Стенд линейных гармонических ускорений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфвз Советски к Социалистически к Респубики(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 140875 (21) 2166019/18-10с присоединением заявки РЙ -(51) М, Кл. Ь 01 Р 21/00 Гаардаратаеаамй ааватат Сеавта Маааатрав 6660 аа ааааа атааратаааа а атармтаа(45) Дата опубликования описания 2604,78(7) ЗаяянтЕЛЬ Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. М.И.Калинина(54) СТЕНД ЛИНЕЙНЫХ ГАРМОНИЧЕСКИХ УСКОРЕНИЙ Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для испытаний гироскопов и акселерометров путем воздействия на них низкочастотным линейным 5 ускорением большой амплитуды.Известны механические испытательные стенды, преобразующие при помощи кривошипно-полэунного механизма равномерное вращение вала кривошипа в 10 возвратно-поступательное прямолинейное движение испытательного стола.Основными недостатками таких стендов являются малая амплнтуда перемещений (обычно0 + 30 мм) и отсутствие И строго гармонического закона движения испытательного стола.Теоретически чистый гармонический закон движения испытательного стола имеет место в стендах, где длина 20 шатуна равна длине кривошипа. Примером такого стенда является устройство 1, где кривошипно"ползунный механизм с равными дли.ами шатуна и кривошипа конструктивно выполнен в виде 25 сдвоенной планетарной зубчатой передачи. Первая планетарная передача сообщает вращение шатуну, а вторая- испытательному столу. Передаточное число этой кинематической цепи подоб- ЗО рано таким, что испытательный столсовершает возвратно-поступательноепрямолинейное перемещение по гармоническому закону беэ помощи направляющих на величину хода до 2000 мм.Однако длинная и недостаточножесткая кинематическая цепь зубчатыхконических колес, установленных нашлицевых валах регулируемой длины,погрешности изготовления и сборки непозволили в достаточной степени реализовать возможности принципиальнойсхемы: клир-фактор по ускорению составил около 8,Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является стенд,который имеет короткую и жесткую кинематическую цепь, так как равноплечий кривошипно-полэунный привод конструктивно выполнен в виде одинарнойзубчатой эпициклической передачивнутреннего зацепления с диаметромсателлита (шатунного колеса), равнымрадиусу неподвижного колеса. Отсутствие сдвоенной планетарной передачив приводе стола потребовало введенияв конструкцию прецизионной плоскойнаправляющей для предотвращения проворота испытательного стола (под действием сил трения или неуравновешенности испытательного стола) относи" тельно пальца сателлита, на подшипниках которого он установлен (21.Существенным недостатком данного стенда является наличие двух работающих одновременно жестких кинематических цепей, обеспечивающих движение испытательного стола с одной стороны это кривошипно"полэунный механизм с направляющей, а с другой - зубчатая эпициклическая передача. Ошибки изготовления и сборки механизмов стенда приводят к некоторому отклонению от прямолинейности в движении стола и к противодействию кинематических цепей работе друг друга, что вызывает либо отход стола от плоской направляю)щей и его угловые колебания в образовавшемся зазоре, либо деформацию всей кииематической цепи иэ"за противодействия направляющей, установленной на жесткой траверзе.Все это ухудшает точность воспроизводимого закона двмжения и приводит к появлению боковых угловых и линейных колебаний испытательного стола.Целью изобретения является уменьшение угловых колебаний и увеличение точности прямолинейного перемещения.Это достигается благодаря тому, что в предлагаемом стенде прецизионные направляющие стола выполнены полузамкнутыми, а испытательный стол закреплен ка опорном шарнире сателлита (шатуна) с помощью упругой связи. Упругая связь выполнена в виде Н-образного блока иэ трех пакетов взаимно перпендикулярных разрезных плоских пружин, который имеет высокую жесткость в направлении движения стола и обладает хорошей податливостью в любом иэ пяти других возможных линейных и угловых малых колебаний пальца шатуна относи,тельно испытательного стола.Регулируемая величина силового замыкания стола и полузамкнутых направляющих осуществляется при помощи витой цилиндрической пружины.На фцг. 1 представлена конструктивно-кинематическая схема описываемого стенда; на фиг. 2 поперечный разрез полузамкнутой направляющей; на фиг.Э Н-образный блок плоских разрезных пружин, соединяющий испытательный стол с опорным шарниром сателлита.Испытываемый прибор 1 расположен на испытательном столе 2 (фиг. 1), который может перемещаться вдоль прецизионной направляющей Э, выполненной полузамкнутой (фиг, 2) и установленной на жесткой .траверзе 4. Для лучшего учета влияния вектора ускорения земного тяготения и обеспечения техники безопасности направление движения испытательного стола 2 принято вертикальным. Витая цилиндрическая .пружина 5 осуществляет регулируемое силовое замыкание стола 2 и направляющей Э. Связь стола 2 с пальцем бопорного шарнира сателлита 7 (шатуна) выполнена упругой в виде Н-образ ного блока 8 трех взаимно перпендикулярных пакетов 9 раэрезных плоскихпружин, соединенных угольниками 10(фиг. 3). Места присоединения упругого блока 8 к столу 2 обозначены 10 буквой С, а буквой Ш - места присое.- динения к опорному шарниру сателлита7, Такая конструкция упругого блока8 имеет высокую жесткость в направлении движения стола 2 и обеспечива ет хорошую податливость в любом другом иэ пяти возможных малых перемещений (линейных и угловых) стола 2относительно сателлита 7. Сателлит 7установлен на подвижной оси водила11 планетарной эпициклической передачи.Ее неподвижное колесо 12 закреплено на стайине 13 соосно шпинделю 14.Радиус начальной окружности зубчатого колеса 12 равен диаметру сателлита 7, а ось пальца б опорного шарф нира стола 2 находится на начальнойокружности сателлита 7. Тем самым иреализована схема кривошипно-полЪунного механизма с длиной кривоши",па, равной длине шатуна.З 0 Электродвигатель 15 постоянноготока через муфту 16, шпиндель 14 иэпициклическую передачу приводит в движение стол 2 с испытываемым прибором1. Эамкнутая система электропривода 35 17 содержит импульсный датчик углаповорота 18, предназначенный для работы в цепи обратной связи по регулированию скорости электродвигателя 15.40 С целью уравновешивания масс стола2 и испытываемого прибора 1 введенпротивовес 19, а для уравновешиванияглавного вектора сил инерции служитпротивовес 20. Регулируемый фрикцион-45 ный тормоз 21 в процессе работы стенда предотвращает отход друг от другаодноименных профилей зубьев сателлита 7 и неподвижного колеса 12 поддействием возможных колебаний моментасил относительно оси сателлита 7.Работает стенд следующим образом.При задании электроприводом 17 опре"деленной равномерной скорости вращения ю валу электродвигателя 15 черезпланетарную эпициклическую передачу 85 получает перемещение стол 2 с испытываемым прибором 1. Ускорение движениястола 2 изменяется по гармоническомузакону.60Ыг эоэЫ .Угде г - радиус водила 11 и сателлита 7,м - угловая скорость вращения водила 11, рад/с.Это перемещение стола 2 по преци зионным направляющим 3 осуществляется благодаря высокой жесткости Н-образного блока 8 плоских пружин в направлении движения стола. Малые угловые и линейные колебания пальца 6 сателлита 7, вызванные погрешностью изготовления и сборки стенда, компенсируются упругим Н-образным блоком 8 плоских пружин благодаря его хорошей податливости в других пяти направлениях возможных перемещений.Съем сигналов с испытываемого прибора в таком стенде может осуществляться при помощи гибких проводов, расположенных в легких и жестких звеньях шарнирно-рычажного механизма токосъема (на чертежах не показан).Предлагаемый стенд благодаря большой величине хода стола 2 позволяет проводить испытания приборов на низких частотах и при больших значениях перегрузок.Формула изобретенияСтенд линейных гармонических ускорений, содержащий испытательный стол,приводимый кривошипно-палэунным механизмом с длиной шатуна, равной дли"не кривошипа, и конструктивно выполненный в виде планетарной эпицикли ческой передачи, и прецизионную направляющую стола, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью уменьшения егоугловых колебаний и увеличения точности прямолинейного перемещения,прео цизионные направляющие стола выполнены полуэамкнутыми, а стол закреплен на опорном шарнире шатуна с помощью упругой связи с пятью степенямисвободы малых перемещений относительно шатуна, выполненной в виде Н-образного блока, составленного иэ трехпакетов взаимно перпендикулярных плоских разреэных пружин и цилиндрической витой пружины.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе:1. Авторское свидетельство СССР9 169845, кл. В 06 Ь 1/12, 1963.2, Павлов Г.Г. и др. Разработка иисследование калибровочных стендов, 26 Сб. трудов ЛПИ им. М,И.Калинина,Ф 282, фМашиностроениеф, 1967.илиал ППП ПаТент, г. Ужгород, Ул. Проектная акаэ 2575/33 ЦНИИПИ Государ по д 113035, Тираж 1112 твенного комитета Совета елам изобретений и открыт осква, Ж, Раушская на