Стенд для динамических испытаний

Стенд для динамических испытаний

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ , содержащий платформу с вертикальной осью вращения, расположенную на ней раму с горизонтальной осью вращения, на которой установлена платформа с возможностью радиального переьющения относительно вертикальной оси посредством куЛачка с регулируемым наклоном и ролика, и три автономных привода платформ, о тли чающий с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и повьшения точности воспроизведения задаваемых законов движения, электродвигатель третьего привода установлен соосно с электродвигателем второго привода, а его корпус жестко соединен с валом двигателя второго привода, при этом вал двигателя третьего привода соединен с гибЫми связями свалами, установленными симмет (Л рично на периферии pcU4bi, жестко соединенной с валом двигателя второго привода. to да

COOS СОВЕТСКИХ И

РЕСПУБЛИН

3(Д) G 01 P 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

J (21) 3355363/18-10 (22) 10.11.81 (46) 23,03.83. Бюл. 9 11 (72) Г.П.Голованов, В.И.Каразин и

В.Н.Николаев (71) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им.M.И.Калинина. (53) 531. 768(088 ° 8), (56) 1. Авторское свидетельство СССР .9 355570,кл. G 01 P 21/00, 1969.

2. Авторское свидетельство СССР

В 777589, кл. G 01 P 21/00, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2942112,кл. G 01 P 21/00, 1980 (прототип). (54)(57) СТЕНД ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИИ, содержащкй платформу с вертикальной осью вращения, расположен„„SU„„1007026 А ную на ней раму с горизонтальной осью .вращения, на которой установлена платформа с воэможностью радиального перемещения относительно вертикальной -оси посредством кулачка с регулируемйм наклоном и ролика, и три автономных привода платформ, о тл и чающий с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона и повьнаения точности воспроизведения задаваемых законов движения, электродвигатель третьего привода установлен соосно с электродвигателем второго привода, а его корпус жестко соединен с валом двигателя второго привода, при этом вал двигателя третьего привода соединен с гибкими свя-g зями с валами, установленными симметрично на периферии раьы, жестко соединенной с валом двигателя второго привода. С:

1007026 ((2) (1)

Му -М

Х2 2 . 2 2 или < = — — (7).

m1 ten М ttl2 Я д2 2 где t p — время разгона второго привода,,с; время перехода с одного параметра испытания на другой Ф 2) для второго

2 привода, c„ . щ — время торможения второго привода (в случае отсутствия тормозного момента двигателя );

Э вЂ” приведенный момент энерZ гии к валу второго привода;

Изобретение относится к испытатель. ной технике и предназначено для динамических испытаний изделий на воздействия, имитирующие реальные условия их эксплуатации.

Известен стенд для воспроизведения сложных законов движения, снабженный автономными приводами (1 ).

Однако указанный стенд решает ограниченные задачи.

Известен стенд, имеющий три независимых привода и вращающиеся противовесы. Достоинство укаэанного стенда состоит в том, что на нем возможно воспроизведение большой номенклатуры испытательных воздействий, при- )5 чем благодаря применению вращающихся противовесов удалось в значительной степени компенсировать возмущающие моменты и снизить мощность приводов (2j. 20

Однако конструктивное .решение компенсации возмущающих моментов в указанном стенде не обеспечивает необходимой степени точности испытательных воздействий. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является стенд, содержащий платформу с вертикальной осью вращения, расположенную на ней раму с горизонтальной осью вращения, З0 на которой установлена платформа с возможностью радиального перемещения относительно вертикальной оси посредством кулачка с регулируемым наклоном и ролика, и три автономных привода платформ 3").

К недостаткам известного стенда относится следующее.

На валу третьего привода имеется неуравновешенный момент от сил инерции.

При работе стенда в его приводах возникают моменты сопротивления от сил инерции. Для третьего привода момент сопротивления определяется выражением ) (7 ф

3 2 1 2 2 45 э где 32 — момент инерции вращающей3

1 ся части третьего привода относительно оси вращения;

Ч1 — угловая скорость вращения первого привода, 1/с; 50

Ч2 — угловая скорость вращения второго привода,1/с;

Момент сопротивления М 3, воздействуя на третий привод, вызйвает коле-. бание угловой скорости привода, кото-55 рое определяется выражением

3 g = > О з!и V, (2.1 т Чз

Погрешность угловой скорости 93; выз ванн ая моментом сопротивления М3, определяется выражением з и Ы 5 и 2 йЧ =. = . (3) э Ч Ч 65

Расчеты показали, что погрешность угловой скорости ф от действия момен та М может достигать 18-20%. Из выражейия (3) видно, что для уменьшения погрешности 9 необходимо уменьшить угловую скорость первого привода, либо увеличить угловую скорость третьего привода стенда. Все это ведет к уменьшению диапазона. воспроизводимых на стенде испытательных воздействий и снижению его точностных характеристик.

Стол для установки объекта испытания и симметрично ему противовес приводятся во вращение от автономных электродвигателей.

Использование дополнительного электродвигателя в противовесе требует выполнения условия (+)

3 zz3 э где Э вЂ” момент инерции вращающих (1) ся частей в противовесе.

Невыполнение условия (4 ) ведет к увеличению момента сопротивления на втором приводе. Если для выполнения условия (4 ) на противовесе будет поставлен электродвигатель, аналогичный третьему приводу, то необходимо будет обеспечить полную синхронизацию двух электродвигателей по углу и по фазе, что технически Обеспечить крайне трудно и требует дополнительного оборудования.

Введение дополнительного электродвигателя s противовесе привело к увеличению общей мощности стенда вообще, а второго привода в частности. Сказанное подтверждается следующими выражениями:

2

tP=Зг М М ()

2 32- 2

1007026 момент сопротивления на валу второго--привода>

М вЂ” момент, разбиваемый элек 2 тродви гателем второго привода.

Из выражений (5 J, (6 ), (7 ) видно, что с увеличением момента инерции 3 (от установки электродвигателя в про=

i 2 тивовесе ), увеличивается время пуска перехода с одного режима испытаний на другой и время торможения. Это ве- 10 дет к уменьшению эффективности использования стенда за смену. Увеличение времени цикла испытаний не позволяет использовать данный стенд для изделий с ограниченным ресурсом. 15

Уменьшить время цикла испытаний можно лишь за счет увеличения мощности электродвигателя второго привода.

Имеют место неблагоприятные условия работы электродвигателей третьего привода и противовеса.

При работе стенда электродвигатель третьего привода и противовес находятся в поле ускорений, которое создается первым и вторым приводами.

Это ведет к ухудшению условий коммутации из-за воздействия центробежных сил на щетки коллектора, а также к дополнительным нагрузкам на валы электродвигателей, 4то ведет к их деформации. 30

Указанные недостатки. полностью устранены в предлагаемом. стенде для динамических испытаний.

Цель изобретения состоит в повышении точности восйроиэведеиия задаваемых законов движения, расширении диапазона воспроизводимых на стенде испытательных воздействий.

Цель достигается тем, что электродвигатель третьего привода установ- 40 лен соосно с электродвигателем второго привода, а его корпус жестко соединен с валом двигателя второго привода, при этои вал электродвигателя третьего привода соединен гиб- 45 кими связями..с валами, установленными симметрично на периферии рамы, жестко соединенной с валом двигате-- ля второго привода.

На чертеже изображен стенд для ди- О намических испытаний, общий вид.

Стенд включает установленную на шпиндЬльном узле 1 платформу 2. На платформе 2 расположен двигатель 3 с горизонтальной осью вращения. вал которого соединен с рамой 4 и корпу.сом электродвигателя 5 третьего привода. Рама 4 имеет две направляющие б и два валика 7, приводивших во вращение от зубчато-цепной передачи 8.

Каретка 9 включает в себя зубчатую ® передачу и устройство 10 для изменения угла 0(. На выходном валу устройства 10 находится стол, на котором устанавливается объект 11 испытаний. Каретка 9 вместе с зубча- 65. той передачей, устройством 10 и оь— ектом 11 испытаний может перемещаться вдоль направляющей 6. Вращение на объект 11 испытаний передается от электродвигателя 5 через эубчатоцепную передачу 8, зубчатую передачу каретки 9 и через устройство 10.

Противовес 12, который выполнен аналогично каретке 9, соединен с последней рычагом 13. Оса вращения рычага

13 расположена на штанге 14, которая жестко защеплена на раме 4. Противовес 12 снабжен роликом 15, который г.од действием разности радиальных сил прижимается к направляющему кулачку 16.

Стенд работает следующим образом.

На стол каретки 9 устанавливается объект 11 испытаний..На объект 11 испытаний подается необходимое .электропитание. На.столе противовеса 12 устанавливается уравновешивающаяся масса, которая немного больше (0,5 кг) массы объекта 11 испытаний. Это необходимо для того, чтобы при работе стенда возникала разность центробежных сил, создаваемах первым приводом.

Далее по известным режимам испытаний определяется. величина угла з и выставляется угол наклона направляющего кулака 16 к оси второго привода 3.

Величина угла г определяется выраже нием

Ф Ч1Ч2 = aarccca s . (8) ф 2+у2 где Ь

- расстояние от центра масс объекта испытаний до оси вращения второго привода, м;

R — расстояние от центра масс объекта испытаний до оси вращения первого привода,м.

Далее последовательно включаются электродвигатели: третьего привода 5, первого 1 и второго 3 приводов. Под цействиеи разности центробежных сил, действующих в результате работы трех приводов имитационного стенда, объект

11 испытаний получает вращение вокруг собственной оси, которая в свою очередь описывает коническую поверхность с углом с(.при вершине в поле ускорения, создаваемое первым приводом 1. При этом объект 11 испытаний совершает возвратно-поступательное движение вдоль оси конуса от. направляющего кулачка 16.

В результате применения указанного устройства удалось достигнуть следующего.

Повысилась точность воспроизведения задаваемых-законов движения.

Использование одного электродвигателя для изделия и противовеса ведет к выполнению условия (4). Угло1007026

Составитель Н. Мараховская

Редактор О.Половка ТехредЛ.Пекарь Корректор A., Повх

Заказ 2130/68 Тираж 871 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4 вые скорости противовеса и объекта испытаний будут всегда синхронны и синфазны, а точность компенсации моментов сопротивления от сил инерции на валу изделия и противовеса будет определяться степенью идентичности изготовления противовеса и объI (1) екта испытаний, т. е. З 2 (a)

Значит, если выполнить условие 3z

= 3 > то колебания угловой скорос- fp ти 4 . будут сведены к минимуму. Одновременно с этим достигается компен- . сация момента сопротивления М от сил инерции в третьем приводе.

Из выражения (1 ) видно, что направ 5 ление момента сопротивления М от сил инерции, действующего на вал йзделия и вал противовеса, противоположны друг другу. Значит, эти моменты будут восприниматься гибкими связями в виде зубчатых цепей, будут уравновешивать друг друга и не будут передаваться связями непосредственно на электродвигатель, т.е. электродвигатель не будет воспринимать воздействие моментов сопротивления от сил ийерции.

Благодаря компенсации указанного момента сопротивления от сил инерции расширился диапазон воспроизводимых на стенде испытательных воздействий (с заданной погрешностью). Одновремен-З0 но с этим последовательное, т.е. соосное расположение второго и третьего электродвигателей, позволяет складывать их угловые скорости, если они вращаются в одну сторону. Если электродвигатели вращаются в разные стороны, то их угловые скорости вычитаются, в результате чего диапазон изменения скорости вращения объекта испытаний увеличивается.

Значительно снизилась масса вращающихся частей стенда и мощность приводов, улучшились условия эксплуатации электродвигателя третьего привода, так как отсутствуют центробежные силы, которые нарушает контакт щеток с коллектором электродвигателя. ф:

Используя один электродвигатель для вращения изделия и противовеса, общая мощность приводов стенда уменьшилась. благодаря уменьшению приведенного момента инерции к валу второго привода 3Z . Из выражений (5 ), (6 ) и (7 ) видно, что уменьшение при2 веденного момента 3 ведет к уменьшению мощности второго привода, либо к уменьшению времени цикла испытаний, что ведет к повышению эффективности использования стенда за смену, т.е. повышается КПД стенда.