Стенд для испытаний изделия на совместное воздействие вибрационных и линейных ускорений
Изобретение относится к технике динамических испытаний изделий, в частности для испытаний узлов летательных аппаратов. Стенд для испытаний изделия на совместное воздействие линейных и вибрационных ускорений содержит центрифугу и вибратор, при этом центрифуга и вибратор установлены на общем или раздельных основаниях, кинематически соединены между собой преобразователем колебаний через узел с тремя степенями свободы, на платформе центрифуги размещены с возможностью радиального перемещения вибростол для закрепления изделия и противовес, кинематически соединенные с преобразователем колебаний. Преобразователь колебаний может представлять собой ромбовидный рычажно-шарнирный механизм с упругой связью, вибростол и противовес могут быть установлены с возможностью скольжения в направляющих, закрепленных на платформе центрифуги, а узел с тремя степенями свободы может быть выполнен в виде шаровой опоры. При этом обеспечивается простота конструкции испытательного стенда и расширение диапазона используемых изделий по габарито-массовым характеристикам. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Область применения.
Изобретение относится к технике динамических испытаний изделий, например, для испытаний систем и узлов летательных аппаратов различного назначения.
Характеристика аналога, его критика.
Известен способ испытаний изделий на совместное воздействие линейных и вибрационных ускорений, в котором на столе вибратора размещается центрифуга с установленными на ней испытываемыми изделиями /1/. Реализация такого способа не позволяет проводить испытания изделий с большими габаритами и массой, т.к. расположенная на вибраторе платформа центрифуги ограничивает такие возможности из-за того, что большая часть энергии вибратора расходуется на осуществление вибрационного нагружения массивной платформы центрифуги.
Характеристика прототипа и его критика.
Наиболее близким, по сути, является стенд для испытаний на совместное воздействие вибрационных и линейных ускорений, когда на центрифугу устанавливается два вибратора /2/. Однако испытания изделий с расширенными габаритно-массовыми характеристиками не представляются возможными, т.к. расположенные на центрифуге вибраторы ограничивают эти возможности. Кроме того, совместное использование центрифуги и вибратора для способа реализации совместных вибрационных и линейных ускорений приводит к сложной конструкции испытательных установок, т.к. необходимо решать задачи сопряжения вибратора и центрифуги, применять специальные технические решения в связи с тем, что вибратор работает при больших инерционных нагрузках и т.д.
Решаемая техническая задача, достигаемый технический результат.
Решаются следующие технические задачи: упрощение установки для реализации совместных нагрузок, действующих на испытуемое изделие, расширение диапазона используемых изделий по габаритно-массовым характеристикам.
Сущность изобретения.
Технический результат достигается следующим образом. Отдельно от центрифуги, на своем или общем с центрифугой основании крепится вибратор. Вибратор и центрифуга кинематически соединены между собой преобразователем колебаний через узел, имеющий три степени свободы, на платформе центрифуги размещены вибростол с установленным на нем испытуемым изделием, который имеет возможность также, как и противовес, радиально перемещаться на платформе центрифуги.
Преобразователь колебаний представляет собой ромбовидный рычажно-шарнирный механизм. Внутри ромбовидного механизма устанавливается упругая связь с целью компенсации центробежных сил, действующих на вибростол с установленным на нем изделием, и противовес.
Угол ромбовидного механизма настраивается заранее для реализации требуемого коэффициента передачи между вибратором и вибростолом центрифуги. Вибростол с испытуемым изделием и противовес для осуществления возможности перемещения в радиальном направлении на платформе центрифуги устанавливается в направляющих с возможностью скольжения.
Для передачи колебаний от вибратора на рычажно-шарнирный механизм используется узел с тремя степенями свободы, выполненный в виде шаровой опоры.
В связи с тем, что используется раздельная установка центрифуги и вибратора, существенно упрощается конструктивное исполнение испытательного стенда, т.к. вибратор не находится на центрифуге, крепится отдельно от нее и на него не действуют инерционные нагрузки. В связи с этим возникает возможность размещать на ней изделия с расширенными габаритно-массовыми характеристиками. Использование ромбовидного рычажно-шарнирного механизма позволяет проводить испытания изделия в области низких частот на амплитудах колебания выше допустимых для применяемого типа вибратора. Для этой цели угол ромбовидного рычажно-шарнирного механизма настраивается таким образом, чтобы коэффициент его передачи был больше 1 и соответствовал требуемым амплитудам колебания стола центрифуги с изделием.
Техническая осуществимость.
Для достижения технического результата используется испытательная установка, изображенная на чертеже, которая состоит из следующих узлов и элементов.
На платформе (6), центрифуги (1) устанавливаются испытуемые изделия (7). Вибростол (8) устанавливается внутри гильзы (9) и имеет возможность свободно перемещаться (скользить) внутри гильзы. Вибростол (8) через шарнир (15) и тягу (5) соединяется с шарниром (10) и далее с ромбовидным механизмом (3), имеющим возможность менять угол (
) между его сторонами. К шарниру (11) крепится тяга (17), которая другой стороной через шарнир (16) крепится к противовесу (18), помещенному в гильзу (19). Шарнир (13) крепится к платформе (6) центрифуги (1). Шарнир (12) ромбовидного механизма через тягу крепится к корпусу шаровой опоры (4). Тяга (21) одним концом крепится к столу вибратора (14), другим - к шаровой опоре (4). Шарниры (10) и (11) соединены между собой упругой связью (например пружиной).
Установка работает следующим образом.
При вращении платформы (6) центрифуги (1) происходит нагружение изделия (7), установленного на вибростоле (8), линейными ускорениями. Возникающие центробежные усилия от изделия (7) и противовеса (18) компенсируются упругой связью (20), которая не позволяет перемещаться внутри гильзы (9) и (18) изделию и противовесу. Если используется вибратор, который имеет частотную характеристику от нуля (изделие может генерировать постоянную составляющую и работать как “пресс”, например, вибратор типа V980 (изготовитель фирма “LMS”, Англия)), то упругая связь (19) не используется, т.к. вибратор позволяет через тяги (5, 17, 21), ромбовидный механизм (3) и шаровую опору (4) компенсировать центробежные усилия, возникающие на изделии (7) и противовесе (18), путем развития усилия на столе вибратора (14) по вертикали вверх.
Для нагружения изделия (7) вибрационными ускорениями вибратор (2) выводят на режим колебаний стола (14). Вибрационные колебания через тягу (21) и шаровую опору (4) передаются на шарнир (12) ромбовидного механизма (3). При колебании шарнира (12) меняется угол (), а также происходят колебания шарниров (10) и (11) в направлении испытуемого изделия (7) и противовеса (18). Колебания шарниров (10) и (11) через тяги (5) и (17) передаются на испытуемое изделие (7) и противовес (18). Нетрудно показать, что коэффициент передачи между амплитудой колебаний стола вибратора и вибростолом центрифуги (8) определяется следующим соотношением
K=2tg((/2),
где - угол ромбовидного рычажно-шарнирного механизма.
Настраивая угол (меняя, например, длину тяги (21)), можно менять (усиливать или уменьшать) амплитуду колебаний вибростола центрифуги (8).
Перечень используемых источников
1. Описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1521016 от 20.03.87 г. БИ №23, 1996 г.
2. Описание изобретения к авторскому свидетельству №489019. Бюллетень №39 от 25.10.75 г.
Формула изобретения
1. Стенд для испытаний изделия на совместное воздействие линейных и вибрационных ускорений, содержащий центрифугу и вибратор, отличающийся тем, что центрифуга и вибратор установлены на общем или раздельных основаниях, кинематически соединены между собой преобразователем колебаний через узел с тремя степенями свободы, на платформе центрифуги размещены с возможностью радиального перемещения вибростол для закрепления изделия и противовес, кинематически соединенные с преобразователем колебаний.
2. Стенд по п.1, отличающийся тем, что преобразователь колебаний представляет собой ромбовидный рычажно-шарнирный механизм с упругой связью.
3. Стенд по п.1 или 2, отличающийся тем, что вибростол и противовес установлены с возможностью скольжения в направляющих, закрепленных на платформе центрифуги.
4. Стенд по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что узел с тремя степенями свободы выполнен в виде шаровой опоры.
РИСУНКИ
