Стенд для вибрационных испытаний длиномерных изделий
Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам вибрационных испытаний, преимущественно, длинномерных крупногабаритных оптических устройств. Сущность: стенд содержит вибровозбудитель с платформой и приспособление для крепления испытуемого изделия, выполненное в виде пустотелой прямоугольной призмы и установленное на платформе. При этом призма выполнена восьмигранной и имеет П-образные элементы жесткости, нижние и торцевые кромки которых закреплены соответственно на внутренних поверхностях боковых и торцевых граней призмы. Кроме того, в торцевых гранях призмы выполнены отверстия для пропускания через них элементов крепления испытуемого изделия. Стенд может быть снабжен съемным пустотелым коническим элементом с торцевыми поверхностями для взаимодействия с платформой и крепления к одной из торцевых граней призмы. Кроме того, стенд может быть снабжен цилиндрическими направляющими, закрепленными на торцевых гранях призмы. Технический результат: улучшения эксплуатационных характеристик, возможность передачи вибрации на испытуемое изделие в осевом направлении, упрощение подготовительных операций для поперечной передачи вибраций. 2 з.п. ф-лы, 3 ил. 
Изобретение относится к испытательной технике, а именно, к стендам вибрационных испытаний, преимущественно, длинномерных крупногабаритных оптических устройств.
Известен стенд вибрационных испытаний (см. кн. "Испытательная техника" под ред. В.В.Клюева, Москва, "Машиностроение", 1982 г., книга 2, стр.330, рис.23а), содержащий вибровозбудитель, приспособление для крепления испытуемого изделия к платформе вибровозбудителя, амортизационные подвески.
Недостатком известного стенда является то, что на нем нельзя проводить испытания изделий на воздействие вибрационных нагрузок при различных направлениях вибрационной нагрузки.
Известна установка для виброиспытаний изделий (см. авт.св. №815552, М. кл, G 01 М 7/00, 1981, прототип), содержащая вибровозбудитель, приспособление для крепления испытуемого изделии, представляющее прямую пустотелую призму, выполненную с возможностью взаимодействия трех ее взаимно перпендикулярных граней с платформой вибровозбудителя.
Известное устройство обеспечивает проведение испытаний изделия на воздействие вибрационных нагрузок при различных направлениях. Однако при испытаниях длинномерных крупногабаритных устройств, например, оптических систем, характерным конструктивным признаком которых является большая длина, например, 5-10 м, известное устройство обладает следующими недостатками.
Так как в известном устройстве испытуемое изделие крепится внутри приспособления, то габариты приспособления должны быть больше, чем у испытуемого изделия. Это приводит к существенному, увеличению габаритов стенда и суммарного веса всех устройств, взаимодействующих с вибровозбудителем. Испытания крупногабаритных устройств, например, оптических систем, проводятся на стационарных вибростендах, размеры платформы которых ограничены и в несколько раз меньше, например, 3-5 раз, размеров испытуемого изделия в поперечном направлении. Так как в известном устройстве приспособление для крепления испытуемого объекта выполнено в виде параллелепипеда, размеры которого больше испытуемого объекта, то, следовательно, грани параллелепипеда больше в несколько раз платформы вибровозбудителя. Это приводит к уменьшению резонансной частоты при возбуждении изгибных колебаний граней, так как численное значение резонансной частоты находится в обратной зависимости от длины и ширины граней, то есть
, где
fO - резонансная частота грани,
h - толщина грани,
a - ширина грани,
b - длина грани.
Таким образом, увеличение размеров граней по длине и ширине приводит к уменьшению жесткости приспособления. Так же при больших размерах граней могут возникать явления депланации.
Так как в известном устройстве изделие расположено внутри приспособления, то в приспособлении должны быть предусмотрены средства для размещения испытуемого изделия и обслуживания элементов крепления. Это могут быть отверстия, съемные крышки и т.д., которые приводят к нарушению симметричности приспособления и уменьшению жесткости.
Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов и улучшение эксплуатационных свойств за счет увеличения жесткости приспособления и его конструктивных элементов (граней).
Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем вибровозбудитель, приспособление для крепления испытуемого изделия, представляющее собой пустотелую прямую призму, выполненную с возможностью взаимодействия трех ее взаимно перпендикулярных граней с платформой вибровозбудителя, в нем призма выполнена восьмигранной, в торцевых гранях которой выполнены проходные отверстия, соосно которым на внешней стороне одной из торцевых граней выполнены элементы крепления испытуемого изделия, причем призма снабжена элементами жесткости, например, П-образного сечения, жестко соединенными нижними кромками с внутренними поверхностями боковых граней, а торцевыми кромками с внутренними поверхностями торцевых граней. Стенд снабжен съемным пустотелым переходным элементом, Например, конической формы, с торцевыми поверхностями, на одной из которых выполнены проходное отверстие и элементы крепления с торцевой гранью призмы, а другая поверхность выполнена с возможностью взаимодействия с платформой вибровозбудителя. Так же стенд снабжен съемным кронштейном, с системой обезвешивания, выполненным с возможностью крепления к боковым граням призмы и содержащим консоли, на которых установлено средство корректировки центра тяжести, например, противовесы. Торцевые грани призмы снабжены цилиндрическими направляющими.
Таким образом, исполнение призмы восьмигранной, позволяет выполнить грани в поперечной плоскости минимальных размеров, соразмерными с размерами платформы вибровозбудителя, а также уменьшить габариты приспособления в поперечной плоскости в диагональном направлении. При малых размерах граней, соразмерных с платформой вибровозбудителя, увеличивается резонансная частота при возбуждении изгибных колебании граней, и увеличивается жесткость всего приспособления в целом. Так как призма в поперечном сечении образует замкнутый контур, то исключается наличие свободных кромок, а следовательно, их вибрирование, что повышает прочность и жесткость граней и всего приспособления.
Проходные отверстия в торцевых гранях призмы, соосно которым на внешней стороне одной из них выполнены элементы крепления испытуемого изделия, позволяют закрепить изделие с внешней стороны через штатные элементы крепления изделия. При этом размеры приспособления в осевом направлении определяются размерами платформы, положением центра масс испытуемого изделия относительно места крепления к приспособлению, так как при вибрационных испытаниях в большинстве случаев необходимо совпадение суммарного центра масс всех устройств, взаимодействующих с вибровозбудителем с направлением возбуждающей нагрузки. Из этого следует, что приспособление в осевом направлении в несколько раз меньше, чем испытуемое изделие, при этом изделие выходит за габариты приспособления в осевом направлении с обеих сторон.
Элементы жесткости, своими кромками жестко соединенные с внутренними поверхностями боковых и торцевых граней призмы, обеспечивают увеличение жесткости в боковом и осевом направлениях всего приспособления в целом, как боковых, так и торцевых граней, а также исключает явление депланации граней. П-образное сечение исключает наличие свободных кромок у элементов жесткости, и, следовательно, увеличивает их жесткость и прочность.
Съемный пустотельный переходный элемент конической формы, с торцевыми поверхностями, на одной из которых выполнены проходное отверстие и элементы крепления с торцевой гранью призмы, а другая выполнена с возможностью взаимодействия с платформой вибровозбудителя, обеспечивает передачу нагрузки в осевом направлении. Съемный переходный элемент соединяет призму с платформой вибростенда, так как испытуемое изделие выходит за габариты призмы в осевом направлении.
Съемный кронштейн, выполненный с возможностью крепления к боковым граням призмы и содержащий консоли, предназначен для соединения приспособления с системой обезвешивания, причем консоли кронштейна выходят за габариты призмы. Размер консоли определяется из условия устойчивости испытуемого изделия при поперечном воздействии нагрузок. Средство корректировки центра масс в виде противовесов обеспечивает точное положение центра масс призмы совместно с изделием, совпадающее с направлением возбуждающей силы, причем центр масс корректируется только один раз и при смене направления нагрузки в поперечной плоскости не меняется.
Торцевые грани, снабженные цилиндрическими направляющими, облегчают подготовительные операции, так как возможно использование стандартных тележек с роликами, на которых можно произвести поворот приспособления совместно с изделием, например, на 90°.
На фиг.1 изображен общий вид стенда при горизонтальном расположении испытуемого изделия; на фиг.2 изображено сечение А-А на фиг.1; на фиг.3 изображен общий вид стенда при вертикальном расположении испытуемого изделия.
Стенд вибрационных испытаний содержит вибровозбудитель 1, с платформой 2, на которой крепится приспособление 3. К приспособлению 3 через собственный присоединительный фланец крепится испытуемое изделие 4, например, оптический телескоп, при помощи болтового соединения 5. Причем крепится изделие 4 с внешней стороны приспособления 3. Приспособление выполнено в виде пустотельной восьмигранной призмы, содержащей боковые грани 6 и 7, которые образуют замкнутый контур и торцевые грани 8 и 9. В торцевых гранях 8 и 9 выполнены проходные отверстия "а". Грани 6 выполнены с возможностью взаимодействия с платформой 2 вибровозбудителя 1 и могут крепиться, например, при помощи болтового соединения 10. Приспособление выполнено таким образом, чтобы центр масс приспособления совпадал с центром масс испытуемого изделия и совпадал с направлением возбуждающей силы. Это даст возможность выполнить приспособление 3 минимальных размеров, в несколько раз меньше испытуемого изделия 4, например, в 5-10 раз, в осевом направлении. Грани 6, взаимодействующие с платформой 2 вибровозбудителя 1 имеют размеры в поперечном сечении равные или ненамного больше размеров платформы 2, тем самым повышается резонансная частота граней 6 при возбуждении изгибных колебаний. Для повышения жесткости приспособления 3 и граней 6, 7, 8 и 9 приспособление снабжено элементами жесткости 11 П-образного сечения, которые нижними кромками "b" жестко соединены, например, приварены, к внутренним поверхностям граней 6 и 7, а торцевыми кромками "с" с внутренними поверхностями торцевых граней 8 и 9. Торцевые грани 8 и 9 снабжены цилиндрическими поверхностями "d", при помощи которых обеспечивается поворот испытуемого изделия, например, на 90°, на роликах стандартных кантователей. Стенд снабжен системой обезвешивания в виде амортизационных подвесок 12, соединенных с кронштейном 13, закрепленным на грани 6 приспособления 3. Кронштейн содержит консоли "е", которые выходят за габариты приспособления и, таким образом, обеспечивают устойчивое положение испытуемого изделия. На консолях кронштейна 13 расположено средство для точной корректировки центра масс, выполненное в виде противовесов 14. Стенд снабжен пустотельным переходным элементом 15 конической формы, который предназначен для передачи нагрузки в осевом направлении, так как испытуемое изделие 4 выходит за габариты приспособления 3. Переходный элемент 15 снабжен двумя торцевыми поверхностями, в одной из которых выполнено проходное отверстие, аналогичное проходному отверстию "а" приспособления 3. Переходный элемент 15 соединяется с торцевой гранью 9 приспособления 3 и с платформой 2 вибровозбудителя 1 при помощи болтового соединения 16.
Работает стенд следующим образом.
Испытуемое изделие 4, например телескоп, крепится собственным присоединительным фланцем при помощи болтового соединения 5 к торцевой грани 8 приспособления 3, которое в свою очередь гранью 6 соединяется с платформой 2 вибровозбудителя 1 при помощи болтового соединения 10. К противоположной грани 6 крепится кронштейн 13, который соединяется с амортизационными подвесками 12 системы обезвешивания. Для точной корректировки центра масс необходимо перемещать противовесы 14 на консолях "е". После корректировки центра масс проводятся испытания. Для того чтобы ориентировать изделие для передачи поперечной нагрузки в другом направлении, необходимо отсоединить кронштейн 13 от приспособления 3, а приспособление 3 от платформы 2 вибровозбудителя 1 и установить приспособление 3 вместе с испытуемым объектом 4 в роликах тележки или кантователя, при этом приспособление контактирует с роликами цилиндрическими направляющими "d". После установки изделия в кантователе можно легко повернуть приспособление 3 вместе с изделием 4, например, на 90°. После ориентирования изделия 4 в заданное положение приспособление 3 совместно с изделием 4 необходимо установить на платформе 2 вибровозбудителя 1, на приспособлении закрепить кронштейн 13 и соединить его с системой обезвешивания, причем повторную корректировку центра масс производить не нужно. Для передачи нагрузки в осевом направлении необходимо ориентировать изделие 4 вместе с приспособлением 3 вертикально, на торцевой грани 9 приспособления 3 закрепить переходный элемент 15, а его в свою очередь соединить с платформой 2 вибровозбудителя 1. Приспособление 3 необходимо соединить с амортизационными подвесками 12, после чего можно проводить испытания.
Передача нагрузки от вибровозбудителя 1 на изделие 4 передается через приспособление 3 в поперечной плоскости и через переходный элемент 15 и приспособление 3 в осевом направлении, причем передача производится в направлении максимальных жесткостей приспособления 3. В поперечном направлении передача нагрузки производится через восьмигранник, грани 6 которого взаимодействующие с платформой 2, имеют минимальные размеры по длине и ширине, а, следовательно, максимальную жесткость при возбуждении на них изгибных колебаний. Элементы жесткости 11 увеличивают жесткость, как в поперечном направлении, так и в осевом и исключают появление депланации всех граней.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет создать стенд вибрационных испытаний длинномерных крупногабаритных устройств на воздействие вибрационных нагрузок по трем направлениям, причем приспособления для крепления испытуемого изделия имеют минимальные габаритные размеры и максимальную жесткость в направлениях передаваемой нагрузки, вследствие чего обеспечивается передача частоты и амплитуды на испытуемое изделие от вибровозбудителя полностью.
Формула изобретения
1. Стенд для вибрационных испытаний длинномерных изделий, содержащий вибровозбудитель с платформой, установленное на платформе приспособление для крепления испытуемого изделия, выполненное в виде пустотелой прямоугольной призмы, отличающийся тем, что, с целью улучшения эксплуатационных характеристик, призма выполнена восьмигранной и имеет П-образные элементы жесткости, нижние и торцевые кромки которых закреплены, соответственно, на внутренних поверхностях боковых и торцевых граней призмы, при этом в торцевых гранях призмы выполнены отверстия для пропускания через них элементов крепления испытуемого изделия.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что, с целью передачи вибрации на испытуемое изделие в осевом направлении, он снабжен съемным пустотелым коническим элементом с торцевыми поверхностями, служащими для взаимодействия с платформой и крепления к одной из торцевых граней призмы.
3. Стенд по п.1, отличающийся тем, что, с целью упрощения подготовительных операций для поперечной передачи вибраций, он снабжен цилиндрическими направляющими, закрепленными на торцевых гранях призмы.
РИСУНКИ
