Нагружающее устройство для центрифуги

(Я)400 И 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ 34ий институт инже ого транспорта.Я,Хаи8,8) тельство ( О(:ЕБ 5/(10 1982 ВО;Е:ЕЯ ПЕ перемес- противоть испольпередали сторону, эов 15, а элементов положн При нерав также жес 13 и нтов 17 н ствеостейтей трукконфуге масс гр упругих Пель уатааниях нагру эксп емпфир элем днище спь 5 созда пытывае тся момен ой модели 1 ен 1 передав9, 2 ил,ическим моГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретение может б зовано для дистанционной воздействия на испытуему цию, находящуюся в центр изобретения - расширение ционных возможностей при конструкций путем обеспе жения регулируемым перно ментом сил, Труба 1 изогнута подпрямым углом и заполнена жидкостью 2На торцах трубы 1 установлены сильфоны 3 и 4 с глухими днищами 5, Наоцном из днищ 5 закреплены компенсирующие ветви, состоящие иэ послецовательно соединенных упругих элементов 13, грузов 15 и демпфирующихэлементов 17, При вращении центрифуги центробежная сила, действующая нажидкость 2 в трубе 1, стремится переместить днище 5 сильфона 3 в сторону,а центробежные силы, действующие на грузы 15, стремятсятить днище 5 сильфона 3 в13377Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для дистанционной передачивоздействия на испытуемую конструкнцию, находящуюся во нращаютцейся центрифуге,Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей при испытаниях конструкций, путем обеспече- тОния нагружения регулируемым периодическим моментом сил,На фиг, 1 представлена конструктивная схема устройства; на фиг. 2разрез А-А на фиг. 1. т 5Нагружающее устройство для центрифуги содержит трубу 1, ттзогттутую подпрямым углом и заполненную жидкостью2, на торцах трубы установлены сильфоны 3 и 4 с глухими днищами 5. Одно 20иэ колен трубы 1 закреплено вдоль осивращения центрифуги, а другое - перпендикулярно этой оси. Центрифугасостоит из осевой части 6, рабочего7 и компенсационного 8 плечей и каретой 9 и 10, К днищу сильфона 3 прикреплены посредством тяг 11 и 12 упругие элементы 13 и 14, компенсирующие грузы 15 и 16 и демпфирующие элементы 17 и 18, образующие компенси- Зттруютцие ветви, Все элементы ветвейрасположены снаружи трубы 1, Днище 5сильфона 3 предназначено для передачи усилия и момента сил на испытуемую модель 19 закрепленную в карет 135ке 9 рабочего плеча 7 центрифуги,Точки закрепления М и И тяг 11 и 12на днище 5 выбраны (фиг. 2) так,чтоони находятся на секущей, проходящейчерез цс)нтр С тяжести смоченной поверхности днища 5 (левая сторона днища 5 на фиг, 1 и 2), причем точки Ми И расположс ны по разные стороны отцентра С на расстояниях соответственно 1, и 1 , Центрифуга вращаетсявокруг вертикальной оси 00 на подшипниках 20 и 21, Если в центрифугеиспользуется качающаяся каретка 9,то сильфон 3 соединен с трубой 1 отрезком гибкого шланга 22 (фиг, 2),50причем тяги 11 и 12 в этом случаевыполняются гибкими, например, в виде тросов.Устройство работает следующим образом.55В исходном положении центрифута неподвижна, Б каретку 9 устанавливают модель 19. К сттльфону 4 прикладь)- вают нача.тьное ттртт)ттттттан)щее усилие,22которое черсэ жидкость 2, сильфон 3 и днище 5 передается на модель 19,При вращении центрифуги центробежная сила, действующая на жидкость 2 в трубе, стремится переместить днище 5 сильфона 3 вправо (по чертежу). В то же время на грузы 15 и 16 действуют центробежные силы противоположного направления, которые через элементы 13 и 14 и тяги 11 и 12 стремятся переместить днище 5 влево (по чертежу), Для полной компенсации центробежных сил, действующих со стороны жидкости на днище 5 при любых оборотах вращения центрифуги, необходимо подобрать массы ттт, и ш грузов 15 и 16 иэ условия равенства нулю суммарных статических сил и статическихмоментов при отсутствии управляющегоусилия на приемном сильфоне 4,Со стороны жидкости 2 на днище 5действует центробежная сила- ш г (2)п)1г29где р - плотность жидкости;п - угловая скорость вращенияцентрифуги,Я - площадь сечения трубы 1,г - расстояние от оси 00 доднища 5;пт - масса жидкости в трубе 1 отФ.оси 00 до днища 5.Со стороны грузов 15 и 16 на днище5 передается усилие противоположногонаправленияГтг = (тп, г + тп,г г) (2 и и) ,где гг - расстояния от оси вращения центрифуги до центров грузов 15 и 16Передаваемый на днище 5 статический момент сил жидкости в трубе 1 равен О, а от грузов 15 и 16М.= (птг,1, - птг 1)(2)и)Статическая компенсация является полной, если Г = Г, и М= О, т.е. при условиях:тг +птг 2 шгт)г 1, т г 1 О.2 1 -+ К, 22 3 1222 ш - Ы2 21 +К 45 55 10При подаче на сильфон 4 статическое усилие передается без искажения сильфону 3 в результате компенсации статических центробежных сил и моментов, приложенных к днищу 5, Если же прикладывают периодическое переменное давление, то оно также передается на модель, однако при этом проявляется реакция двух компенсирующих ветвей с противоположных сторон дни 70 ща 5, Каждая из ветвей обладает импедансом (приведенной комплексной жесткостью), зависящим от частоты прикладываемого давления, массь -руэов 15 и 16, жесткости К, или К упру-., гого элемента 13 и 14 и вязкостиилидемпфирующего элемента 17 или 18. Поскольку в общем случае 2 = 2или 1= 1 , к днищу 5 оказываетсяприложенным не только динамическоеусилие, но и динамический момент М = (2,1, - 21) Хгде Хо - амплитуда колебаний центра днища 5 сильфона 3 (точка С на фиг,2)Как видно из этого выражения, для того, чтобы передаваемый днищем 5 сильфона 3 периодический момент сил был отличен от нуля, необходимо соблюдение следуюшего условия: т.е, произведение импеданса на плечо действия ветви должно быть различным для обеих ветвей, Анализ показывает,что наибольшее различие импедансовветвей возникает, когда только дляодной из компенсирующих ветвей выполняется условие резонанса: При этом условии эффективность передачи момента наибольшая, В общем случае даже при равенстве плеч (1,1 ) и масс (и = и ) возникает динамический момент сил из-за различия жесткостей (К,К), Изменяя жесткости элементов 13 и 14, массы грузов 15 и 16, вязкости элементов 17 и 18 или величины плеч 1 и 1 , можно регулировать величину передаваемого на модель 19 динамического момента. Динамический момент равен нулю только в случае п 1 = п,1 К,1, = Кг 1 фгПрименение гидропередачи позволяет проводить испытания в центрифуге моделей при сложном сочетании объемных и поверхностных сил, а также моментов сил, что обеспечивает возможность испытаний конструкций как на действие постоянной силы тяжести, так и одновременно на воздействие переменных сил и моментов, Следовательно, расширяются возможности применения центрифуги для испытания моделей при проведении исследований методом центробежного моделирования. Формула из обре те ния Нагружающее устройство для центрифуги, содержащее трубу, изогнутую под прямым углом и заполненную жидкостью, сильфоны с глухими днищами, установленные на торцах трубы, и первую компенсирующую ветвь, выполненную в виде тяги, одним концом закрепленной на днище одного иэ силь" фонов, и последовательно соединенных с другим ее концом упругого элемента, груза и демпфирующего элемента, и расположеннУю вдоль оси одного иэ колен трубы в плоскости, проходящей через эту ось и перпендикулярной оси другого колена, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, онокаждой ветви Я А Составитель Б, ГрабовРедактор Л,Пчолинская Техред Л.Сердюкова Корректор Е.Рошко Заказ 4121/39 Тираж 77 б Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, гУжгород, ул, Проектная, 4 5133112 снабжено второй компенсирующей ветвью выполненной и расположенной идентично первой, концы тяг обеих ветвей закреплены в диаметрально противоположных точках днища сильфона, расстояния от которых до центра днища,жесткости упру их лементов, массыгрузов и вязкости лемпфирующих элементов компенсирующих ветвей выбранытаким образом, что по меньшей мереодин из этих параметров различен для