Двойная центрифуга

(прототип). 10 юл. В 11ый,В.П.Легаев политехнический 8.8)ков А.Е. Накселеромеповерки ио стандарт з кочасры.Мерадуив, 1979 ство СССРО, 1976 видете 1 Р 21 ДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(34)(57) ДВОЙНАЯ ЦЕНТРИФУГА, содержащая ротор в виде вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках, поворотный стол с приводом, выполненный в виде вала, установленного на роторе в аэростатическом подшипнике, и источник регулируемого давления, о т л и ч а ю щ ая с я тем, что, с целью повьпаения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений в широких пределах, в ней боковая поверхность ротора установлена в аэростатическом подшипнике, нижний торец - в аэростатическом подпятнике, .боковая поверхность поворотного стола, являющаяся частью аэростатического подшипника, установлена в теле ротора, а нижний торец стола .является подвижной частью аэростатйческого подпятника, при этом источник регулируемого давления в виде полого цилиндрического корпуса установлен неподвижно на роторе; ось вращения которого совпадает с осью симметрии корпуса, содержащего чувствительный элемент, образующий в корпусе две измерительные камеры, канал питания.801007027 нйзкого давления с двумя распределительными камерами, расположенными симметрично относительно чувствительного элемента, два измерительных сопла, сообщенных с измерительными ка- мерами и закрепленных жестко на роторе навстречу друг другу в.плоскости, проходящей через оси вращения ротора и поворотного стола, две камеры регулируемого давления поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал питания . высокого давления с двумя распределительными камерами, размещенными в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, две аэро- статические направляющие, расположенные в корпусе сиьеюетрично относи,тельно чувствительного элемента и разделяющие распределительные камеры каналов питания низкого и высокого давления,два штока,.скрепленные жестко с чувствительным элементом и перемещающиеся в аэростатических на" правляющих вместе с расположенными на каждом из них двумя коническими участками, два отверстия поддува аэростатического подшипника поворотно го стола, сообщенные каждый с соответствующей камерой регулируемого давления и расположенные на роторе.неподвижно и согласованно с измерительными соплами, на входах в измерительные камеры два переменных дрос селя,в которых размещены конические участки штоков, большие диаметры которых расположены с внешних сторон этих камер, на входах Ъ камеры регулируемого давления два переменных дросселя, в которых большие диаметры конических участков штоков расположены с внешних сторон этих ка-,мер.45 Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано вустройствах для воспроизведения гармонических линейных ускорений приповерке, градуировке и исследованиинизкочастотных линейных акселерометров.Известны двойные центрифуги, содержащие ротор с приводом, установленный на роторе в аэростатических подшипниках поворотной стол с 10привОдом и закрепленный на поворотном столе жестко исследуемый акселерометр1 .При больших значениях амплитудвоспроизводимых гармонических линейных ускорений на этих центрифугах происходит смятие зазоров в аэро,- статических подшипниках поворотногостола из-за возникающих при этомбольших центробежных усилий, Это20приводит к потере работоспособностиаэростатических подшипников поворотного стола и, следовательно, кограничению верхнего предела значений воспроизводимых гармонических линейных ускорений указанными2центрифугами.Наиболее близкой по техническойсущности к предлагаемой являетсядвойная центрифуга, содержащая ротор вала с приводом, установленныйв аэростатических подшипниках поворотный стол е приводом, выполненный в виде вала, установленного нароторе в аэростатическом подшипникеи источник регулируемого давления 23.В конструкции известной центрифуги для компенсации центробежнойсилы, приложенной к поворотномустолу, применено последовательное 40соединение звеньев преобразованияизмеренных значений центростремитель"ного ускорения или скорости вращения ротора в давление сжатого воздуха, поступаюц 1 его в камеру поворотного стола. При этом погрешностькомпенсации центробежной силы складывается из погрешностей всех звеньевданной разомкнутой цепи,Это ведет к большой погрешностисохранения постоянным при работезначения .Р - радиуса вращения осиповоротного стола и, следовательно,амплитуды воспроизводимого центрифугой гармонического линейного ускорения Я Р, где Я - угловая скорость вращения ротора. Причем привозрастании значений амплитуд воспроизводимых гармонических линейныхускорений данной двойной центрифу-,гой погрешность сохранения постоян. 60ным радиуса Р может сравняться илипревысить величину зазора аэростатических подшипников поворотногостола, что приводит к потере работоспособности центрифуги, Кроме 65 этого, в воспроизводимых значенияхгармонических линейных ускоренийприсутствуют составляющие ускорениясилы тяжести, возникающие вследствие упругих статических деформацийплеча ротора и из-за негоризонтальности поворотного стола, возникающей вследствие неточности уравновешивания приложенной к нему центро-,бежной силы.Цель изобретения - повышение точности воспроизведения гармонических линейных ускорений центрифугой в широких пределах.Этацель достигается тем, что в двойной центрифуге, содержащей ротор в виде вала с приводом, установленный в аэростатических подшипниках, поворотный стол с приводом, выполненный в виде вала, установленного на роторе в аэростатическом подшипнике, и источник регулируемогодавления, боковая поверхность ротора установлена в аэростатическом подшипнике, нижний торец - в аэростатическом подпятнике, боковая поверхность поворотного стола, являющаясячастью аэростатического подшипника,установлена в теле ротора, а нижнийторец стола является подвижнойчастью аэростатического подпятника,при этом источник регулируемого давления в виде полого цилиндрическогокорпуса установлен неподвижно на ротореось вращения которого совпадаетс осью симметрии корпуса, содержащего чувствительный элемент, образующий в корпусе две измерительныекамеры, канал питания низкого давления с двумя распределительными камерами, расположенными в корпусесимметрично относительно чувстви- .тельного элемента, два измерительных сопла, сообщенных с измеритель-.ными камерами и закрепленных жесткона роторе навстречу друг другу вплоскости, проходящей через оси вращения ротора и поворотного стола,две камеры регулируемого давленияподдува аэростатического подшипникаповоротного стола, расположенные вкорпусе симметрично относительночувствительного элемента, канал питания высокого давления с двумя распределительными камерами, размещенными в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, двеаэростатические направляющие, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента и разделяющие распределительные камеры каналов питания низкого и высокого давления, два штока, скрепленные жестко с чувствительным элементом и перемецающиеся в аэростатических направляющих вместе с расположенными на каждом из них двумя коническими участками, два отверстия10- 15 20 45 50 60 поддува аэростатического подшипникаповоротного стола, сообщенные каждый с соответствующей камерой регулируемого давления и расположенныена роторе неподвижно и согласованнос измерительными соплами, на входахи измерительные камеры два переменных дросселя, в которых размещеныконические участки штоков, большие диаметры которых расположены с внешних сторон этих камер, на входах вкамеры регулируемого, давления два переменных дросселя, в которых большие диаметры конических участков штоков размещены с внешних еторон этих камер.На чертеже изображена двойнаяцентрифуга, разрез. Центрифуга содержит ротор 1, установленный в аэростатических подшипниках и подпятнике 2 и проводимый во вращение приводом 3. Поворотный стол 4 установлен на роторев аэростатических подшипнике и подпятнике 5.Источник регулируемого давления включает: полый цилиндрический корпус б, установленный .неподвижно на роторе так, что его ось симметрии совпадает с осью вращения ротоРа, чувствительный элемент 7, представляющий собой мембрану с жестким З 0 центром и образующий в корпусе две измерительные камеры А и. Б, канал 8 питания низкого давления устройства с двумя распределительными камерами В и С, расположенными в кор пусе симметрично относительно чувствительного элемента, два измерительных сопла 9, сообщенных с измерительными камерами и закрепленныхжестко на роторе навстречу друг другу 40 в плоскости, проходящей через осивращения ротора и.поворотного стола,две камеры регулируемого давления Д и Е поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенные в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, канал 10 питания высокого давления с двумя распределительными камерами К и М, размеценными в корпусе симметрично относительно чувствительного элемента, две аэростатические направляющие 11, расположенные в корпусе симметрично относи. тельно чувствительного элемента и разделяющие распределительные ка,меры В и К, С и И подвод паевмопитания к аэростатическим направ-. ляющим для упрощения не показан 1, два штока 12, скрепленных жестко с чувствительным элементом и перемещающихся в аэростатических направляющих вместе с расположенными иа каждом из них двумя коническими участками 13,два отверстия 14 поддува аэростатического подшипника по воротного стола, сообщенных с соответствующими камерами регулируемого давления и расположенных на роторе неподвижно и согласованно с измерительными соплами, на входах в измерительные камерЫ два переменных дросселя 15, в которых размещены конические участки штоков так, что их большие диаметры расположены с внеш" них сторон этих камер, а на входах в камеры регулируемого давления рас-, . положены два переменцых дросселя 16, в которых конические участки штоков газмещены так, что их большие диаметры расположены с внешних сторон этих камер.Сжатый воздух к аэростатическим подшипнику и подпятнику ротора подается через станину 17, а к подпятнику поворотного стола через круговую канавку подпятника ротора. Приводом ротора может служить электродвига.тель или реактивный воздушный двигатель.Питание сжатым воздухом источника регулируемого давления может осуществляться аналогично питанию под;пятника поворотного стола или через коллектор не показано , причем в канал питания низкого давления устройства подается воздух под малым давлением, а в канал питания высокого давления - под большим давлевием. Исследуемый акселерометр 18 устанавливается жестко на поворотном столе, который может приводиться во вращение электродвигателем или реактивным воздушным двигателем 19.Предлагаемая двойная центрифуга работает следующим образом.Значения воспроизводимых центрифугой гармонических линейных ускорений строго соответствуют определенным скоростям рращения ротора и поворотного стола, а также расстоянию между осью вращения ротора и осью вращения поворотного стола б . При одновременном вращении ротора 1 и поворотного стола 4 центробежное усилие перемещает последний во втулке его аэростатического подшипника по радиусу от оси вращения ротора, что приводит к отклонению значений,воспроизводимых центрифугой амплитуд гармонических линейных ускорений. Однако это перемещение вызывает уменьшение зазора перед измерительным соплом, расположенным на роторе перед боковой цилиндрической поверхностью поворотного стола с внешней, относительно оси вращения ротора, стороны, что приводит к увеличению давления в измерительнойкамере А, и увеличение забора перед измерительным соплом, расположенньм на роторе перед боковой цилиндрической поверх 1007027ностью поворотного стола с внутренней, относительно оси вращения ротора, стороны, что в свою очередь приводит к уменьшению давления в измерительной камере Б. Получающая" ся в результате этого разность дав" лений в измерительных камерах А и Б приводит .в движение чувствительный элемент 7 мембрану с жестким центром )и скрепленные с ним жестко штоки 12 с расположенными иа них коническими участками 13 вниз. При этом, проходное сечение входного дросселя измерительной камеры А уменьшается, а проходное сечение входного дросселя измерительной ка. меры Б увеличивается, что способст вует поддержанию постоянным давления воздуха в этих камерах и в совокупности с низким давлением питания этой части источника регулируемого давления обеспечивает высокие его динамические характеристики, а следовательно, и высокую динамическую точность.Перемещение штоков 12 вызывает увеличение проходного сечения входного дросселя камеры регулируемого давления Д, что ведет к увеличению давления в этой камере и, следовательно, к увеличению давления воздуха подводимого к отверстию поддува, расположенному в электростатическом подшипнике поворотного стола с внешней относительно оси вращения ротора стороны, Вто же время происходит уменьшение проходного сечения входного дросселя камеры регулируемого давления Е, что ведет к уменьшению давления в этой камере и, следовательно, к уменьшению давления воздуха, подводимого к отверстию.поддува аэростатического подшипника поворотного стола, расположенного с внутренней относительно оси врацения ротора стороны. В результате получается, что в зазоре аэростатического подшипника поворотного стола источником регулируемого давления создается более высокое давление подводимого воздуха там, где зазор меньше, и более низкое давление там, где . зазор больше. При этом создаюцаяся разность давлений в аэростатическомЗО и может быть повышена теоретически неограниченно при уменьшении углов конусов указанных выше конических участков измерительных штоков.Следовательно, в предлагаемойдвойной центрифуге можнопрактически, исключить влияние центробежной силы на ее работу, а в совокупности с выполнением ротора и поворот. ного стола каждого в виде вала, снабженного аэростатическим подпятником, устранить присутствие в воспроизводимых гармонических линейных ускорениях составляющих ускоре" ния силы тяжести и достичь значи" 45 тельного повышения точности воспроизведения гармонических линейных ускорений, Предлагаемая центрифуга позволяет это осуществлять в широких пределах, так как измерение по 50 5 10 15 20 25 подшипнике поворотного стола стремится возвратить его в начальноеположение,Таким образом, для повышения точности воспроизведения гармоническихлинейных ускорений в предложеннойдвойной центрифуге введена отрицательная обратная связь по положениюповоротного стола относительно ро-.тора, осуществляемая источникомрегулируемого давления в совокупности с аэростатическим подшипникомстола. При этом, если измерительнаячасть звено ) этих устройств, преобразующая величину изменения зазоровперед измерительными соплами в величину перемещения измерительных штоков, имеет большую чувствительность,что легко достигается применениеммалых углов конусов конических участков измерительных штоков, располо-женных во входных дросселях измери"тельных камер,то компенсация центробежной силы, приложенной к пово"ротному столу, компенсирующей частью(звеном отрицательной обратной связи), осуществляюцей преобразованиевеличины перемещения измерительныхштоков в величину перемецения поворотного стола относительно ротора,выполняется с высокой точностью ложения поворотного стола относительно ротора и компенсация центробежной силы осуцествляется здесьдиФФеренциальными методами./ Тира И Государс делам изоб 4 осква, Ж 871венногоетений5, Раушс комитета открытий кая наб