Стенд для динамических испытаний изделий

)5 6 01 М 7/08 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР(21) 4874729/28 ,воспроизводимогоускорения формируется (22) 29.08.90разгоном планшайбы 4, установленной на (46) 15.12.92, Бюл, М 46: вращающейся платформе 1 с возможностью (71) Владимирский политехнический инсти- вращения вокруг-оси, параллельной оси тут вращения платформы, с помощью инерци- (72) А,Н.Семенюконного механизма разгона, Последний(56) Авторское свидетельство СССР М включает инерцйонную массув видекаре"- 1635032, кл. О 01 М 7/08,1988, ки 17 иреверсивныйприводеепоступательАвторское свидетельство СССР ного перемещения, Механизм разгона М 1700413, кл. 0 01 М 7/08, 1989, . размещен на балке 14, установленной наАвторское свидетельство СССРпериферии платформы с возМожностью по- М 1728703, кл, 6 01 М 7/08, 1990, ворота в пределах + 6 относйтельно оси, (54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫ- параллельной оси вращения платформы.ТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ . Балка ориентирована в исходном положе- (57) Изобретение относится к технике испы- нии поперечно плоскости, проходящей четаний изделий на воздействие линейныхус- рез ось ее поворота и ось вращения корений с высокой интенсивностью платформы. Валыбалкииплатформысвязанарастания и обеспечивает снижение энер- ны мультипликатором. 3 з,п. ф-лы, 6 ил,гоемкости стенда, В стенде для динамических испытаний .изделий передний фронтфа 3 ав 11781579 планшайбу, привод поворота планшайбы, включающий установленный на платформе двигатель, связанный трансмиссией с план- шайбой, и инерционный механизм, содерна воздействие импульса ускорения, содержащий платформу с приводом ее вращения,установленный на платформе маятник; ось жащий два груза, устройство управления поворота которого параллельнаоси враще приводом поворота планшайбы, и установоси вращения платформы,"фиксатор для 15 водом перемещения грузов инерционного удержания маятника и стола в исходном ра- механизма, которые жестко связаны между собой и размещены в диаметральных надиальном положении, установленную на платформе планшайбу с приводом ее вращения, включающим реверсивный двигатЕль; установленный на платформе, стол правляющих, выполненнйх на планшайбе, система управления приводом поворота планшайбы включает датчик и задатчик уг 20 лового положения планшайбы, первый элеразмещен на планшайбе, ось, на которой мент сравнейия, ко входам которого подключены упомянутые датчик и задатчик,установлен маятник, выполнена в"виде винта; в маятникевыйолненанавинчсенная на первый усилитель, подключенный к выходу этотвинт гайка; на маятнике закреплен палец, котосрый в исходном полбжсенйивходит в отверстие, выполненное в планшайбе, при питания двигателя, датчик отклонения груэтом длина расположенной вотверстии части пальца не превышает 1/4 шага" винта,Известен стендссдлсяс дийсасйисЮсксисхс исзов от симметричного положения, второй элемент сравнения, ко входам которого подключеныдатчик отклонения грузов и выход иытайий изделий, содержащйй оссйосвание; 30 первого элемента сравнения, и подключенустановленную на нем платформу с-приво дом ее вращения, установленную на периный к выходу второго элемента сравнения, второй усилитель, включенный в цепь питаферии платформы с возможностью ния реверсивного привода перемещения 40вращения платформы, стол для закрепле- при углах поворота планшайбы, отличных от ния испытуемого изделия, размещенный на90. планшайбе привОд поворота стола, средства фиксации инерцйонного механизма разгона планшайбы и систему управления,инерционный механизм разгона планшайбы выполнен в виде двух масс, размещенстенд для динамических испытаний изде-. лий, содеркащий установленную на основании платформу с приводом ее вращения,ных в радиальных направляющих,планшайбу, установленную на периферии выполненных в платформе перпендикулярплатформы с возмокностью поворота отно 50 но оси входного вала углового редуктора, шкйва, закрепленного на входном валу это го редуктора в центре платформы, двух гибсительно оси, параллельной оси вращения платформы, привод поворота планшайбы,включающий установленный на платформе ких тросов, одни концы которых связаны с двигатель, связанный с валом планшайбы массами, а вторые закреплены на шкиве, а планшайбы, содержащий инерционную, массу, установленную в направляющих, и реверсивный привод, поступательного пеный стенд, содержащий установленную на ремещения инерционной массы, установоснованиисвозможностьювращения плат- ленные на планшайбе симметрично Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационных ис пытательным стсейсдасм для воспроизведения линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания,Известен стенд для испытания изделий ния платформы и расположена йа ее периферии, имеющий возможйость вращения стол для крепления испытуемого изделия,с,с"с, с сустановленныи в исходйом положении по вращения отйосительно оси, параллельной оси вращейия платформы, планшайбу спрйводом ее вращения, включающим двигатель сугловым редуктором и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси в конце направляющих на периферии платформы установлейы амортизаторы,Наиболее близким по технической сущности является ротационный испытательформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы,ленные на противоположных плечах план- шайбы столы для закрепления испытуемого изделия и противовеса с механизмами их поворота, стенд снабжен реверсивным при 25 элемента сравнения и включенный в цепь грузов,35 Недостатком прототипа является большое энергопотребление привода перемещения инерционной массы, поскольку значительная часть энергии привода затрачивается на преодоление центробежных сил, действующих на инерционные массы Целью изобретения является сникение энергоемкости45 Поставленная цель достигается тем, что 55 через угловой редуктор и механизм разгонаотносительно оси ее вращения столы для относительно оси ее вращения установлены закрепления испытуемого изделия и проти- столы 7 и 8 для закрепления испытуемого вовеса, привод поворота столов и систему изделия 9 и противовеса 10 соответственно, управления приводом планшайбы, включа- снабженные механизмами 11 и 12 их повоющую задатчик и датчик углового положе ротов с общим приводом 13, закрепленным ния план шайбы, соединенный .с их на планшайбе.выходами первый элемент сравнения, пер- На периферии платформы 1 с возможвый усилитель, вход которого соединен с ностью поворота установлена балка 14, ось выходом первого элемента сравнения, а вы поворотакоторой параллельна оси платход - с двигателем, двухполярный датчик 10 формы, вдоль балки диаметрально установположения инерционной массы, соединен- лены направляющие 16, в направляющих 16 ный с его выходом и выходом первого эле- установлена каретка 17, снабженная индимента сравнения второй элемент видуальным приводом 18 перемещения, засравнения, выход которого соединен со вхо-крепленным внутри каретки 17. Привод 18 дом второго усилителя, соединенноговыхо снабжен редуктором (на чертежах не покадом с реверсивным приводом перемещения зан) и введен во взаимодействие с зубчатой инерционной массы, снабжен балкой, на ко- рейкой 19, закрепленной вдоль балки 14, торой размещен механизм разгона план- посредством шестерни 20,закрепленной на шайбы, установленной на периферии выходном валу редуктора, На оси 15 балки платформы с,возможностью поворота отно выполнена шестерня 21, посредством мносительно оси вращения платформы и ориен-. гоступенчатого цилиндрического мультитированной в исходном положении пликатора 22, связанная с валом поперечно плоскости, проходящей через планшайбы, На платформе 1 установлены ось ее поворота и ось вращения платформы, ограничители 23 углового перемещения размещенными на платформе ограничите балки 14, обеспечивающие ее повороты на лями угла поворота балки, и мультипликато- величину не более + 6.ром, связывающим валы балки и Приводы планшайбы 4 и каретки 17 планшайбы, реверсивный привод включает снабкены системой:управления (фиг, 6), установленный наинерционной массе ре- включающей задатчик 24 и датчик 25 угловерсивный двигатель с редуктором, и зубца вого положения планшайбы 4,установлентую рейку, закрепленную на балке вдоль ный на ее валу (на чертежах не показан), нее, и зацепленное с рейкой зубчатое коле- соединенный с их выходами первый элесо, установленное на выходном валу редук- мент 26 сравнения, усилитель 27 привода 5 тора, ограничители углового перемещения планшайбы, к выходу которого подключен балки установлены в полокении, обеспечи привод 5 планшайбы 4, двуполярный датчик вающем поворот балки от исходного поло линейного положения каретки на балкеокения в пределах + 6, расстояние между (на чертеках не показан), и соединенный с осями платформы и планшайбы большедли- выходом первого элемента 26 сравнения и ны плеча балки не менее чем в 15 раз. выходом датчика 28 линейного положенияНа фиг, 1 показан вид сбоку на стенд 40 каретки второй элемент 29 сравнения, выдля динамических испытаний; на фиг,2 - вид ход которого соединен со входом усилителя сверху на инерционный механизм разгона ЗО привода каретки, подключенного к припланшайбы; на фиг, 3 - разрез А-А на фиг, воду 18 каретки,2; на фиг. 4 - разрез Б-б на фиг, 3; на фиг, 5 Съем и передача измерительной и уп - расчетная схема инерционного механиз равляющей информации осуществляется ма разгона планшайбы; на фиг. 6 - структур- посредством токосъемника, выполненного ная схема системы управления приводами на валу планшайбы,пла н шайбы и каретки. Стенд работает следующим образом,Стенд содержит установленную на ос- Испытуемое изделие 9 и его противовес новании с возможностью вращения плат 10 закрепляются на столах 11 и 12 соответформу 1 с приводом 2, снабженную ственно, Планшайба 4 ориентируетсятаким противовесом 3, и установленную на ее пе- образом, чтобы изделие 9 находилось на оси риферии с возможностью вращения относи- вращения платформы 1. При этом балка 14 тельно оси, параллельной оси вращения расположена перпендикулярно плоскости, платформы, планшайбу 4 в виде балки. 55 проходящей через оси вращения платфорПланшайба 4 снабжена приводом 5, уста- мы и балки, каретки 17 находится на оси новленным на платформе 1 и связанным с вращения балки 14. Этому положению каней посредством углового конического ре- ретки соответствует нулевой сигнал датчика дуктора 6, На диаметрально противополож ее линейного положенияна балке. Соотных плечах планшайбы 4 симметрично ветственно при перемещении каретки от1781579 момент значительной величины, действующий согласно с основным приводом 5 план- шайбы. Амплитуда дополнительного крутящего момента пропорциональна величине ошибки отработки углового положения .планшайбы, Это позволяет увеличить интенсивность нарастания (спада) воспроизводимых линейных ускорений в течение всего времени испытания.Рассмотрим расчетную схему устройства (фиг. 5), где 01, 02 - оси вращения платформы и планшайбы соответственно; В - расстояние между осями 01 и Ог; х - расстояние от оси вращения балки 02 до центра масс каретки (инерционной массы); М - положение центра масс каретки(инерционной массы).Предположим, что центр масс кареткиразмещен на расстоянии х от оси балки, при этом крутящий момент на валу балкиМр -- Еу х соз (а+ 3), (1)где Еу - центробежная сила, действующая на центр масс каретки;а - угол поворота балки;5 . р - угол между прямыми 0102 и 01 М.Еу -- йРи), (2)где в - угловая скорость платформы;- расстояние от оси платформы до центра масс каретки;а - масса каретки.Для схемы, показанной на фиг. 5 а,10 15 20 30 ферии. При этом на каретку 17 действует 35(3) 40 45 воспроизводят абсолютное ускорение, действующее в его расчетной точке. Ориента 55 оси балки в ту или другую сторону изменяется знак выходного сигнала датчика 25 положения каретки Включается система управления приводами планшайбы 4 и каретки. Поскольку сигнал с задатчика 24 углового положения планшайбы равен нулю, планшайба находится в положении, соответствующем нулевому сигналу датчика 25 ее углового положения, то на выходе первого элемента 26 сравнения присутствует нулевой сигнал. Поэтому привод 18 каретки 17 принудительно устанавливает последнюю в положение,соответствующее нулевому сигналу датчика линейного положения каретки, т,е. на оси балки 14. Платформа 1 плавно раскручивается приводом 2 до расчетной угловой скорости. При этом балка 14 уравновешена,центробежные силы, действующие на нее взаимно компенсируются, а следовательно,балка не оказывает влияния на планшайбу. По сигналу задатчика углового, положе"ния 24 планшайбы 4 последняя начинает "совершать программные повороты, обеспечивая расчетное изменение радиуса вращения изделия 9.При этом поскольку система управления функционирует по отклонению, на выходе первого элемента 26 сравнения присутствует сигнал рассогласования. Этот сигнал является задающим дляпривода каретки 17. В зависимости от знака этого сиг.нала Я (фиг. 6) привод 18 перемещает каретку 17 относительно оси балки к перицентробежная сила, которая стремится повернуть балку 14 относительно ее оси, что равносильно созданию на(или приложению к) валу балки крутящего момента. Этот крутящий момент посредством передаточного звена (мультипликатора) 22 передается планшайбе, Величина крутящего моментаопределяется расстоянием центра масс каретки относительно оси балки, а знак оттого,на каком плече находится каретка. При программном изменении углового; положения планшайбы изменяется радиус вращения испытуемого изделия. Изменением радиуса вращения испйтуемого изделия цией изделия 9 относительно вектора абсолютного ускорения посредством поворотов на столе 7, получают требуемые проекции вектора абсолютного ускорения на взаимно перпендикулярные оси, связанные сизделием.Таким образом, в зависимости от ошибки отработки углового положения планшайбы генерируется дополнительный крутящий 1= Л+хх совр т,ато В Й +хТогда с учетом.(1)-(3)р)Мкр = Р 4 Р) 1 х .п х ихиЙ 4 хМхр = оЯ т х р), (4) При в=40 с; в =2 кг; х = 0,1 м; В = 2 м Мкр = 40 2 - 0,12 = 640 Н м,2Углы поворота балки из расчета + 6 и параметры В х выбраны из условия минимизации боковой составляющей реакции направляющих балки, При тех же параметрах(фиг, 5 а) боковая составляющая реакции балкиЕб= Езп Р, (5) где з 1 п Р = - =2=рх хТ р 2+х рб=240 0,1 -,7 --- =0 Н. (Б)0,11Силутакой величины вполне может преодолеть маломощный электродвигатель с встроенным редуктором. Для получения крутящих моментов большей амплитуды может быть использован привод другого типа, например гидравлический. Планшайба 4поворачивается в диапазоне 0-120, поэтому пательного перемещения инерционной при передаточном отношении мультиплика- массы, установленные на планшайбе симтора 10 угол поворота балки составит 12 метрично относительно оси ее вращения (диапазон изменения углов поворота балки столы для закрепления испытуемого изде+6), При такие параметрах рабочих эле лияипротивовесаиприводповоротастолов ментов стенда в исходном положении балка и систему управления приводом планшайповернута относительно прямой, перпенди- бы, включающую задатчйк и датчик углового кулярной плоскости, проходящей через оси положения планшайбы, соединенный с их вращения платформы и балки, а угол + бо; выходами первый элемент сравнения, перВследствие принятых углов поворота 10 вый усилитель, вход которого соединен с планшайбы упоры на платформе установле- выходом первого элемента сравнения, а выны для обеспечения поворотов балки на уг- ход - с двигателем, двуполярный датчик полы + 6 и необходимы для обеспечения ложенияинерционноймассы,соединенный надежной работы стенда,: с его выходом и выходом первого элементаРазмещение балки перпендикулярно 15 сравнения, второй элемент сравнения, выпрямой, преходящей через оси вращения ход которого соединен с входом второго платформы и балки, позволяет наиболеепо- усилителя, соединенного выходом с. реверлно использовать силы реакции от взаимо- сивным приводом перемещения инерцион- действия инерционной массы и балки дляной массы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с генерации крутящего момента. Рациональ целью снижения энергоемкости, он снабный выбор диапазона углов поворота балкижен балкой, на которой размещен механизм (й 6 ), а также использованиемультиплика-. разгона планшайбы, установленной на петора и упоров позволяет уменьшить боко-риферии платформы с возможностью пововую составляющую реакции балки.рота относительно оси вращенияТаким образом, предложенный инерци платформы и ориентированной в исходном онный привод планшайбы позволяет пол- положении поперечно плоскости, проходяучать крутящие моменты значительной щей через ось ее поворота и ось вращения амплитуды обоих направлений, плавно из-: платформы, размещенными на платформе меняющиесяотнулядомаксимальногозна- ограничителями угла поворота балки, и чения в зависимости от положения 30 мультипликатором,связывающимвалыбал. инерционной массы на балке,и уменьшить ки и планшайбы.энергоемкость стенда. 2. Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с яФ о р м у л а и 3 о б р е т е н и я тем, что реверсивный привод включаетуста- .1. Стенд для динамических испытаний новленный на инерционной массе реверизделий, содержащий установленную на ос сивный двигатель с редуктором и зубчатую новании платформу с приводом ее враще- рейку, закрепленную на балке вдоль нее, и ния, планшайбу, установленную на. зацепленное с рейкой зубчатое колесо, успериферии платформы с возможностью по- тановленное на выходном валу редуктора.ворота относительно оси, параллельной оси " " 3, Стенд по и. 1, о т л и ч а ю щ и й с я вращения платформы, привод поворота 40 тем, что ограничители установлены в полопланшайбы; включающий установленный жении, обеспечивающем поворот балки от на платформе двигатель, связанный "с ва-- исходного положения в пределах ч-бо.лом, планшайбы через угловой редуктор и " 4. Стенд по пп. 1-3, о т л и ч а ю щ и й с я механизм разгона планшайбы, содержащий . тем; что расстояние между осями платфоринерционную массу, установленную в на мы и планшайбы больше длины плеча балки правляющих, и реверсивный привод посту- не менее чем в 15 раз.1781579 оставитель А,Семенехред М.Моргентал Редактор Корректор 0 вецк Заказ 4270 Тираж ПодпиСноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1