ротационный стенд для испытания изделий на воздействие ускорений

Формула изобретения

Ротационный стенд для испытания изделий на воздействие ускорений, содержащий основание, платформу с приводом ее вращения, диаметрально установленный на платформе полый цилиндр, частично наполняемый жидкостью, размещенную в цилиндре с зазором для перетекания жидкости герметичную капсулу обтекаемой формы для закрепления в ней испытуемого изделия, вес которой совместно с испытуемым изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы, отличающийся тем, что он снабжен установленным на основании над платформой по оси ее вращения резервуаром с жидкостью, оснащенным сливной трубой и управляемым вентилем, радиально установленной на платформе трубой для наполнения цилиндра жидкостью, которая подсоединена к цилиндру на периферии платформы и имеет на входе воронку, расположенную по оси вращения платформы, и трубой с управляемым вентилем для слива жидкости из цилиндра, подсоединенной к цилиндру на периферии платформы, при этом части полости цилиндра, расположенные по разные стороны от капсулы, сообщены между собой тороидальной магистралью, расположенной ниже цилиндра и подсоединенной к цилиндру у его торцев.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для испытания изделий на воздействие ускорений.

Известен центробежный стенд для динамических испытаний изделий [1], содержащий платформу с приводом ее вращения, радиально установленный на платформе полый цилиндр с текучей средой, заполняющую объем цилиндра частично, размещенную в цилиндре с зазором для перетекания жидкости, герметичную капсулу обтекаемой формы для закрепления испытуемого изделия, вес которой совместно с испытуемым изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы, и фиксатор для удержания капсулы в исходном положении у оси вращения платформы.

Недостатками стенда являются ограниченный диапазон воспроизводимых ускорений, а также отсутствие возможности многократного повторения испытания без остановки стенда.

Наиболее близким по технической сущности является стенд для испытания изделий на воздействие знакопеременных ступенчатых ускорений [2], содержащий платформу с приводом, диаметрально установленную на платформе направляющую в виде герметичного цилиндра, установленную в направляющей герметичную капсулу, служащую для закрепления испытуемого изделия, и фиксатор начального положения капсулы на платформе, одна часть цилиндра заполнена жидкостью, а на периферии другой установлен упругий элемент для торможения капсулы, причем все капсулы с изделием меньше веса объема жидкости, соответствующего объему капсулы.

Недостатками прототипа являются ограниченный диапазон воспроизводимых ускорений (только постоянной амплитуды с крутым передним фронтом нарастания) и вследствие этого недостаточная точность для воспроизведения воздействий в виде изменяющихся по амплитуде ускорений во времени, а также отсутствие возможности многократного повторного испытания без остановки стенда.

Изобретение направлено на расширение диапазона воспроизводимых ускорений и повышение точности.

Указанные выше недостатки устраняются тем, что в ротационном стенде для испытания изделий на воздействие ускорений, содержащем платформу с приводом ее вращения, диаметрально установленный на платформе полый цилиндр частично наполняемый жидкостью, размещенную в цилиндре с зазором для перетекания жидкости в герметичную капсулу обтекаемой формы для закрепления в ней испытуемого изделия, вес которой совместно с испытуемым изделием меньше веса объема жидкости, равного объему капсулы, отличающийся тем, что он снабжен установленным на основании над платформой резервуаром с жидкостью, оснащенным сливной трубой и управляемым вентилем, радиально установленной на платформе трубой для наполнения цилиндра жидкостью, которая подсоединена к цилиндру на периферии платформы и имеет на входе воронку расположенную по оси вращения платформы, и трубой с управляемым вентилем для слива жидкости из цилиндра, подсоединенной к цилиндру на периферии платформы, при этом части полости цилиндра, расположенные по разные стороны от капсулы сообщены между собой тороидальной магистралью, расположенной ниже цилиндра и подсоединенной к цилиндру у его торцов.

Плавное изменение равнодействующей центробежной и выталкивающей сил посредством наполнения сосуда жидкостью позволяет повысить точность воспроизведения ускорений. Расширение диапазона реализуемых ускорений и уменьшение трудоемкости обслуживания достигается за счет использования выталкивающей силы для многократного реверсивного перемещения капсулы в радиальном направлении.

Сущность изобретения, поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан вид сбоку, на фиг. 2 вид сверху.

Стенд содержит вращающуюся платформу 1 с приводом ее вращения (не показан), диаметрально установленный на платформе полый цилиндр 2, установленную внутри цилиндра капсулу 3 для размещения испытуемого изделия 4, магистраль 5 для слива из цилиндра 2 жидкости 6, вес объема которой, равного объему капсулы, больше веса капсулы с испытуемым изделием. Магистраль 5 подсоединена к цилиндру на периферии платформы, снабжена сливом 7 и запорным управляемым дросселем 8, установленным на платформе.

Цилиндр 2 снабжен магистралью 9 для наполнения жидкостью 6. Магистраль 9 расположена радиально, связана с цилиндром на периферии платформы и имеет воронку 10, выполненную по оси платформы. Над воронкой на основании установлен резервуар 11 с жидкостью, снабженный запорным управляемым вентилем 12 и трубой 13 с расширением 14 на конце. Концы цилиндра сообщаются тороидальной магистралью 15, закрепленной на платформе 1, расположенной ниже цилиндра и подсоединенной к цилиндру у его торцов.

Стенд работает следующим образом.

Вентиль 8 закрывают. Капсула 3 с изделием 4 размещается на платформе 1 в цилиндре 2 (как показано на фиг. 1), который заполняют жидкостью 6 из резервуара. Платформу 1 раскручивают до расчетной угловой скорости. При этом капсула 3 результирующей центробежных сил и выталкивающих сил находится у оси вращения платформы таким образом, что центр масс изделия находится на оси вращения платформы, а центр масс капсулы смещен относительно оси вращения платформы. В этом положении на капсулу действуют минимальные центробежные силы и силы выталкивания.

Открывая управляемый вентиль 8 полость цилиндра 2 освобождают от жидкости 6, которая под действием центробежных сил вытекает из цилиндра. При освобождении цилиндра 2 от жидкости капсула 3 ускоренно перемещается в направлении от центра платформы 1, вправо по фиг. 1. При движении капсулы в объеме цилиндра на испытываемое изделие 4 действует ускорение, при этом в процессе перемещения центробежная сила, действующая на капсулу с изделием уравновешивается выталкивающей силой, возникающая при неполном погружении капсулы в столб жидкости. После освобождения цилиндра 2 от жидкости капсула центробежной силой прижимается к правой по фиг. 2 торцевой стенке цилиндра. Скорость перемещения капсулы 3 на платформе регулируют посредством дросселирования выходящего из полости цилиндра потока жидкости вентилем 8. Далее открывая вентиль 12 полость цилиндра 2 заполняют жидкостью 6. При наполнении сосуда 2 жидкостью на капсулу 3 действует равнодействующая выталкивающей и центробежной сил, создаваемых погружением капсулы в жидкость, под действием которой капсула ускоренно перемещается в направлении к центру платформы 1. При движении капсулы в объеме цилиндра, заполненном жидкостью 6, на испытываемое изделие 4 действует ускорение. По наполнению цилиндра 2 жидкостью капсула результирующей выталкивающей силы и центробежной силы занимает положение вблизи оси вращения платформы. Для выхода и забора воздуха из полости цилиндра последний может быть снабжен клапаном, устанавливаемым вблизи оси вращения платформы. Для гарантированного движения капсулы только вдоль одной из частей диаметрального цилиндра вблизи оси вращения платформы в полости цилиндра может устанавливаться ограничитель перемещения капсулы, предотвращающий ее движение в противоположную радиальную полость. Для выхода излишков воздуха в цилиндре 2 может быть предусмотрен стравливающий его клапан (на чертежах не показан).

Для дальнейшего движения каретки от центра платформы закрывают вентиль 12, открывают вентиль 8 и сливают жидкость 6 из цилиндра 2.

Для обеспечения программных радиальных перемещений капсулы 3 на платформе 1 цилиндр 2 попеременно наполняют и освобождают от жидкости 6. Скорость перемещения капсулы, а, следовательно, и скорость нарастания ускорения регулируют скоростью натекания или истечения жидкости в или из цилиндра 2 соответственно.

Применение сообщающихся сосудов (тороидальная магистраль, диаметральный цилиндр) позволяет при любых положениях капсулы на платформе обеспечить симметричное размещение масс, что позволяет более точно уравновесить платформу и более полно использовать длину цилиндра.

Плавное движение капсулы с изделием при наполнении или опорожнении цилиндра жидкостью позволяет повысить точность воспроизведения ускорений.

Источники информации:

1. А.с. N 1770802 БИ N 39, 23.10.92 по кл. G 01 M 7/08

2. А.с. N 1826005 БИ N 25, 07.07.93 по кл. G 01 M 7/08н