе столы для закрепления испытуемого изделия и его весового макета, снабженные общим приводом их поворота, размещенным на планшайбе, инерционный механизм образован двумя платформами, которые установлены на периферии маховика в корпусе одна над другой с возможностью вращения вокруг общей оси, параллельной оси поворота планшайбы и лежащей в одной плоскости с осями вращения маховика и планшайбы, и выполнены каждая с диаметральными направляющими, расположенными поперечно к плоскости осей вращения платформ и планшайбы, двумя симметрично расположенными относительно оси вращения платформ грузами, каждый из которых установлен на индивидуальной платформе с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направляющих, устройством для перемещения грузов во взаимно противоположных направлениях, включающим индивидуальную для каждого груза цепь, приводное колесо цепи, вал которого установлен с возможностью вращения в осевом отверстии платформы, и установленный на маховике управляемый реверсивный двигатель, связанный с валами приводных колес цепей конической зубчатой передачей, платформы кинематически связаны с планшайбой посредством выполненных по периметру платформ зубчатых венцов и установленных на одном валу, ось которого лежит в плоскости осей вращения и планшайбы, конических зубчатых колес, одно из которых находится в зацеплении с зубчатыми венцами платформ, а другое - с колесом редуктора, а система управления приводом планшайбы включает задатчик и датчик углового положения планшайбы, первый элемент сравнения, ко входам которого подключены упомянутые задатчик и датчик, первый усилитель, подключенный к выходу первого элемента сравнения и включенный в цепь питания двигателя, датчик положения грузов относительно оси вращения платформ, второй элемент сравнения, к входам которого подключены выходы датчика положения грузов и первого элемента сравнения, и подключенный к выходу второго элемента сравнения второй усилитель, включенный в цепь питания реверсивного двигателя для перемещения грузов.

На фиг. 1 показан вид сбоку на заявляемый стенд; на фиг.2 - разрез инерционного механизма; на фиг.3 - разрез А-А на фиг.2; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.5 - система управления приводом поворота планшайбы; на фиг.6 - расчетная система инерционного механизма.

Стенд содержит установленный на основании 1 маховик 2 с приводом 3 его вращения. На периферии маховика 2 с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси его вращения, установлена планшайба 4 в виде балки, снабженная индивидуальным двигателем 5, связанным с ней через редуктор 6. На диаметрально противоположных плечах планшайбы 4 установлены основной 7 и дополнительный 8 столы для закрепления испытываемого изделия 9 и его весового макета 10 соответственно. Столы снабжены общим приводом 11 их поворота, закрепленным на планшайбе 4 по ее оси и обеспечивающим противофазный поворот столов посредством редукторов 12, 13 и карданных передач (трансмиссий) 14, 15. Привод поворота планшайбы 4 включает также инерционный механизм 16 (фиг. 1), выходной вал 17 которого связан с планшайбой 4 посредством зубчатой конической передачи 18. Инерционный механизм включает корпус 16, закрепленный на периферии маховика 2, установленные в корпусе 16 одна над другой с возможностью вращения вокруг общей оси две платформы 19 и 20, снабженные зубчатыми венцами 21 и 22 соответственно, связанные посредством конического зубчатого колеса 23 с валом 17, выполненные в платформах 19 и 20 диаметральные направляющие 24 и 25, расположенные поперечно к плоскости осей вращения платформ 19, 20 и планшайбы 4, грузы 26 и 27, установленные каждый на индивидуальной платформе 19 (20) в направляющих 24 (25), устройство для возвратно-поступательного перемещения грузов 26, 27 во взаимопротивоположных направлениях, включающее цепи 28 и 29, жестко связанные с грузами 26 и 27 посредством элементов (замков) 30 и 31 соответственно, приводные колеса 32 и 33 цепей 28 и 29, посаженные на вал 34, установленный с возможностью поворота в опорах платформ 19 и 22, причем цепь 28 надета на колеса 35 и 36, а цепь 29 - на колеса 37 и 38.

Вал 34 связан конической зубчатой передачей 39 и валом 40, закрепленным на маховике 2 управляемым реверсивным двигателем 41.

В исходном положении направляющие 24 и 25 размещены под углом 80^о к плоскости осей вращения маховика, планшайбы и платформы. При повороте планшайбы на угол 120^о направляющие поворачиваются на угол 20^о к исходному положению. Планшайба 4 или одна из платформ 19 или 20 снабжены упором, обеспечивающим поворот планшайбы на угол не более 120^о (не показан). Привод планшайбы снабжен системой управления (фиг.5), включающей задатчик 42 и датчик 43 углового положения планшайбы 4, установленный на ее валу, соединенный с их выходами первый элемент 44 сравнения, подключенный к его выходу первый усилитель 45, к выходу которого подключен двигатель 5, двуполярный датчик 46 линейного положения грузов 26, 27 относительно оси вращения платформ, соединенный с выходом первого элемента 44 сравнения и выходом датчика 46 положения грузов второй элемент 47 сравнения, выход которого соединен со входом второго усилителя 48 привода грузов, подключенного к двигателю 41.

Стенд работает следующим образом.

Испытуемое изделие 9 и его весовой макет 10 закрепляются на столах 7 и 8 соответственно. Планшайба 4 ориентируется таким образом, что изделие 9 находится на оси вращения маховика 2. При этом грузы 26 и 27 подводятся к оси вращения платформ 19 и 20, направляющие 24 и 25 которых размещаются под углом 80^о к плоскости осей вращения маховика, планшайбы и платформ.

Включается система управления приводом поворота планшайбы 4. Поскольку в начале испытания планшайба 4 находится в исходном положении, принимаемом за нулевое, выходной сигнал элемента 44 сравнения, являющийся задающим для привода 41, равен нулю. Привод 41 обеспечивает симметричное относительно оси вращения платформ 19 и 20 положение грузов при раскручивании маховика 2 приводом 3 до расчетной угловой скорости, которая в дальнейшем поддерживается постоянной.

По сигналу задатчика 42 двигатель 5 начинает программное изменение углового положения планшайбы 4, обеспечивая заданное изменение радиуса вращения изделия 9 и тем самым воспроизведение заданной величины ускорения изделия. При этом, поскольку система управления является системой управления по отклонению, на выходе первого элемента 44 сравнения всегда присутствует сигнал рассогласования, по которому привод 41 противофазным перемещением грузов 26 и 27 создает неуравновешенность платформ 19 и 20, действие центробежных сил на которые создает на валу 17 дополнительный крутящий момент, действующий согласно с моментом привода 5 и обуславливающий увеличение крутизны фронта нарастания ускорения. Как видно на фиг.6,а и 6,б, инерционный механизм может создавать крутящий момент разных знаков в зависимости от расположения грузов 26 и 27.

Например, планшайба 4 поворачивается против часовой стрелки (фиг.1), вал 17 против часовой стрелки (фиг.6), одновременно грузы 26 и 27 перемещаются к периферии платформ 19 и 20 под действием крутящего момента привода 41. При этом действующие на грузы 26 и 27 центpобежные силы создают дополнительный крутящий момент, действующий согласно с моментом привода 5 и передаваемый планшайбе 4 посредством зубчатых передач. Величина этого дополнительного крутящего момента пропорциональна удалению (расстоянию) грузов от оси вращения платформ 19 и 20, которое определяется в свою очередь величиной ошибки отработки углового перемещения планшайбы 4, а также угловой скорости маховика 2, радиусу вращения грузов 26 и 27, углу поворота платформ 19 и 20, и массоинерционными параметрами грузов 26 и 27.

Дополнительный крутящий момент регулируется автоматически системой управления (фиг.5) в зависимости от ошибки отслеживания задающего сигнала. В случае, если ошибка отслеживания незначительна, грузы 26 и 27 размещаются вблизи оси вращения платформ 19 и 20 и дополнительного крутящего момента не создают.

На фиг.6 показана эпюра сил, действующих на грузы, где - центробежная сила, и F^-_ц^п - ее ортогональные составляющие. Величина поперечной составляющей центробежной силы определяет величину крутящего момента.

Использование двух грузов 26 и 27, размещенных в индивидуальных направляющих платформ 19 и 20 соответственно и связанных между собой механической передачей, обеспечивающей их противофазное перемещение, позволяет компенсировать продольную составляющую центробежных сил (фиг.6), инициирующих движение грузов вдоль направляющих 24 и 25, а также увеличить диапазон угловых перемещений платформ до 20^о, что позволяет уменьшить передаточное отношение зубчатых передач инерционного привода, а следовательно, увеличить передаваемый крутящий момент и уменьшить мощность приводного двигателя 41 перемещения грузов 26 и 27.

В процессе испытания привод 11 столов 7 и 8 по расчетной программе противофазно поворачивает изделие 9 и его весовой макет 10, обеспечивая совпадение оси чувствительности изделия 9 с направлением действия центробежной нагрузки или отклоняют ось чувствительности изделия 9 от направления действия центробежной нагрузки, имитируя наличие паразитной боковой составляющей.