Стенд для испытания изделий на воздействие ускорений

 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационным испытательным установкам. Сущность изобретения: стенд содержит прямоугольную раму 1, установленную на неподвижном основании и приводимую во вращение приводом. Внутри рамы 1 установлена дополнительная рама с Двумя крестообразными несущими из стоек 4, ось вращения которой пересекается с осью вращения ..--.-. ; : . ,.;

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 Р 21/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4856737/10 (46) 23.01.93. Бюл. N. 3 . (71) Владимирский политехнический институт (72) Л.M.Ñàìñîíîâ и А.Н.Семенюк (56) Авторское свидетельство СССР

М 593155, кл. G 01 P 21/00, 1976.

Авторское свйдетельство СССР

М 800890, кл. G 01 Р 21/00, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1739303, кл. G 01 P 21/ОО, 1991.,,!Ы „1789937 А1

2 (54) СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

НА ВОЗДЕЙСТВИЕ УСКОРЕНИЙ (57) Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационным испытательным установкам. Сущность изобретения: стенд содержит прямоугольную раму I, установленную на неподвижном основании и приводимую во вращение приводом. Внутри рамы 1 установлена дополнительная рама с двумя крестообразными несущими из стоек 4, ось вращения которой пересекается с осью вращения pag c

1789937

3 мы.1,. Дополнительная рама снабжена собственным приводом ее поворота, установленным на раме 1 iio оси ее вращения

Концы двух крестообразных несущих жестко связаны платформами 8, 9; 10, 11. На крестообразной несущей 4 рамы. вблизи платформы 8, 9 диаметрально-противоположно установлены поворотный столы 12, 13 для закрепления испытываемого изделия

14 и его макета 15 соответственно. Оси вращения столов параллельны оси вращения дополнительной рамы Столы снабжены общим приводом,16 их поворота, закрепленным на раМе 3. На платформах t0 и 11 установлены противовесы соответственно, Изобретение относится к испытательНоА технике, в частности. к ротационным испытательным установкам, и может быть использовано для динамических испытаний приборных устройств на воздействие непериодических линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания.

Известны стенды для градуираоки акселерометров, содержащие вращающуюся платформу, и дополнительную платформу, 10 ось вращения которой пересекает ось вращения платформы, снабженную приводом ее вращения.

Наиболее близким по технической сущности является стенд для испытаний прибо- 15 ров на воздействие переменных ускорений, содержащий основную раму с приводом, дополнительную раму, установленную внутри основной, ось вращения которой перпендикулярна оси вращения основной, и снаб- 20 женную приводом, установленным на основной раме, установленный на дополнительной раме поворотный стол для закрепления испытуемого изделия, ось вращенйя которого параллельна оси вращения допол- 25 нительной рамы, снабженный приводом, закрепленным на дополнительной раме

Данный стенд позволяет воспроизводить линейные ускорения с крутым передним фронтом нарастания, что обеспечивается 30 ускоренным поворотом неуравновешенной дополнительной рамы в поле центробежных сил. Недостатком стенда является невозможность воспроизведения участков интенсивно изменяющихся ускорений о течении 35 всего процесса испытания, о том числе и крутого заднего фронта.

Цель изобретения — расширение эксплуатационных возможностей стенда и повышение точности воспроизведения

Дополнительная рама снабжена управляемым инерционным приводом, действующим согласно с приводом и имеющим установленные вдоль крестообразных несущих прямолинейные направляющие 21, установленные в направляющих инерционные массы 22 — 25, связанные между собой раоноплечим шарнирным четырехзвенником 26, реверсивный привод 27 поступательного перемещения инерционных масс, установленный привод 27 поступательного перемещения инерционных масс; установленный по оси вращения рамы 3. Совокупный привод рамы 3 снабжен системой управления, 1 з.п. ф-лы, 4 ил. ускорений за счет обеспечения синхронизации.действия моментов основного и инерционного прйвода дополнительной рамы.

Поставленная цель достигается тем, что в стенде для испытаний изделий на воздействие ускорений, содержащем основную раму с собственным приводом, внутри которой установлена с возможностью вра-. щения относительно оси, перпендикулярной оси вращения основной рамы, дополнительная рама, снабженная системой управления ее привода. состоящая из двух крестообразных несущих, концы которых жестко связаны платформами, расположенными симметрично относительно оси вращения этой рамы, привод вращения до-. полнительной рамы, расположенный на основной раме, поворотный стол для закрепления испытуемого изделия, установленный на одной из платформ, ось вращения которого параллельна оси вращения дополнительной рамы, на диаметрально противоположной поворотйому столу стороне крестообразной несущей установлен дополнительный поворотный стол, ось вращения которого параллельна оси вращения основного стола, столы снабжены общим приводом вращения, закрепленным на крестообразной несущей вдоль оси дополнительной рамы и связанный с ним посредством угловых редукторов в виде конических передач, имеющих равные геометрические параметры, на -остальных платформах закреплены противовесы, причем центры масс столов с изделиями и центры масс противовесов лежат на равных расстояниях от оси вращения дополнительной рама, которая снабжена вспомогательным инерционным приводом, вспомогательный инерционный привод до1789937 полнительной рамы включает вэаимоперпендикулярные направляющие, установленные вдоль крестообразных несущих, концы которых закреплены на платформах, четыре инерционных груза, установленные 5

20

35 новании и приводимую so вращение приво- 40 дом 2. Внутри рамы 1 установлена дополнительйая рама 3 с двумя крестообразными несущими из стоек 4. ось враще ния которой 5 пересекается с осью

50 с возможностью перемещения в радиальных направляющих симметрично относительно оси поворота дополнительной рамы, реверсивный привод поступательного перемещения инерционных грузов. установленный на крестообразной несущей по оси дополнительной рамы и связанный с одним из инерционных грузов, и равноплечий четырехзвенный механизм, связывающий инерционные массы между собой, система управления приводом поворота дополнительной рамы размещена на основании и содержит звдатчик и датчик углового поло.жения дополнительной рамы, два элемента сравнения, два усилителя и датчик положения инерционных rpyaoa, причем задатчики и датчик углового положения дополнительной рамы подключены к соответствующим входам первого элемента сравнения, выход которого соединен с первым входом второго элемента сравнения и через первый усилитель с приводом дополнительной рамы, выходдатчика положения инерционных грузов подключен ко второму входу второго элемента сравнения, выход которого через второй усилитель соединен с приводом перемещения инерционных грузов.

На фиг. 1 — предлагаемый стенд, вид сбоку; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг.1; на фиг,4— система управления приводом дополнительной рамы.

Стенд содержит прямоугольную раму 1 (фиг.1), установленную на неподвижном освращения основной рамы 1. Дополнительная рама 3 посредством конических передач 6 связана с собственным приводом 7, установленным на раме 1 по оси ее вращения. Концы двух крестообразных несущих попарно жестко связаны платформами 8, 9, 10, 11(фиг.1, 2). На крестообразной несущей

4 дополнительной рамы 3 вблизи платформы 8, 9 диаметрально противоположно установлены поворотные столы 12. 13 для закрепления испытуемого изделия 14 и его весового макета(противовеса) 15 соответственно. Оси вращения столов 12, 13 параллельны оси вращения дополнительной рамы 3. Столы 12, 13 снабжены общим приводом 16 их поворота, закрепленным из

30 крестообразной несущей дополнительной рамы 3 и связанным с ними посредством конических передач 17, 18. На платформах

10 и 11 размещены противовесы столов 19 и 20 соответственно. Дополнительная рама

3 снабжена дополнительными управляемым инерционным приводом, действующим согласно с приводом 7 и включающим установленные вдоль оси крестообразных несущих прямолинейно направляющие 21, концы которых закреплены на платформах

8, 9, 10, 11, установленные в направляющих инерционные грузы 22, 23. 24, 25, связанные между собой равноплечим шарнирным четырехзвенником 26, реверсивный привод

27 поступательного перемещения инерционных грузов 22, 23, 24, 25, установленный по оси вращения дополнительной рамы 3 на крестообразной направляющей 4. Система управления приводом дополнительной рамы 3 (фиг. 4) размещена на неподвижном основании и включает задатчик 28 и датчик

29 углового положения дополнительной рамы 3 (установленный на ее валу, на фиг.1, 2, 3 не показан), первый элемент 30 сравнения, усилитель 31 выходного сигнал первого элемента 30 сравнения привод 7 дополнительной рамы 3, датчик 32- положения инерционных грузов 22, 23, 24, 25 (на чертежах не показан), при этом нулевому сигналу датчика 32 соответствует симметричное относительно оси дополнительной рамы 3 положение инерционных грузов, второй элемент 33 сравнения, усилитель 33 и привод 27. Съем и передача измерительной и управляющей информации осуществляются посредством токосъемника {на чертежах не показан).

Заявляемый стенд работает следующим образом.

Дополнительная рама 3 ориентируется таким образом, чтобы испытуемое изделие

14 находилось на оси вращения основной рамы 1, Инерционные грузы 22, 23, 24, 25 размещают на равных расстояниях от оси вращения дополнительной рамы 3. Включается система управления стендом (фиг.4), при этом поскольку угол поворота дополнй- тельной рамы и выходной сигнал задатчика

28 углового положения рамы 3 равны нулю, выходной сигнал с первого элемента сравнения 30, являющийся задающим для привода 27, имеет также нулевое значение.

Поэтому привод 27 перемещает инерционные грузы 22, 23, 24, 25 в положение, строго соответствующее исходному (инерционные грузы размещены на равйых расстояниях от оси вращения рамы 3), и обеспечивает No положение инерционных грузов при раскручивании платформы 1 приводом 2 до расчет1789937 ной угловой скорости, которая в дальнейшем поддерживается постоянной. Далее по сигналу задатчика 28 дополнительная рама начинает программно изменять свое угловое положение. При этом на выходе первого элемента 30 сравнения присутствует сигнал ошибки отработки приводом дополнительной рамы задающего сигнала задатчика 28.

Этот сигнал ошибки является задающим для привода 27 инерционных грузов 22, 23, 24, 10

25. По сигналу ошибки е (фиг.4) привод 27 перемещает инерционные грузы таким образом, чтобы последние за счет изменения своего положения создавали неуравновешенность дополнительной рамы. Например, при повороте дополнительной рамы 3 от исходного положения (фиг.2) ийерционные грузы 22. 23 перемещаются к столам 12

13 соответственно; а грузы 24, 25 - к оси вращения дополнительйой рамы 3, При 20 этом равнодействующая центробежных сил, действующих на инерциойййе грузы создает, крутящий момент, действующий щее воздействие задатчика 30, что позволяет воспроизводить на данном стенде ускорения с высокой интенсивностью на30 растания или спада в течении всего процесса испытания.

В случае, если сигнал ошибки я йэменя-" ет знак (пусть необходймо noaeðíуть"допол - -" нительную раму в исходное положение) 35 привод 27 перемещает грузы 25 и 25 от оси вращения дополнительной рамы 3, а грузы

22, 23 — к-оси вращения рамы 3. При этом равнодействующая центробежных сил, действующих на этй инерционные грузы, созда- 40 ет крутящий момент, действующий согласно с моментом привода 7 (т.к. сигнал ошибки сменил знак) и стремящийся ве йфт ь ра му

3 в исходное положение. Следует отметить, что рама 3 прй испытаниях поворачивается 45 на угол от 0 до 70О. В этом диапазоне изме нения углов поворота рамы 3 наиболее эффективно действует описываемый привод рамы 3. В случае, еслидополнйтельная рама

3 должна быть повернута на угол постояи- 50 ной величины (по программе), то сигнал ошибки равен нулю и привод 27 перемещает инерционные грузы таким образом, что последние размещаются на равных расстояниях от оси вращения дополнительной ра- 55 мы 2. В этом случае, равнодействующая центробежных сйл, действующих на инерционные грузы 22 — 25 равна нулю и рама 3 удерживается в требуемом положении тольсогласно с моментом привода 7. За счет суммарного крутящего момента дополни- 25 тельная рэма быстро отрабатывает задаюко приводом 7. Таким образом, управляе- мый инерционный привод дополнительной рамы 3 действует во всем рабочем диапазоне изменения углов поворота дополнительной рамы 3, что позволяет воспроизводить линейные ускорения с интенсивно изменяющимися участками нарастания и спада, и как следствие, повысить достоверность проводимых испытаний. B процессе программных поворотов дополнительной рамы 3 воспрбизводят заданное абсолютное ускореййе, действующее в расчетной точке ис-. пытуемого изделия, Одновременно приводом 16 посредством программных поворотов стола 12, изделие 14 ориентируют относительно направления действия абсолютного ускорения с целью получения за дайнь х его составляющих, действ ющ вдоль взаимно перпендику ных осей; связанных с изделйем. При необходимостй дополнительная рама может быть снабжена угфйЪляе . :ймй " средствами ее фиксации в исходном положении, Воедейие в стенд до- —. полййтельнбго повбротного стола с противовесом изделия, параметры движения которого находятся в противофазе с пара-. метрамФЯвиМения основного стола. поэволяет устранить паразитные взаимовлияния между приводами дополнительной рамы и столов. что позволяет повысить точность воспроизведения заданных испытательных воздействий. Таким образом, введение в . стенд дополнительного управляемого инерционного привода рамы 3 позволяет улуч-. шить дйнамику ее привода. Такое техническое решение позволяет создавать дополнительный крутящий момент, действующий согласно с электромеханическим прйводом дополнительной рамы; за счет сил инерции, действующих на инерционные массы, жестко: Связанные с уравновешен-. ной относительно своей оси поворота, дополнйтельной рамой. Динамическое управлейие в процессе -йсйытания искусственйо создаваемой неуравновешенностью допблнительной рамы в силовом ротацйонном поле, позволяет воспроизводить интенсивно изменяющиеся линейные ускорения в широком диапазоне амплитуд и длительностей, а также уменьшить мощность основ- ного двигателя дополнительной рамы, Такое техническое реШение управляемого инерционного прийода"дополйительной рамы noýâoëÿeò создавать дополнительные крутящие моменты в течейии всего процесса NcnbITBKMA и обеспечить воспроизведение как переднего. так и заднего фронтов испытательного воздействия.

1789937

Форм лi изобретения

1. Стенд др1 испйтания изделий на воз- действие ускорений, содержащий основную

Раму с собственным приводом, внутри котоРой установлена с возможностью вращения относительн оси, перпендйкулярной оси вращения о новной рамы, дополйительная

Рама, снабженная системой управления ее приводом. состоящая На двух крестообразных несущих, концы которых жестко связаны платформами, расположенными симметрично относительно оси вращения этой рамы, привод вращения дополнительной рамы, расположенный на основной раме, повррогнйй стол для закрепления нсйытуМсгснэдеана, усстансвленный на од,,НоА из платформ, ось вращения которого параллельна оси вращения дополнительной рамы, на диаметрально противоположной поворотному столу стороне крестообразной несущей установлен дополнительный поворотный стол, ось вращения которого параллельна оси вращения основного стола, столы снабжены общим приводом вращенияя, закрепленным на крестообразной несущей вдоль оси дополнительной рамы и связанным с ним йосредством угловых редукторов в виде котнически3Гпередач, @Meeщих равные геометрические параметры, на остальных платформах закреплены лротивовесы, причем центры масс столов с изделиями и центры масс противовесов лежат на равных расстояниях от оси вращения дополнительной рамы, которая снабжена вспомогательным ийерционнйм приводом, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей стенда, вспомогательный инерционный привод дополнительной рамы включает взаимно перпендикулярные радиальные направляющие. установленные вдоль крестообразных йестущих, концы которых закреплены на платформах, четыре инерционных груза, ус5 тановленные с возможностью перемещения в радиальных направляющих симметрично относительно оси поворота дополнителсьной рамы, реверсивный привод поступательного перемещения инерционных грузов, уста10 новленный на крестообразной несущей по оси дополнительной рамы и связанный с одним из инерционных грузов, и равноплечий четырехзвенный механизм, шарнирно связывающий инерционные грузы между

15 собой, 2, Стенд по и, 1, отличающийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения ускорений за счет обеспече20 ния синхронизации действия моментов основного и инерционного прйводов дополнительной рамы, система управления приводом дополнительной рамы размещена на основании и содержит задатчик и датчик

25 углового положения дополнительной рамы, два элемента сравнения, два усилителя и датчйк полбжения инерционйых грузов, причем задатчики да гчик углойого "полоЖения дополнительной рамы подключены к со30 ответствующим входам первого элемента сравнейия, выход которого сбединен с первым входом второго зтлемента сравнения и через первый усилитель — с приводом дополнительной рамы, выход датчика положе35 ния инерционных грузов подключен к второму входу второго элемента сравнения, выход которого через второй:усилитель соединен с приводом перемещения инерционных грузов.

778993у;pae c

1789937

1789937

Составитель А.Семенюк

Техред М.Моргентал: Корректор С.Пекарь

Редактор Т.Шагова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 347 Тираж.. Подйисное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобреТениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5