Стенд для испытания изделий на воздействие импульсных ускорений

 

Сущность: поворотной планшайбе, которая установлена на периферии вращающейся платформы и несет поворотный стол для закрепления испытуемого изделия, сообщается импульс ускорения за счет торможения платформы. Ось поворота планшайбы параллельна оси вращения платформы. Планшайба снабжена реверсивным приводом. Устройство торможения платформы включает равномерно размещенные по окружности вокруг платформы тормозные элементы, снабженные индивидуальными реверсивными приводами их перемещения, закрепленными на основании. Изобретение обеспечивает повышение точности воспроизведения интенсивно нарастающих ускорений и уменьшение энергоемкости привода планшайбы. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к ротационным испытательным стендам для воспроизведения линейных ускорений с высокой интенсивностью нарастания.

Наиболее близким по технической сущности является стенд для испытания изделий на воздействие линейных ускорений [1] содержащий установленную на основании платформу с противовесом и приводом ее вращения, установленную на периферии платформы поворотную планшайбу, ось поворота которой параллельна оси вращения платформы, снабженную реверсивным приводом, размещенным на платформе, и стол для закрепления испытываемого изделия, установленный с возможностью поворота на планшайбе.

Недостатком аналога является недостаточная интенсивность воспроизводимых ускорений.

Известен стенд для динамических испытаний изделий [2] содержащий основание, установленную на нем платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу с приводом ее вращения, включающим двигатель с угловым редуктором, и инерционный механизм разгона, установленный на периферии планшайбы с возможностью поворота относительно оси, параллельной оси вращения платформы, стол для закрепления испытуемого изделия, размещенный на планшайбе привод поворота стола, средства фиксации инерционного механизма разгона планшайбы и систему управления, инерционный механизм разгона планшайбы выполнен в виде двух масс, размещенных в радиальных направляющих, выполненных в платформе перпендикулярно оси входного вала углового редуктора, шкива, закрепленного на входном валу этого редуктора в центре платформы, двух гибких тросов, одни концы которых связаны с массами, а другие закреплены на шкиве, а в конце направляющих на периферии платформы установлены амортизаторы.

Недостатком прототипа является невозможность регулировки интенсивности нарастания в процессе испытания, определяемая величиной массы грузов, в том числе без остановки платформы, и большая энергоемкость привода планшайбы, необходимая для реализации интенсивно нарастающих ускорений. Указанные недостатки снижают точность воспроизведения заданного испытательного воздействия.

Цель изобретения повышение точности воспроизведения интенсивно нарастающих ускорений и уменьшение энергоемкости привода планшайбы.

Цель достигается тем, что стенд снабжен устройством торможения платформы, включающим тормозные элементы, равномерно размещенные по окружности вокруг платформы с возможностью взаимодействия с платформой, и индивидуальные реверсивные приводы перемещения тормозных элементов, закрепленные на основании.

При реализации заявляемого технического решения увеличивается интенсивность нарастания переднего фронта ускорения, что достигается за счет использования тангенциальных инерционных сил. Изменяя характеристики тормозных устройств, можно реализовывать ускорения с различными законами нарастания без остановки платформы, что повышает точность воспроизведения заданных испытательных воздействий. Поскольку для импульсного поворота планшайбы используются инерционные силы, в качестве ее привода можно использовать двигатель меньшей мощности.

На фиг.1 показан предлагаемый стенд, вид сбоку; на фиг.2 то же, вид сверху.

Стенд содержит установленную на основании 1 платформу 2 с приводом 3 ее вращения, установленную на платформе 2 с возможностью вращения относительно оси, параллельной оси вращения платформы, планшайбу 4, снабженную управляемым реверсивным приводом 5, размещенным на платформе и связанным с планшайбой 4 посредством углового редуктора 6. На диаметрально противоположных плечах планшайбы с возможностью противофазного вращения установлены основной 7 и дополнительный 8 столы для закрепления испытуемого изделия 9 и его весового макета 10 соответственно, снабженные общим реверсивным приводом 11 вращения, закрепленным на планшайбе 4 по ее оси и связанным со столами 7 и 8 посредством трансмиссий 12 и 13 и зубчатых передач 14 и 15 соответственно. Платформа 2 уравновешена противовесом 16.

Равномерно по окружности вокруг платформы установлены тормозные элементы 17, снабженные реверсивными приводами 18 их перемещения, размещенными на основании 1, и служащие для поджатия к периферии платформы 2.

В исходном положении планшайба 4 ориентируется таким образом, чтобы изделие 9, закрепленное на столе 7, находилось на оси вращения платформы. Платформа 2 раскручивается приводом 3 до расчетной угловой скорости ω_о. Тормозные элементы 17 кратковременно поджимают приводами 18 к периферии платформы, которая приобретает угловую скорость ω_o', причем ω_o' < ω_o. При интенсивном торможении платформы с угловым ускорением возникают тангенциальные инерционные силы. При ускоренном торможении платформы 2 за счет тангенциальных инерционных сил, действующих на планшайбу 4, и крутящего момента привода 5 последняя ускоренно поворачивается и обеспечивает быстрое увеличение радиуса вращения изделия 9. При этом на изделие действуют центробежные силы с высокой интенсивностью нарастания. Далее приводом 5 программно поворачивают планшайбу 4, обеспечивая воспроизведение главного вектора инерционных сил, относительно направления которого поворачивают ось избирательности изделия 9, реализуя воспроизведение полезной инерционной нагрузки, действующей по этой оси, и вредной поперечной составляющей.

Движения элементов стенда описываются следующей системой дифференциальных уравнений: (I₁+I₂+M₂R²)+I=M_к1-M_c1 (1) I₂+I₂= M_к2-M_с2, (2) где I₁, I₂ моменты инерции платформы и планшайбы соответственно относительно собственных осей вращения; М₂ масса планшайбы; , угловые ускорения платформы и планшайбы соответственно; М_К1, М_К2- крутящие моменты приводов; М_С1, М_С2 моменты сил сопротивления движению платформы и планшайбы; R расстояние между осями вращения платформы и планшайбы.

Принимая, что платформа раскручена до расчетной угловой скорости, и пренебрегая крутящими моментами приводов платформы и планшайбы и диссипативными силами система (1) преобразуется к виду (I₁+I₂+M₂R²)+I=M_тор (3) I₂+I₂=O или I₂(+)=0 (4) Выражение (4) суть уравнение движения планшайбы и показывает, что при торможении платформы с ускорением планшайба начинает двигаться с ускорением в противоположном направлении. При этом угол поворота и угловую скорость планшайбы можно определить интегрированием (4) = - dt (5) ϕ₂= -dt, (6) где t время торможения платформы.

Тормозной момент, действующий на платформу, может быть определен как М_тор FRK, где F радиальная сила поджатия фрикционных элементов; R радиус платформы;
К коэффициент трения.

Подставляя (7) в (4), решаем данную систему, предварительно преобразовав к виду
(I₁+M₂R²)=kFR (8)
откуда

(9)
Подставляя значения (t) из (9) в (6) и (7), находим угол поворота и угловую скорость ϕ₂, в конце торможения платформы.

Ускоренный поворот планшайбы 4 за счет тангенциальных инерционных сил, действующих на нее, обеспечивает быстрое увеличение радиуса вращения изделия 9. При этом на изделие действуют центробежные силы с высокой интенсивностью нарастания. Далее приводом 5 программно поворачивают планшайбу 4, обеспечивая воспроизведение главного вектора инерционных сил, относительно направления которого поворачивают ось избирательности изделия 9, реализуя воспроизведение полезной инерционной нагрузки, действующей по этой оси, и вредной поперечной составляющей.

Таким образом, задаваясь и обеспечивая определенный режим торможения платформы, реализуют быстрый поворот планшайбы под действием инерционных сил. Варьированием режимов торможения можно воспроизводить ускорения с различной формой переднего фронта нарастания, что позволяет повысить точность реализуемых на стенде ускорений. Использование инерционных сил для поворота планшайбы позволяет уменьшить мощность ее приводного двигателя.

Формула изобретения

СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ИМПУЛЬСНЫХ УСКОРЕНИЙ, содержащий установленную на основании платформу с приводом ее вращения, установленную на периферии платформы поворотную планшайбу, ось поворота которой параллельна оси вращения платформы, снабженную реверсивным приводом, размещенным на платформе, и стол для закрепления испытываемого изделия, установленный с возможностью поворота на планшайбе, отличающийся тем, что он снабжен устройством для торможения платформы, включающим тормозные элементы, равномерно размещенные по окружности вокруг платформы с возможностью взаимодействия с платформой, и индивидуальные реверсивные приводы перемещения тормозных элементов, закрепленные на основании.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2