Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний

СОЮЗ СО 8 ЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 126985 09 04 В 06 В 1/16 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нетарн ретени Ж Ж ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССРВ 1061857, кл. В 06 В 1/16, 1983,(54) ИНЕРЦИОННЫЙ НАГРУЖАТЕЛЬ СТЕНДАУСТАЛОСТНЫХ ИСПЫТАНИЙ(57) Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установкаМ для возбуждения колебаний. Целью изобретенияявляется непрерывное периодическоеизменение амплитуды нагружения позаданному закону путем варьирования параметрами закона, а также обеспечение нормального закона распределения амплитуды. В корпусе установлена двухступенчатая планетарнаяпередача 1, на сателлитах 2 и 3 которой размещены дебалансы 4 и 5. Механизм 6 регулирования относительного углового положения дебалансов 4 и 5 включает червячный привод 7, зубчатую пару 10-11 с переменным передаточным отношением и связанные с ней четыре шарнира Гука, последний из которых связан с червячным приводом 7. При этом вал 13, соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещения с помощью тяги 23. Для обеспечения нормального закона распределения амплитуды ведомая вилка 15 шарнира Гука, связанного с зубчатой парой 10-11, установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости. Дебалансы 4 и 5, размещенные на сателлитах 2 и 3 соседних рядов передачи 1, развернуты на 180, а передаточное отношение зубчатой пары 10-11 и ступеней плаой передачи 1 равно 0,5. Иэобе позволяет обеспечить не1269856 прерывное периодическОе изменениеамплитуды нагружения по заданномузакону при постоянных оборотах двигателя. 11 ериод блока программы и число циклов нагружения регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8. 3 з.п,ф-лы, 4 илИзобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установках для возбуждения колебанийЦель изобретения - непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружения по заданному закону путем варьирования параметрами закона, а также обеспечение нормального закона распределения амплитуды.На фиг.1 изображена кинематическая схема инерционного нагружателя стенда усталостных испытаний;, на фиг.2 - графики изменения динамического нагружения (блок программы);на фиг.3 - формы блок-программного нагружения; на фиг.4 - процентный состав спектра амплитуд нагружения в блоке программы.Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний содержит корпус (не показан), установленную в нем двухступенчатую планетарную передачу 1, размещенные на сателлитах 2 и 3 дебалансы 4 и 5, механизм 6 регулирования относительного углового положения дебалансов 4 и 5, включающий червячный привод 7, и двигатель 8, связанный с передачейкроме того, он снабжен связанной с центральным колесом 9 второй ступени зубчатой парой 10-11, состоящей из ведущего и ведомого колес соответственно, с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов 12-14 шарнирами Гука, состоящими из вилок 15-22 соответственно, последний из которых связан с червячнымприводом 7. При этом вал 13 соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещенияс помощью тяги 23, а вилки 16 и 17,18 и 19 и 20 и 21 шарниров Гука, установленные на соединяющих их валах В12-14 расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.Для обеспечения нормального закона распределения амплитуды ведомая вилка 15 шарнира Гука, связанного с зубчатой парой, установленана одном валу с ведущим колесомэтой пары и расположена в горизонтальной плоскости., дебалансы 4 и 5,размещенные на сателлитах 2 и 3 соседних рядов передачи 1, развернуты на 180 а передаточное отношение зубчатой пары 10-11 и ступенейпланетарной передачи 1 равно 0,5.Инерционный нагружатель стендаусталостных испытаний работает следующим образомПри включении двигателя 8 вращение передается водилу планетарной передачи 1, на котором установлены оси сателлитов 2 и 3 с дебалансами соответственно 4 и 5. Неуравновешенные сателлиты 2 и 3,обкатываясь по центральному колесу 25 9, создают знакопеременный динамический момент, который передается наиспытуемое изделие.При включении червячного привода7 и его вращении с постоянной угловой скоростью М, подвижное центральное колесо 9 через систему шаргиров Гука и зубчатую пару 10-11 получает дополнительное вращение с переменной угловой скоростью, Изменение относительного углового положения сателлитов 2 и 3 соответственнос дебалансами 4 и 5 равно1 Н соя ЙА-- агссоя40 Чя жЯ 1+Н соясЪ, 1где- передаточное отношение зубчатой пары 10-11,текущее время,При использовании одного шарнира Гука126985 б Н = сов с 1 в случае относительного угла разворота дебалансов, равном 180 (дебалансы 4 и 5 взаим 1Нсов м этому СОЯ О Н 1 соя 142 Й 1+ ф2 А Я 1 п2СОЯ 12 25 А где 2 А сов --У 2 40 но уравновешиваются), при установке ведомой вилки 15 шарнира Гука в1 О вертикальной плос- кости- в горизонтальнойплоскостигде с( - угол между ведомым и ведущим валами шарнира Гука.При вращении червячного привода 7 и двигателя 8 с постоянными угловыми скоростями величина динамического нагружения изменяется (фиг.2) в соответствии с выражением М = А Я 1 пйс + А я 1 п (Йе +Р) амплитудные значениянагружения, создаваемые неуравновешенными сателлитами 2 и 3,угловая скорость вращения сателлитов,форма огибающей амплитуд нагружения . 35(форма блока программы). Согласно расчета (при= 0,51и Н = в ) Ллн реализации изменесов Ыния амплитуды нагружения (фиг.2), имеющего процентный состав спектра амплитуд нагрузки в блоке программы (кривая 2 на фиг.4), соответст вующий нормальному закону распределения со стандартом б= 0,25 (кривая 1 на фиг.З), угол между осями вилок одного шарнира Гука должен быть О 1= 77, при этом Н = 5. 50Согласно ГОСТ 5147-80 максимально допустимый угол между осями вилок шарнира Гука не должен превышать О 145 . Учитывая низкую скорость вращения шарниров в предла Гаемом инерционном нагружателе и их малую нагруженность, можно допустить увеличение угла Ы до 50-55 Дальнейшее увеличение угла м недопустимо с точки зрения обеспечениякинематической и силовой работоспособности. Поэтому для реализацииширокого диапазона изменения параметров законов изменения нагрузкив предлагаемом инерционном нагружателе используются четыре шарнираГука, внутренние вилки которых16-17, 18-19 и 20-21 установленыво взаимно перпендикулярных плоскостях. что дает увеличение неравномерности вращения ведущего валас закрепленной на нем вилкой 22 шарнира Гука. соя 4 сояс(, сояс, сояйН1СОЯ О(1 СОЯ 42 СОЯ Лз СОЯ У В предлагаемом инерционном нагружателе углы между осями вилок шарниров Гука равны между собой, поТаким образом, в предлагаемом инерционном нагружателе, использующем систему из четырех шарниров Гу-. ка, внутренние вилки которых установлены во взаимно перпендикулярных плоскостях, при угле между осями сопрягаемых вилок, равном О 1= 48, имеем:При установке ведомой вилки 15 системы шарниров (фиг,1) в горизонтальной плоскости при относительном угле разворота дебалансов, равном 180, т.е. Н = 1/сояц с( = 5, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (фиг.2, кривая Н = 5 на фиг.З, кривая 2 на фиг.4), соответствующий нормальному распределению со стандартом б= 0,25 (кривая 1 на фиг.4); При установке ведомой вилки 15 в вертикальной плоскости, т.е. Н = соя Ж = 0,2, нагружатель реализует закон изменения амплитуд нагрузки (кривая Н = 0,2 на фиг.З), характерный существенным преобладанием в блоке программы амплитуд близких к максимальным.Проведя соответствующие расчеты, получаем, как пример, величины углов а, обеспечивающих реализацию различ 5 12 б 98 ных параметров (стандартов 6 ) нормального закона распределения (фиг.3):= 48 " (кривая Н = 5) соответствует б =, 0,25,б = 41 (кривая Н = 3) соответствует б = 0,439 (кривая Н = 2,8) соответствует б= 0,45).При Н = 1 угол д = О, т.е, получаем чистое биение. 1 ОПри Н1 и значении передаточного отношения д = 0,5 при всех углах о блоки программы характерны преобладанием амплитуд нагрузки, близких к максимальным, 15При Н2 и величине= 0,5 законы изменения амплитуд нагружения близки к нормальному распределению.Изменение параметра Н - изменение формы блок-программного нагружения 20 (фиг.3) достигается смещением с помощью тяги 23 (фиг.1) вала 13 системы карданов. При этом изменяются углы Ф между осями вилок шарниров Гука. 25Период блока программы и число циклов нагружения в нем регулируются соотношением оборотов червячного привода 7 и двигателя 8.Предлагаемый инерционный нагру" ЗО жатель при постоянных оборотах двигателя и неизменном положении механизма регулирования обеспечивает непрерывное периодическое изменение амплитуды нагружеыия по заданному закону (например, соответствующему нормальному закону распределения) при воэможности варьирования параметрами этого закона, что обеспечивает более полное моделирование экс плуатационной нагруженности, ускоряет процесс усталостных испытаний и создает предпосылки для снижения металлоемкости проектируемых изделий при сохранении заданной величи ны их ресурса. 56 Ь Формула изобретения1. Инерционный нагружатель стенда усталостных испытаний, содержащий корпус, установленную в нем двухступенчатую планетарную передачу, размещенные на сателлитах дебалансы, механизм регулирования относительного углового положения дебалансов, включающий червячный привод и двигатель, связанный с передачей, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью непрерывного периодического изменения амплитуды нагружения по заданно" му закону, он снабжен связанной с центральным колесом второй ступени зубчатой парой с переменным передаточным отношением и связанными с ней четырьмя последовательно соединенными при помощи валов шарнирами Гука, последний из которых связан с червячным приводом.2, Нагружатель по п.1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, для обеспечения нормального закона распределения амплитуды, ведомая вилка шарнира Гука, связанного с зубчатой парой, установлена на одном валу с ведущим колесом этой пары и расположена в горизонтальной плоскости,дебалансы, размещенные на сателлитах соседних рядов передачи, развернуты на 180, а передаточное отношение зубчатой пары и ступеней планетарной передачи равно 0,5.3. Нагружатель по пп. 1 и 2, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что вал, соединяющий два средних шарнира Гука, установлен с возможностью перемещения.4. Нагружатель по пп. 1-3, о тл и ч а ю щ и Й с я тем, что вилки шарниров Гука, установленные на одном валу, расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях.1269856 Озеленение оиплилтудю нпераенйнеера РР.Рг.1269856 аюююигеуРа Составитель В. ПаршинТехред Л.Олейник Корректор М. Самборская актор А. Реви Заказ 6066 жгород, ул. Проектна приятие,Тираж 428 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушроизводственно-полиграфическое Подписноекомитета СССРи открытийская наб., д. 4/5