Стенд для динамических испытаний изделий

(я)5 6 01 М 7/08 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВедОмстВО сссР (ГОспАтент сссР) тентнО ОП ИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСК ВИДЕТЕЛ ЬСТ(71) Владимирский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР М 1635032, кл. 6 01 М 7/08, 1988.Авторское свидетельство СССР М 1742662, кл. О 01 М 7/08, 1990,(54) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ(57) Изобретение относится к испытательной технике. целю изобретения является расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом, Стенд содержит платформу 1 с приводом вращения, планшайбу 2. стол 9 для закрепления Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к ротационным испытательным стендам для воспроизведения линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания.Известен стенд для испытания иэделий на воздействие импульса ускорения, содержащий платформу с приводом ее вращения, установленный на платформе маятник, ось поворота которого параллельна оси вращения платформы и расположена на ее периферии, имеющий возможнссть вращения стол для крепления испытуемого изделия, установленный в исходном положении по оси вращения платформы, фиксатор для удержания маятника и стола в исходном радиальном положении, установленную на платформе планшайбу с приводом ее вращения, включающим реверсивный двигаиспытуемого изделия, устройство для импульсного поворота планшайбы, маятники 46 и 47, Последние установлены на платформе с возможностью вращения относительно осей, параллельных оси вращения платформы, под действием центробежных сил, Средствами фиксации маятники удерживаются в исходном положении. После разгона платформы срабатывает устройство для импульсного поворота планшайбы, Воспроизводится крутой передний фронт импульса ускорения, При расфиксации маятники поворачиваются под действием центробежных сил, Происходит быстрое увеличение момента инерции всей вращающейся системы, что приводит к ее торможению, При торможении воспроизводится крутой задний фронт импульса ускорения, 1 з,п, ф-лы, 6 ил. тель, установленный на платформе, стол размещен на планшайбе, ось, на которой установлен маятник выполнена в виде винта, в маятнике выполнена навинченная на . ЧО этот винт гайка, на маятнике закреплен па- а лец, который в исходном положении входит в отверстие, выполненное в планшайбе, при р том длина расположенной в отверстии части пальца не превышает 1/4 шага винта,Наиболее близким по технической сущности является стенд.для испытания изделийд на воздействие импульса ускорения,а содержащий платформу с приводом вращения, планшайбу, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, закрепленной на платформе привод вращения планшайбы, размещенный на периферии планшайбы510 фиксации груза в конце его перемещения, 15 при этом груз и стол расположены по разные стороны от оси вращения планшайбы, механизм для преобразования поступательного движения планшайбы выполнен в 20 40 45 50 55 стол для закрепления испытуемого изделия, фиксатор для удержания планшайбы в исходном положении и устройство для импульсного поворота плэншайбы, включающее установленный нэ ней с возможностью перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, груз установлен на планшайбе с возможностью радиального перемещения в направлении, противоположном столу, устройство снабжено механизмом для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы и установленными на последней средствами для виде винтовой пары, гайкой которой служит груз, винт зафиксирован нэ планшайбе от осевого перемещения, и конической передачи, одно из колес которой закреплено на винте, а второе - на платформе по оси вращения планшайбы, при этом длина нарезки винта выбрана из условия выхода груза из зацепленияс винтом при повороте план- шайбы на заданный угол разгона,Недостатком прототипа является невозможность воспроизведения импульса ускорения с крутым задним фронтом, а также неуравновешенность конструкции при раскручивании платформы.Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей зэ счет воспроизведения импульса ускорения с крутым задним Фронтом.Поставленная цель достигается тем, что стенд для динамических испытаний изделий, содержащий платформу с приводом вращения, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы планшэйбу, закрепленный на платформе привод вращения планшайбы, закрепленный на платформе привод вращения план- шайбы, размещенный на периферии планшайбы стол для закрепления испытуемого иэделия, фиксатор для удержания планшэйбы в исходном положении, устройство для импульсного поворота плэншайбы, включающее установленный с возможно- стьЮ радиального перемещения груз, смещенный от оси вращения платформы, механизм для преобразования поступательного перемещения груза во вращательное движение планшайбы, включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз, э винт зафиксирован от осевого перемещения и длина его нарезки выбрана из условия 25 30 35 выхода груза из зацепления с винтом при повороте планшайбы на заданный угол разгона, коническую передачу, одно из колес которой закреплено на винте, а второе на планшайбе, и средства для фиксации груза в конце его перемещения, снабжен маятниками, установленными на платформе с возможностью врщаения относительно осей. параллельных оси вращения платформы, под действием центробежных сил, средствами фиксации маятников в исходном положении, а также упором и крешером, закрепленными на планшайбе и на маятнике, который свободно установлен нэ валу планшайбы с возможностью вращения в направлении, противоположном направлению вращения планшайбы, при этом упор и крешер расположены с возможностью их соударения при вращении маятника,Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид сбоку на заявляемый стенд; на фиг,2 - вид сверху, на фиг,3 - вид сверху на маятнике; на фиг,4 - разрез стола; на фиг,5 - эпюра ускорений, действующих в базовой точке испытуемого изделия; на фиг.6 - вид сверху на планшайбы,Стенд содержит установленную на неподвижном основании с возможностью вращения платформу 1 с приводом(на чертежах не показан), установленную на периферии платформы 1 с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы 1, планшайбу 2, установленную на диаметрально противоположной стороне платформы 1 дополнительную планшэйбу 3 с возможностью поворота в направлении, противоположном направлению вращения основной планшайбы 2, привод 4 вращения планшайб 2 и 3, установленный на дополнительной несущей 5 и платформы 1, симметрично относительно оси вращения платформы 1, имеющий два выходных вала и связанный с валом 6 и 7 основной 2 и дополнительной 3 планшайб посредством угловых редукторов в виде конических передач 8, На периферии план- шайбы 2 установлен с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения планшайбы 2, стол 9, На диаметрально противоположной столу 9 стороне планшайбы 2 установлен дополнительный стол 10 для закрепления противовеса 11, Основной 9 и дополнительный 10 столы снабжены общим приводом 12, закрепленным на планшайбе и симметрично относительно оси ее вращения и установленным внутри поперечного отверстия 13, выполненного в валу 6, Привод 12 связан со столами 9 и 10 посредством двух выход1791743 осно основной 2 и дополнительной 3 планных валов 14, 15 и редукторов в виде конических передач 16, 17, причем каждое из шайбам маятники 46 и 47 с возможностьюведомых колес 18 выполнено по периметру поворота относительно валов 6 и 7 соответстолов 9, 10. На столе 9 с возможностью ственно, средства фиксациимаятников 46 ивращения относительно оси, перпендику 47 в исходном положении, включаюЩимилярной оси вращения планшайбы 2, уста- стопор 48, управляемый электромагнитомновлен контейнер 19 для закрепления 49, установленным на платформе 1 по ееиспытуемого йзделия 20, Контейнер 19 оси. Форма концов маятников 46 и 47 обесснабжен собственным приводом 21, закреп-печивает ихосвобождение при опусканииленным на стойках, симметрично относи стопора 48 (фиг.1, 3), На маятнике 46 уста-"тельно. оси вращения платформы 1, на"новлен крешер 50, взаимодействующий придойолнительной несущей 5 надприводом 4, его развороте с упором 51, закрепляемымПривод 21 связан с контейнером 19 посред- на планшайбе 2 со стороны дополнительноством передачи гибким валом 22, кожух ко-: го стола 10, и обеспечивающий уменьшениеторого размещен в осевом отверстии 23 15 радиусавращенияизделйя путем поворотавала 6 планшайбы 2,:закреплен на ней, про-планшайбы 2 за счет энергии ударного взаведен через осевоеотверстие 24(фиг.4) вала имодействия,25 стола 9, и закреплен на столе 9. На койце: . Стендработает следующим"образом,гибкого валика 22 закреплейо коническое . , Маятники 46 и 47 подводятся"к оси-платколесо 26; связанное с коническим колесом 20 формы 1 и фиксируются стопором 48, как27, закрепленным йа валу контейнера 19, показано йа фиг,З, 1. На маятник 46 устанавДойолнительная планшайба 3 снабжена . ливается крешер 50. Испытуемое изделие "противовесами 28, размещаемыми на ее пе устанавлйвэется в койтейнере 19, Планриферии симметрично относительно. оси ее шайба 2 ориентируетсятаким образом чтовращения, и противовесом 29, установлен бы изделие 20 размещалось на осиным внутри отверстия 30, выполненного в вращенйяплатформы 1. При этом подвижвалу 7; Плайшайбы 2 и 3 снабжены дополни- ные элементы 32 подводятся йа максимальтельйым инерционнымприводом; действу- но близкое расстояние кприводу 4, один изЮщим согласно с приводом4 иних фйксируется стопором 39 (фиг.1). Платвключающим направляющие 31 (фиг.2) ра форма 1 раскручивается приводом(на чердиально закрепленныена дополнительной тежах показан) до расчетной угловойнесущей 5, установленные на направляю- скорости,которая в дальнейшем поддержищих 31 подвижные элементы 32, двухсту-вается постоянной. Стопор 39 освобождаетпенчатый вал 33; связывающий выходныеся подвижные элемейты 32, которые подвалы привода 4 с редукторами 8 и разме действиемцентробежныхсил перемещаютщенный внутриотверстия 34, выполненного ся к периферии направляющих 31. Одноврев подвижном элементе 32, скользящихэле- менно включается привод 4. Крутящийментов 35, закрепленных в подвижном эле- момент, создаваемый благодаря винтовойменте и введенных во взаимодействие с передачепридвиженииподвижйыхэлеменвинтовым пазом 36, выполненным на боко Ц- тов, передается глэншайбам 2 и 3, которыевой поверхности 37 большего диаметра ". ускоренноп 66 орачиваются,изменяярадиусдвухступенчатого вала 33, и упругий эле- . вращения изделия в сторону увеличения.мент 38 для торможения подвижного эле- Быстрое увеличенйе радиуса вращенияисмента 32, установленный на периферйи пытуемого изделия посредством поворотайаправляющих 31, средства фиксации по основной планшайбы 2 под действием модвижных элементов 32 в исходном положе- мента привода 4 и дойолнительного моменнии включающие, стойор 39. размещаемый та, создаваемого инерционным приводом,в отверстии 40 подвижного элемента 32, и обеспечивает интенсивное нарастание усуправляемый электромагййтом 41, и средст- корения, При этом формируется переднийва торможения планшайб 2 и 3, включаю фронт воспроизводимого испытательногощие шкивы 42, 43 закрепленные на валах 6 воздействия. Крутящий момент, создаваеи 7 соответственно, гибкие связи 44, намо- мый инерционным приводом, значительйотанные на шкивы 42, 43 и связанные с пру- больше момента привода 4.жинами 45, концы которых закреплены на По мере перемещения подвижных элеплатформе 1, Гибкие связи 44 имеют избы ментов 32 к периферии направляющих 31,ток длины, обеспечивающий свободный по- скользящие элементы 35 выходят из винтоворот планшайб 2 и 3 на угол до 110 град, вого паза 36, при этом инерционный приводСтенд снабжен устройством формиро- отключается благодаря наличиюступенйвавания эаднегд фронта воспроизводимого ла 33 малого диаметра. Далее планшайбы 2,ускорения, включающим установленные со поворачиваются по инерции, а подвижныеВУ (с) = РУх(т) + Я(т) + Яг(т),Й/а(1) = Ьх 1 ) + ОУу т ) + ВУг т ) (2) Результирующее ускорение Я(т), действующее в плоскости г.ОУ изделия, оп ределяется следующим образом: Ш(т) =%+ Якр(с) - . ъБР 1+ аУ 01 (4) этом угол Я), отсчиты вэем ы й от оси ОУ вправления вектора Ю(т), определяети д сяЮ т 1, ЮгУУ(т) = агссоз -у = агсзпР/ 7 п(1(5)гол а( между направлениями осей 0тора Юа(с) определяется: 6)= агсзп элементы 32 затормаживаются упругими элементами 38 и центробежными силами прижимаются к упорам, на которых закреплены упругие элементы 38. В дальнейшем процессе испытания подвижные элементы 32 участия не принимают, При угле поворота планшайбы 2 более 110 град., наматываясь на шкивы 42, 43,.выбираются избытки гибких связей 44, которые растятивают пружины 45, Планшайбы 2 и 3 эффективно затормаживаются. Дальнейшее программное изменение радиуса вращения изделия 20 производят только приводом 4 в диапазоне изменения угла поворота планшайбы 2 0 - 110 град., при этом пружины 45 на характер угловых перемещений планшайб 2, 3 не влияют,;В процессе программных поворотов планшайбы 2 одновременно приводами 12 и 21 производят заданные (расчетные) повороты изделия 20 относительно осей стола 9 и контейнера 19, путем поворота соответствующих элементов. Углы поворота стола 9 и контейнера 19 рассчитываются из условия обеспечения заданных ускорений Юх(т), О/ Яг действующих по осям Х, У, Е, связанных с изделием (фиг.5 а). В соответствии с фиг,5 а абсолютное ускорение ЙЩ, действующее в базовойточке изделия 20 (точка О) и воспроизводимое за счет изменения радиуса вращения изделия и параметров движения платформы 1 и планшайбы 2, определяется по формулам202530 Используя выражения (1) - (5) можно отыскать требуемые углы поворота изделия а(с) и ф) относительно направления вектора абсолютного ускорения.Поскольку вектор абсолютного ускорения Юз лежит в плоскости вращения платформы 1 (в горизонтальной плоскости), то для обеспечения воспроизведения заданных ускорений Ях(т), ЬУу(т), Юг(т) (фиг,5 б) изделие со столом 9 поворачиваютотносительно направления вектора абсолютного ускорения СЙа(т) и оси 001 на угола(т) и угол ф) относительно оси ОХ, При этом ось 001 соответствует оси поворотастола 9, ось ОХ изделия при его установке в контейнере совмещается с осью вращения контейнера, а базовая точка 0 изделия находится на оси и вращения стола 9.. Для обеспечения крутого заднего фронта воспроизводимого ускорения электромагнитом 49 опускается стопор 48, освобождая маятники 46 и 47, которые ускоренно разворачиваются относительно осей 6 и 7 планшайо 2 и 3 соответственно. Приэтом скачком увеличивается момент инерции платформы, угловая скорость которойпадает. Момент инерции маятников выбираются из условия обеспечения значительйого падения угловой скорости платформыи поворота маятников на углы, не превышающие 220-260 град. Привод 4 при этом также поворачивает планшайбу 2 в сторону уменьшения радиуса вращения изделия.Поскольку перед формированием заднего 35 фронта испытательного воздействия изделие находится на близком к максимальному расстоянии от оси вращения платформы 1 планшайба 2 своей стороной, на которой размещен противовес 11 и упор 51, поворо та в направлении к оси платформы 1, маятник 46 при развороте крешером 50 взаимодействует с упором 51, сообщая планшайбе 2 дополнительный крутящий момент, обеспечивающий быстрое изменение 45 радиуса вращения изделия. Во время взаимодействия упора 51 с крешером 50 последний срезается (или сминается). При этом формируется крутой задний фронт воспроизводимого ускорения за счет резкого 50 уменьшения радиуса вращения изделия путем поворота планшайбы 2 под действием момента, сообщаемого ее при упруго-пластической деформации крешера 50. Использование инерционного привода позволяет 55 увеличить крутизну нарастания переднегофронта воспроизводимого ускорения, введение в стенд дополнительных элементов (планшайбы 3, стола 10), параметры движения которых равны по величине и противо,положны по знаку, обеспечивает инвариантность приводов стенда по отношению другк другу, Введение в стенд маятников, крешера и упора, закрепленного на планшайбе,позволяет формировать крутой заднийфронт воспроизводимого ускорения, Установка изделия в контейнере, ось поворотакоторого перпендикулярна оси стола, и ко торый снабжен собственным приводом позволяет производить нагружение объектаиспытаний ускорениями в трех взаимноперпендикулярных направлениях. Использование при этом передачи гибким валикомне увеличивает инерционности планшайб иих общего привода,Таким образом, техническая реализация изобретения позволяет повысить достоверность испытаний, проводимых наданном .стенде, за счет воспроизведениякрутого заднего фронта импульса ускорения,Крутизну нарастания переднего фронтавоспроизводимого ускорения можно регулировать изменением частоты вращенияплатформы, массой подвижных элементов,их начальным смещением относительно осиплатформы, параметрами винтовой передачи и передаточным отношением редукторапланшайбы. Крутизну спада заднего фронтавоспроизводимого ускорения можно регулировать изменением инерционно-геометрических параметров маятников, твердостикрешера. Формула изобретения1, Стенд для динамических испытаний изделий, содержащий платформу с приводом вращения, установленную на платформе с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу, закрепленный на платформе привод вращения плэншайбы, размещенный на периферии планшайбы стол длязакрепления испытуемого изделия, фикса 5 тор для ударжения планшайбы в исходномположении, устройство для импульсного поворота планшайбы, включающее установленный с возможностью радиальногоперемещения груз, смещенный от оси вра 10 щения платформы, механизм дляпреобразования поступательного перемещениягруза во вращательное движение планшай-бы, включающий винтовую пару, гайкой которой служит груз, а вйнт зафиксйрованот15 осевого перемещейия и длинаего нарезкивыбрана из условия выхода груза из зацеплейия с винтом при повороте плайшайбы назаданный угол разгона, коническую передачу, одно из колес которой закреплено на20 винте, а второе - на плайшэйбе, и средствадля фиксации груза в конце его перемещения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что,с цельюрасширения зксплуатэциойных возможностей за счет воспроизведения импульса ус 25 корения с крутым задним фронтом, онснабжен маятниками, установленными нэплатформе с возможностью вращения относительно осей, параллельных оси вращенияплатформы, под действием центробежных30 сил, и средствами фиксации маятников висходном положении,2, Стенд по п.1, о т л и ча ю щ и й с ятем, что он снабжен упором и крешером,закрепленными на планшайбе и на маятни 35 ке, который свободно установлен на валупланшайбы с возможностью вращения в направлении, протйвоположном направлению вращения планшайбы, при этом упор икрешер расположены с возможностью их40 соударения при вращении маятника., ул.Гагарина, 101 Заказ 148ВНИИП оставитель А.Семе хред М,Моргентал Тираж Подписноесударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва,Ж, Раушская наб., 4/5