Стенд для динамических испытаний изделий

(19) (11 5 6 01 М 7/О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ РИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Владимирский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРЛЬ 1700413, кл. О 01 М 7/08, 1989.(54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к технике исп ытаний изделий на воздействие импульсныхлинейных ускорений и обеспечивает повышение надежности, а также расширениеэксплуатационных возможностей стенда засчет увеличения крутизны переднего фронта испытательного импульса ускорения, Встенде для динамических испытаний изделий быстрый разгон планшайбы 2, установленной на вращающейся платформе 1 свозможностью вращения вокруг оси, парал 2лельной оси вращения платформы, осуществлен с помощью инерционного механизма, Последний включает две инерционные массы 11 в виде поршней, перемещающихся в противоположных направлениях в радиальных направляющих 12, выполненных в виде сосудов. Полость каждого сосуда, расположенная по ходу поршня, заполнена жидкостью 15 и сообщена со сливом. Плотности жидкости и материала поршня связаны между собой соотношением, обеспечивающим постоянство момента инерции платформы в процессе формирования импульса.Параметры переднего фронта импульса можно регулировать изменением сопротивления истечению жидкости с помощью управляемых дросселей 17. С помощью сопл 16, тангенциально установленных на выходе магистралей слива, платформе может у) быть сообщен реактивный импульс, компенсирующий потери энергии в системе, 4 з.п, ф лы,3 ил, у25 которых связаны с массивами, а вторые закреплены на шкиве, установленных в конце направляющих на периферии платформы 30 Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационным испьтательным стендам для испытания изделий на воздействие линейных ускорений, и может быть использовано для испытания приборных устройств на воздействие линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания,Известный стенд для динамических испытаний по авт, св. % 1700413, содержащий основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим двигатель с угловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, и включающий две инерционные массы, размещенные в радиальных направляющих, выполненных в платформе перпендикулярно оси входного вала редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни концы амортизаторов, стол для закрепления испытуемого изделия, размещенный на планшайбе, привод поворота стола, средства фиксации инерционного механизма разгона планшайбы, связанные со шкивом, и систему управления (1).Недостатком стенда являются ограниченные эксплуатационные возможности стенда, обусловленные тем, что при движении подвижных элементов увеличивается момент инерции платформы, угловая скорость которой уменьшается. В силу быстротечности процесса элементы конструкции стенда подвергаются значительным динамическим нагрузкам, что снижает надежность стенда, а падение угловой скорости платформы в свою очередь уменьшает амплитуду и крутизну переднего фронта линейных ускорений (1).Данное изобретение направлено на устранение указанных недостатков за счет обеспечения постоянства момента инерции платформы и компенсации падения угловой скорости платформы путем придания последней дополнительного реактивного движения вследствие истекания рабочей жидкости в направлении, противоположном ее вращению, Целью изобретения является повышение надежности и расширение эксплуатаци 5 10 15 20 35 40 45 50 55 онных возможностей за счет увеличения крутизны переднего фронта испытательного импульса ускорения.Поставленная цель достигается тем, что в стенде для динамических испытаний изделий, содержащем основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим двигатель с угловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, и включающий две инерционные массы, размещенные в радиыльных направляющих, выполненных в платформе перпендикулярно оси входного вала редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни концы которых связаны с массами, а вторые закреплены на шкиве, установленных в конце направляющих на периферии платформы амортизаторов, стол для закрепления испытуемого изделия, размещенный на планшайбе, привод поворота стола, средства фиксации инерционного механизма разгона планшайбы, связанные со шкивом, инерционные массы выполнены в виде поршней, а радиальные направляющие - в виде сосудов, полость каждого из которых, расположенная по ходу поршня, заполнена жидкостью и сообщена со сливом магистралью, подключенной к емкости на периферии платформы, при этом соотношение плотностей материала поршня и жидкости выбрано из условияРа 3 ааф - д + - д)Я - б +д3 ЬЗгде рп - плотность материала поршня;рж - плотность материала жидкости;1- длина сосуда;а, Ь - расстояние от оси вращения платформы до ближнего и дальнего торцев поршня, соответственно.Сливные магистрали снабжены соплами, установленными на выходе магистралей слива тангенциально по отношению к окружности вращения платформы в противоположном вращении платформы направления, в каждую из магистралей слива включен управляемый дроссель, управляемые дроссели выполнены с электромагнитными управляющими устройствами, установленными на платформе и включенными в одну цепь постоянного тока, для заполнения сосудов использована магнитореологическая жидкость, корпусной элемент дросселя выполнен из немагнитного материала, а управляющее устройство дросселя в виде катушки индуктивности, охватывающей корпусной элемент,На фиг, 1 показан описываемый стенд для динамических испытаний изделий, вид сверху; на фиг. 2 - устройство управляемого дросселя при использовании реологической жидкости; на фиг. 3 - расчетная схема уравновешенного устройства платформы.Стенд содержит установленную на неподвижном основании платформу 1, с приводом ее вращения (на чертежах не показан), На периферии платформы 1 установлена с возможностью вращения, относительно оси параллельной оси вращения платформы 1, планшайба 2 в виде балки, снабженная противовесом 3 и приводом ее вращения, включающим двигатель 4, закрепленный на диаметрально противоположной планшайбе 2 стороне платформы 1, и связывающие двигатель 4 с планшайбой 2 вал 5 и угловой редуктор 6, установленный на платформе 1, На периферии планшайбы 2 с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы 1, установлен поворотный стол 7 для закрепления испытуемого изделия 8, при этом ось поворота стола 7 в исходном положении размещена на оси вращения платформы 1. Стол 7 снабжен приводом 9, размещенным на планшайбе 2 вблизи оси ее вращения и связанным со столом 7 посредством карданной передачи 10 и углового редуктора (на чертежах не показан) установленного на планшайбе 2. Планшайба 2 снабжена инерционным механизмом разгона, включающим две массы 11, размещенные в радиальных направляющих 12, выполненных в платформе 2 перпендикулярно валу 5, шкив 13, закрепленный на валу 5, навиваемые на шкив 13 гибкие тросы 14, концы которых закреплены на массах 11, амортизаторы, установленные на периферии направляющих 12 (на чертежах не показаны) и средства фиксации шкива 13 в исходном положении на платформе 1 (на чертежах не показаны), например, включающие отверстие, выполненное в шкиву 13, размещаемый в этом отверстии шток, управляемый электромагнитом, закрепленным вертикально на платформе 1, по ее оси (на чертежах не показаны), Инерционные массы 11 выполнены в виде поршней, радиальные направляющие - в виде сосудов постоянного сечения, заполненных жидкостью 15. Каждый сосуд 12 снабжен сливной маги 5 10 стралью с соплом 16, установленным на выходе магистрали тангенциально по отношению к окружности вращения платформы, в противоположном вращению платформы направлении. В каждую магистраль слива включен дроссель 17, управляемый электромагнитом 18.Корпусная деталь управляемого дросселя и сливная магистраль могут быть выполнены из нема гнитного материала,например, из алюминия или меди (фиг, 2) ивключает индуктор 19, охватывающий сливную магистраль. Стенд может быть снабженохватывающим платформу кожухом и коры 15 том, установленным на основании(на чертежах не показаны) для сбора жидкости,Стенд работает следующим образом.Испытуемое изделие 8 закрепляют настоле 7, планшайба 2 устанавливается на20 платформе 1 таким образом, чтобы ось вращения стола была размещена на оси вращения платформы 1. На шкив 13 навиваютсягибкие тросы 14, шкив 13 фиксируется средствами фиксации. Массы 11 размещаются25 на максимально близком (или заданном взависимости от требуемой интенсивностинарастания ускорения) расстоянии от осивращения платформы 1. В сосуды 12 заливается через специальные отверстия (на30 чертежах не показаны) жидкость, дроссель17 закрывается посредством электромагнита 18. Платформа 1 раскручивается до заданной угловой скорости, которая вдальнейшем поддерживается постоянной,35 Далее средствами фиксации освобождаетсяшкив 13 и поршни 11, которые в свою очередь под действием центробежных сил начинают ускоренно перемещаться кпериферии платформы 1, Поступательное40 перемещение масс 11 посредством шкива13, вала 5 и редуктора 6 преобразуется вовращательное движение планшайбы 2. Приэтом крутящий момент привода 4 планшайбы 2 действует согласно с моментом, созда 45 ваемым инерционным механизмом разгона,При движении масс 11 к периферииплатформы 1 в сосудах 12 создается избыточное давление, под действием которогожидкость 15 вытекает из сопла 16 в направ 50 лении, противоположном направлению вращения платформы 1. При этом платформе 1сообщается импульс реактивного движения, компенсирующий затраты энергии вмеханической системе стенда на перемеще 55 ние поршней и вращение планшайбы 2 (частично). За счет соответствующего подборамассо-геометрических параметров поршней и жидкости момент инерции платформыв начале и конце испытания остается постоянным,1763924 5 Рж 3 Быстрое увеличение радиуса вращения испытуемого изделия 8 путем поворота планшайбы 2 под действием дополнительного крутящего момента, создаваемого инерционным механизмом, обеспечивает интенсивное нарастание испытательного воздействия. После ускоренного поворота планшайбы 2 на некоторый расчетный угол, при котором обеспечивается заданная амплитуда абсолютного ускорения, гибкие тросы 14 отсоединяются от шкива 13 (за счет выбора их длины), массы 11 тормозятся амортизаторами (на чертежах не показаны) прижимаются центробежными силами к периферии платформы 1, Далее программные поворотные платформы 2 и стола 7 осуществляются только приводами 4 и 9 соответственно .Воспроизведение заданных линейных ускорений, изменяющихся по двум взаимноперпендикулярным осям, связанным с продольной и поперечной осям изделия, заключается в воспроизведении результирующего абсолютного ускорения, действующего в расчетной точке испытуемого изделия, и поворота изделия относительно направления вектора абсолютного ускорения, обеспечивающем заданные соотношения между ускорениями, действующими по продольной и поперечном осям изделия.При использовании магнитовязкой реологической жидкости в начале испытания на индукторы 9 подается переменное напряжение. Реологическая жидкость 15 в сливной магистрали "застывает" и закупоривает проход, После раскручивания платформы 1, освобождают шкив и одновременно отключают напряжение с индукторов, При этом проход магистрали освобождается и жидкость 5 истекает из сопла 16. Регулируя величину напряжения на индукторах 19 можно изменять сопротивление истечению жидкости 15 из сопла 16.Сопротивление истечению жидкости из магистрали также можно изменять регулируя дросселем 16 сечение проходного отверстия магистрали,Управляя сопротивлением истечения жидкости 15 из сосудов можно регулировать скорость перемещения поршней а, следовательно, и скорость углового движения платформы 2, т,е. параметры переднего фронта воспроизводимого линейного ускорения,Рассмотрим фиг. 3, где показана расчетная схема стенда: а) - до испытания, б) - после испытания. Будем рассматривать изменение инерционных параметров в системе поршни-жидкость, В начале испытания фиг. За) поршень находится на расстоянии а от оси вращения платформы 1, а гидроци линдр заполнен жидкостью на расстоянии от Ь до . Тогда момент инерции поршня относительно оси вращения платформы 1 5 0101и =Ха пг =Р Я Ь сЬ == 1/3 рпЯ (Ь - а ), (1)10а момент инерции жидкости относительнотой же оси ж -- Х 1 П Ь 1=(Рж Я Ь бЬ=15 = 1 ГЗрж Я (С - а ), (2) где в - элементарная масса;п - расстояние от оси вращения плат 20 формы до элементарной массы;з - площадь поперечного сечения цилиндра;р,рж - плотность поршня и жидкостисоответственно,25 После перемещения поршня (фиг, Зб)жидкость в цилиндре отсутствует, а поршень находится в крайнем положении,Момент инерции поршня относительнооси вращения платформы в этом случае30Потребуем, чтобы до и после перемещения поршня момент инерции платформы был бы постоянным, т.е. в соответствии с (1) - (3) 402п +ж =иилир (Ь - а 3)+ р ( - Ь)= р (-( - (Ь - а 45 (4) Раскроем скобки и приведем подобные члены+ЗаЬ(Ь - а) + 3(Ь - а) ( - Ь + а, (5) Отношение плотностей рп и рж из (5) Т.е. для заданных плотностей поршня и жидкости можно в соответствии с (6) таким образом подобрать параметры , а, Ь, при которых1763924 10 з з 1 б момент инерции платформы в начале и в конце испытания будет постоянным,При технической реализации заявляемого технического решения обеспечивается постоянство момента инерции платформы, что повышает надежность ротационного стенда, а за счет придания платформе дополнительного реактивного движения вследствие ускоренного истекания рабочей жидкости из гидромагистрали в направлении, противоположном направлению вращения платформы, компенсируется падение угловой скорости последней, что позволяет увеличить амплитуду и интенсивность нарастания переднего фронта воспроизводимых линейных ускорений,За счет обеспечения регулировки скорости перемещения подвижных элементов (поршней) посредством дросселирования сливной магистрали расширяются эксплуатационные возможности стенда выражающиеся в возможности коррекции формы переднего фронта нарастания ускорений. Формула изобретения 1, Стенд для динамических испытаний изделий по авт. св, М. 1700413, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей за счет увеличения крутизны переднего фронта испытательного импульса ускорения, подвижные массы инерционного механизма разгона планшайбы выполнены в виде поршней, а радиальные направляющие - в виде сосудов, полость каждого из которых, расположенная по ходу поршня, заполнена жидкостью и сообщена со сливом магистралью, подключенной к емкости на периферии платформы, при этом соотношение плотностей материала поршня и жидкостей выбрано из условия5 рзаЬ Ь - а + Ь - э- Ь.+агде рп - плотность материала поршня;10Рж - ПЛОТНОСТЬ ЖИДКОСТИ;1 - длина сосуда;а, Ь - расстояние от оси вращения платформы до ближнего и дальнего торцев поршня, соответственно.2. Стенд по и, 1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что он снабжен соплами, установленными на выходе магистралей слива тангенциально по отношению к окружностивращения платформы в противоположномвращению платформы направлении,3, Стенд по пп, 1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что в каждую. из магистралей сливавключен управляемый дроссель,4, Стенд по пп. 1 - 3, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что управляемые дроссели выполнены с электромагнитными управляющимиустройствами, установленными на платформе и включенными в одну цепь постоянного30 то5. Стенд по пп, 1 - 4, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что для заполнения сосудов использована магнитореологическая жидкость,корпусной элемент дросселя выполнен изнемагнитного материала, а управлящее устройство дросселя - в виде катушки индуктивности, охватывающей корпуснойэлемент,1763924/ / Составитель А.Семенюк Редактор М, Кузнецова Техред М.Моргентал Корректор Л.Палий Заказ 3451 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10