Импульсный нагружатель

 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установках для усталостных испытаний. Целью изобретения является повьпчение эффективности путем увеличения амплитуды динамического момента и точности воспроизведения

l60 E O o!!! 8 H A5

KATE8Tl!:" .:" 1и, КАК (ф!!фли!!-е!!а МЬА

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК!!9! S !!!!

yg 4 В 06 В 1/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4218120/24-28 (22) 26.01.87 (46) 30.01.89. Вюл. ¹ 4 (72) П.Г.Виницкий, В.В.Воробей и И.Г.Мишин (53) 534.141 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1384346, кл. В 06 В 1/16, 1986. (54) ИМПУЛЬСНЫЙ НАГРУЖАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в установках для усталостных испытаний. Целью изобретения является повышение эффективности путем увеличения амплитуды динамического момента и точности воспроизведения

1454516 закона изменения динамического момента, а также ускорение испытаний объекта путем исключения малых амплитуд гармонических составляющих динамического момента и расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения постоянной составляющей динамического момента. Импульсный нагружатель содержит приводы

1 и 4, связанные с первой планетарной передачей, включающей первое водило 28 с сателлитами 29 и 30, взаимодействующими с центральными колесами 24 и ?6, второе водило 31 с дебаланснкми сателлитами 32 и 33 и дополнительными дебаланснлпж сателлитами 43 и 44, приводы 6 и 8, связанные с второй планетарной передачей, включающей центральные колеса

36 и 37 и сателлиты 39 и 40 и связанной через зубчатые колеса 7 и 35 с центральными колесами 41 и 42, 1

Изобретение относится к ви"рационной технике и ожет быть использовано в установках для чсталостннх испытаний.

Целью изобретения является повыше- 5 ние эффективности путем увеличения амплитуды динамического момента точности воспроизведения закона изменения динамического момента за счет

10 регулирования амплитуды и частоты его гармонических составляющих, а также ускорение испытаний объекта путем исключения малых амплитуд гармонических составляющих динамического момента и расширение эксплуатационных возможностей за счет воспроизведения постоянной составляющей динамического момента.

На фиг. 1 изображена кинематическая схема предлагаемого импульсного нагружателя; на фиг.2 — расчетная схема для дебалансных сателлитов; на фиг.3-график изменения динамического момента для блок-программы "усеченное би11 ение

Импульсный нагружатель содержит привод 1, корпус 2, размещенный в нем и связанный с приводом 1 BBJI 3, взаимодействующими с дебалансными сателлита и 43 и 44. Передаточное отношение кинематической цепи от привода 1 к дебалансному сателлиту 32 равно передаточному отношению от привода 1 к дебалансному сателлиту 33 °

Аналогично равны между собой передаточные отношения от привода. 6 к дополнительному дебалансному сателлиту

43 и дополнительному дебалансному сателлиту 44. Угол разворота дебалансных сателлитов друг относительно друга в паре 32 и 34 регулируется приводом 4, а в паре 43 и 44 — приводом 8. Постоянний момент на выходном валу 22 создается приводом 12, Путем включения и выключения приводов 1,4,6 и 8 и регулирования их

cK0D0cTH вращения изменяют амплитудно-частотные характеристики гармонических составляющих динамического момента, 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

2 первую, вторую и дополнительную зубчатые планетарные передачи, второй привод 4 с червяком 5, третий привод

6 с первым зубчатым колесом 7, четвертый привод 8 с червячным редуктором, включающим червяк 9 и червячное колесо 10, связанный с последним второй вал 11, пятый привод 12 с вторым червячным редуктором, включающим зубчатые пары 13-14 и 15-16, червяк 17 и червячное колесо 18, соединенный шлицевым соединением с червячным колесом 18 торсион 19, жестко закрепленное на нем первое коромысло

20, соединенное тягами 21 с жестко закрепленным на выходном валу 22 вторым коромыслом 23.

Первая зубчатая планетарная передача включает в себя жестко закрепленные на валу 3 первое центральное колесо 24 и второе центральное колесо 25, охватывающие вал 3 с возмоностью вращения и жестко соединенные между собой третье центральное колесо

26 и четвертое центральное колесо 27, установленное на валу 3 с возможностью вращения первое водило 28 с зубчатым венцом, взаимодействующим

516

35

45

55

3 1454 с червяком 5, размещенные на первом водиле 28 с возможностью вращения и жестко соединенные между собой первый сателлит 29, находящийся в зацеплении с первым центральным колесом 24, и второй сателлит 30, находящийся в . зацеплении с третьим центральным колесом 26, второе водило 31 с размещенными на нем с возможностью вращения первым дебалансным сателлитом

32, находящимся в зацеплении с вторым центральным колесом 25, и вторым дебалансным сателлитом 33, находящимся в зацеплении с четвертым центральным колесом 27. Второе водило 31 жестко соединено с выходным валом 22 ° предназначенным для связи с объектом 34. Передаточное отношение кинематической цепи из первого центрального колеса 24, первого сателлита 29, 1 второго сателлита 30, третьего центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 и второго дебалансного сателлита 33 равно передаточному отношению кинематической це» . пи из второго центрального колеса 25 и первого дебалансного сателлита 32.

Вторая зубчатая планетарная передача включает в себя установленные на втором валу 11 с возможностью вращения второе зубчатое колесо 35, жестко соединенное с ним пятое центральное колесо 36 и жестко соединенное с первым зубчатым колесом 7 шестое центральное колесо 37, жестко соединенное с вторым валом 11 третье водило 38, размещенные на нем с возможностью вращения и жестко соединенные между собой первый дополнительный сателлит 39, взаимодействующий с пятым центральным колесом 36, и второй дополнительный сателлит 40, взаимодействующий с шестым центральным колесом 37.

Дополнительная зубчатая планетарная передача включает в себя установленные на выходном валу 22 с возможностью вращения первое дополнительное центральное колесо 41, взаимодействующее с первым зубчатым колесом 7, и второе дополнительное центральное колесо 42, взаимодействующее с вторым зубчатым колесом 35, размещенные на втором водиле 31 с возможностью вращения первый дополнительный дебалансный сателлит 43, взаимодействующий с первым дополнительным центральным колесом 41, и второй дополнительный дебала ясный сателлит 44, взаимодействующий с вторым дополнительным централь ным колесом 42. Передаточное отношение кинематической цепи из шестого центрального колеса 37, второго дополнительного сателлита 40, первого дополнительного сателлита 39, пятого центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополнительнбго центрального колеса 42 и второго дополнительного дебалансного сателлита 42 равно передаточному отношению кинематической цепи из первого зубчатого колеса 7, первого дополнительного центрального колеса

41 и второго дополнительного дебалансного сателлита 44.

Импульсный нагружатель работает следующим образом.

При испытании объекта на кручение последний подсоединяют непосредственно к выходному валу 22, а при испытании на растяжение-сжатие — через винтовую передачу 45, предназначенную для преобразования крутильных колебаний выходного вала 22 в возвратно-поступательные перемещения объекта 34.

При включении привода 1 вращение передается валу 3 и жестко закрепленным на нем первому центральному колесу 24 и второму центральному колесу

25 ° Второе центральное колесо 25 передает вращение первому дебалансному сателлиту 32, а первое центральное колесо 24 через кинематическую цепь из первого сателлита 29, второго сателлита 30, третьего центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 передает вращение второму дебалансному сателлиту 33. Равные передаточные отношения кинематической цепи из первого центрального колеса 24, первого сателлита 29, второго сателлита 30, третьего центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 и второго дебалансного сателлита 33 и кинематической цепи из второго центрального колеса

25 и первого дебалансного сателлита

32 обеспечивают при выключенном втором приводе 4 вращение первого дебалансного сателлита 32 и второго дебалансного сателлита 33 с равными

5 1454516 6 угловыми скоростями :,. При вращении дают вращающуюся силу инерци 7, равдебалансные сателлиты 32 и 33 соз- ную (фиг.2) Р

Р =(ш+н ) е и> где e— ш +ш

7 е — эксцентриситет неуравно7 вешенной массы m первого дебалансного сателлита 32; е — эксцентриситет неуравновешенной массы m< втОрОгО дебалансного сателлита 33;

Л вЂ” угол разворота неуравновешенных масс m, и mz

M=n L ° N (s in V) 25 где 1, — расстояние от оси вращения сателлитов 32 и 33 до оси выходного вала 22;

Y = &t — угол между вектором силы о инерции Р и осью второго водила 31;

n — число дебалансных сателлитов.

При включении второго привода 4 вращения с постоянной угловой скоростью передается червяком 5 через зубчатый венец первому водилу 28.

При вращении с постоянной угловой

2 2 2 2 Д 2

M =nL sin(u t- g ) (m е Ы ) +(m е ш ) +2трпр е 7и cu cos((u<" )

7 7 2 2 7 2

2 ш„ е ь- г, sin (g-®<) Я ш е и) 2 +m е; imp cos((/ —.ы) 2 /

41 и tu — соответственно угловые ско1 2 рости вращения первого и второго дебалансных сателлитов.

Иаксимальное и минимальное значеt ния амплитуды динамического момента за период биения (фиг.3) соответственно равны а Z,1 ма.м + m 7 7 )+(Z 2 ) 55

M„„„-и f(m, е7 iu7 )-(ш е2 z ) j Ь.

Из формулы для минимального значения амплитуды динамического момента гУгол разворота „д неуравновешенной массы m7 первого дебалансного сателлита 32 относительно неуравновешенной массы ш второго дебалансного сателлита 33 определяется положением первого водила 28. Знакопеременный синусоидальный динамический момент, создаваемый вращающейся силой инерции Р на выходном валу 22 равен скоростью первого водила 28 первый сателлит 29, обкатываясь по первому центральному колесу 24, через кинематическую цепь из второго сателлита

30,третьего центрального колеса 26, четвертого центрального колеса 27 вызывает дополнительное вращение второго дебалансного сателлита 33. Вращающиеся с разными угловыми скоростями дебалансные сателлиты 32 и 33 создают на выходном валу 22 знакопеременный динамический момент с биением амплитуды, равный определяют соотношения между величинами неуравновешенных масс и их эксцентриситеты для первого и второго дебалансных сателлитов, при которых амплитуды динамического момента в блок-программе не меньше заданной величины Yi„„„, При включении третьего привода

6 вращение передается первому зубчатому колесу 7 и жестко соединенному с ним шестому центральному колесу

37. Первое зубчатое колесо 7 передает вращение первому дополнительному центральному колесу 41 и связанному

1454516 с ним первому дополнительному дебалансному сателлиту 43, а шестое центральное колесо 37 через кинематическую цепь из второго дополнительного сателлита 40, первого дополнительного, сателлита 39, пятого центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополнительного центрального колеса 42 передает вращение второму 10 дополнительному дебалансному сателлиt ту 44. Равные передаточные отношения кинематической цепи из шестого центрального колеса 37, второго дополнительного сателлита 40, первого допол- 15 нительного сателлита 39, пятого центрального колеса 36, второго зубчатого колеса 35, второго дополнительного центрального колеса 42 и второго дополнительного дебалансного сател- 20 лита 44 и кинематической цепи из первого зубчатого колеса 7, первого дополнительного центрального колеса 41 и первого дополнительного дебалансного сателлита 43 обеспечивают при 25 ,выключенном четвертом приводе 8 вращение первого дополнительного дебалансного сателлита 43 и второго дополнительного дебалансного сателлита 44 с равными угловыми скоростями. 30

При вращении дополнительные дебалансные сателлиты 43 и 44 создают на выходном валу свой знакопеременный синусоидальный динамический момент, величина которого определяется из соотношений для дебалансных сателлитов 32 и 33 путем замены величин неуравновешенных масс, их эксцентриситетов, угла разворота 3, угла ф и расстояния I. для дебалансных са- 40 теллитов 32 и 33 на соответствующие им величины для дополнительных дебалансных сателлитов 43 и 44.

При включении четвертого привода

8 вращение с постоянной скоростью 45 передается третьему водилу 38. При вращении с постоянной скоростью третьего водила 38 второй дополнительный сателлит 40, обкатываясь по mecтому центральному колесу 37, через кинематическую цепь из первого дополнительного сателлита 39, пятого центрального колеса 36, второго. дополни" тельного центрального колеса 42 вызывает дополнительное вращение второго дополнительного цебалансного сателли-. та 44. Вращающиеся с разными угловыьи скоростями дополнительные дебалансные сателлиты 43 и 44 создают второй знакопеременный динамический момент с биением амплитуды, который суммируется на выходном валу 22 с аналогичным динамическим моментом от дебалансных сателлитов 32 и 33. Величина этого динамического момента, а также соотношения между величинами неуравновешенных масс и их эксцентриситетов для первого и второго дополнительных дебалансных сателлитов опреде ляются аналогично, как и для дебалансньр; сателлитов 32 и 33, При включении пятого привода 12 вращающий момент через второй червячный редуктор передается торсиону 19, который через первое 20 и второе 23 коромысла и тяги 21 создает на выходном валу 22 постоянную составляющих момента.

Б режиме возбуждения моногармонического динамического момента с симметричной Аормой изменения амплитуды включен привод 1 или третий привод 6.

Изменение частоты моногармонического динамического момента достигается путем изменения скорости вращения привода 1 или третьего привода 6, Изменение на ходу амплитуды моногармонического динамического момента достигается изменением угла разворота первого дебалансного сателлита 32 относительно второго дебалансного сателлита 33 или первого дополнительного дебалансного сателлита 43 относительно второго дополнительного дебалансного сателлита 44 при включении соответственно второго привода 4 или четвертого привода 8 с последующим выключением их.

В режиме возбуждения моногармонического динамического момента с асимметричной Аормой изменения амплитуды импульсный нагружатель работает аналогично, как и при возбужден-ги моногармонического динамического момента с симметричной формой изменения амплитуды, но дополнительно включают пятый привод 12, который создает постоянную составляющую момента на выходном валу 22. При сложении постоянной составляющей и моногармонического динамического момента происходит возбуждение динамического момента асимметричной формой изменения амплитуды.

В режиме возбуждения бигармонического динамического момента включены одновременно привод 1 и третий

1454516

io привод 6. Изменение частот каждой гармонической составляющей достигается,как и при возбуждении моногармонического динамического момента путем изменения скорости вращения привода 1 и третьего привода 6, а ампли- туд соответственно путем включения и последующего выключения второго привода 4 и четвертого привода 8. 10 симметричная форма изменения бигармонического динамического момента обеспечивается аналогично,как и при моногармоническом режиме путем вклю чения пятого привода 12. 15

В режиме возбуждения полигармо,нического динамического момента включены одновременно привод 1, втарой привод 4, третий привод 6 и чет-! вертый привод 8 ° что обеспечивает 20 возбуждение четырех гармонических

;составляющих динамического момента при вращении дебалансных сателлитов 32 и 33 и дополнительных дебалансlHblx сателлитов 43 и 44 с разними уг- 25 ,, ловыми скоростями. Изменением скорос тей вращения приводов 1, 4, 6 и 8 . управляют изменением амплитудно-час тотных характеристик составляющих

;гармоник. В режиме создания стати- 30 ческого момента включают привод 12. л

1 Формула изобретения

1. Импульсный нагружатель, содер- 35 жащий привод„ корпус, размещенный в нем и связанный с приводом вал, 1 первую зубчатую планетарную переда;чу, включающую в себя жестко закрепленные на валу первое и второе 40, центральные колеса, охватывающие вал с возможностью вращения, и жестко соединенные между собой третье и четвертое центральные колеса, установленное. на валу с возможностью 45 вращения первое водило с зубчатым венцом, размещенные на первом водиле с возможностью вращения и жестко соединенные между собой сателлиты, первый из которых установлен с возможностью зацепления с первым центральным колесом, а второй — с третьим центральным колесом, второе водило с размещенными на нем с возможностью вращения дебалансными сателлитами, первый из которых установлен с возможностью зацепления с вторым центральным колесом, а второй - с четвертым центральным колесом, жестка соединенный с вторым водилам и предназначенный для связи с объектом выходной вал, второй привод .с червяком, установленным с возможностью зацепления с зубчатым венцом, а передаточное отношение кинематической цепи из первого центрального колеса, первого и второго сателлитов, третьего и четвертого центральных колес и второго дебалансного сателлита равно передаточному отношению кинематической цепи из второго центрального колеса и первого дебаланснога сателлита, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности и точности воспроизведения закона нагружения объекта, он снабжен третьим приводом с первым зубчатым колесом, четвертым приводом с червячным редуктором, связанным с последним вторым валом, второй зубчатой планетарной передачей, включающей в себя установленные на втором валу с возмож юстью вращения второе зубчатое колесо, жестко соединенное с ним пятое центральное колесо и жестко соединенное с первым зубчатым колесом шестое центральное колесо, жестко соединенное с вторым валом третье водило, размещенные на нем с возможностью вращения и жестко соединенные между собой дополнительные сателлиты, первый из которых установлен с вазможностью зацепления с пятым центральным колесом, а второй — с шестым центральным колесом, и дополнительной зубчатой планетарной передачей,, включающей B себя охватывающие вьг ходнай вал с возможностью вращения дополнительные центральные колеса, первое из которых установлено с возможностью зацепления с первым зубчатым колесом, а второе — с вторым зубчатым колесом, размещенные на втором водиле с возможностьювращения дополнительные дебалансные сателлиты, первый иэ которых установлен с возможностью зацепления с первымдополнительным центральнымколесом,а второй — с вторым дополнительным центральным колесом, а передаточное отношение кинематическай цепи из шестого центрального колеса, второго и первого дополнительных сателлитов, пятого центрального колеса, второго зубчатого колеса, второго дополнительного центрального колеса и второго дополнительного дебаланснаго сателлита

1454516! 2 равно передаточному отношению кинематической цепи иэ первого зубчатого колеса, первого дополнительного центрального колеса и второго дополнительного дебалансного сателлита.

2. Нагружатель по п.,1, о т л ич а ю шийсятем, что, с целью ускорения испытаний объекта, статические моменты дебалансных сателлитов или дополнительных дебалансных сателлитов выбраны из формулы сс I I „

m е иi — — — -m е 15 (и 2 2

f где m,,е, и — соответственно неуравновешенная масса, ее эксцентриситет и .

cKoPocTb BPBEPHHH 20 первого дебалансного сателлита или первого. дополнительного дебалансного сателлита;

m, е, - соответственно неу- 25 равновешенная масса, ее эксцентриситет и скорость вращения второго дебалансного сателлита или второго дополнительного сателлита;

М иин — заданное наименьщее значение амплитуды нагрузки; — расстояние от оси вращения сателлитов до оси выходного вала.

3. Нагружатель по п.1, о т л и— чающий с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, он снабжен пятым приводом, связанным с ним вторым червячным редуктором, торсионом с жестко закрепленным на нем первым коромыслом с тягами, соединенным с последними и жестко закрепленном на выходном валу вторым коромыслом, а торсион связан с червячным редуктором щлицевым соединением.

1454516

Составитель А.Дроговоз

Редактор Т.Парфенова Техред N,Õoäàíè÷ Корректор О.Кундрик

Тираж 422

Заказ 7380/13

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгорсц, ул. Проектная, ВН1ЫПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., л. и 5