Патент на изобретение №2272256

(54) ДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД

(57) Реферат:

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к испытательному оборудованию для аттестации преобразователей инерциальной информации. Динамический стенд содержит внутреннюю раму, установленную посредством двух валов на внешней раме, которая установлена посредством двух валов в основании, следящие системы с двигателями привода для внутренней и внешней рам. В динамическом стенде на внутренней раме образована установочная площадка. Внешняя рама выполнена с избытком массы одной ее части относительно другой части. На валах внутренней и внешней рам установлены балансировочные узлы. Каждый балансировочный узел содержит два кольца и грузы, расположенные по окружности колец. На внешней раме расположены наборы других грузов. Техническим результатом изобретения является повышение точности динамического стенда. 8 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к испытательному оборудованию для аттестации преобразователей инерциальной информации.

Известен динамический стенд [1], содержащий корпус и размещенные в нем платформу с управляющей осью для установки объекта испытаний и элементы следящего привода.

Наиболее близким по технической сущности является динамический стенд [2], содержащий внутреннюю раму, установленную посредством двух валов на внешней раме, которая установлена посредством двух валов в основании, следящие системы с двигателями привода для внутренней и внешней рам.

Недостатком такого динамического стенда является погрешность задания угловой скорости при аттестации преобразователей инерциальной информации (объектов испытаний) с неравномерным распределением масс по объему преобразователя инерциальной информации.

Техническим результатом изобретения является повышение точности динамического стенда.

Данный технический результат достигается в динамическом стенде, содержащем внутреннюю раму установленную посредством двух валов на внешней раме, которая установлена посредством двух валов в основании, следящие системы с двигателями привода для внутренней и внешней рам, тем, что установочная площадка для крепления объекта испытаний образована на части внутренней рамы на ее стороне, обращенной к оси внешней рамы, первая часть внешней рамы, расположенная противоположно установочной площадке на внутренней раме, выполнена с избытком массы относительно второй части внешней рамы, которая расположена по одну сторону от оси внешней рамы, что и часть внутренней рамы с установочной площадкой, на второй части внешней рамы установлены два набора первых грузов, первые грузы установлены с возможностью поступательного перемещения по направлению, перпендикулярному оси внешней рамы, наборы первых грузов расположены симметрично друг к другу относительно оси внутренней рамы, на одном или двух валах внутренней рамы установлены первые балансировочные узлы, на одном или двух валах внешней рамы установлены вторые балансировочные узлы, каждый балансировочный узел содержит установленные на валу и идентично выполненные первое и второе кольца и вторые грузы, каждое кольцо выполнено состоящим из первого участка со стороны первого торца и второго участка, проходящего от первого участка до второго торца, наружный диаметр первого участка кольца выполнен большим наружного диаметра второго участка, в каждом кольце со стороны второго участка в сторону первого торца в первом участке выполнена кольцевая проточка, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру второго участка, первое и второе кольца совмещены своими вторыми торцами, вторые грузы расположены по окружности на внешней поверхности первых участков первого и второго колец, на каждом втором грузе образовано ребро, толщина которого равна двойному размеру второго участка колец вдоль полярной оси колец, а высота равна расстоянию по радиусу к полярной оси колец от внешней поверхности первого участка кольца до наружной поверхности кольцевой проточки в кольцах, каждый второй груз установлен на первом и втором кольцах так, что ребро второго груза расположено в промежутке между первым участком первого кольцо и первым участком второго кольца, каждый второй груз прикреплен к кольцам болтом, проходящем через отверстие в грузе и ребре и свинченным с гайкой, расположенной в промежутке, образованном кольцевой проточкой в первом кольце, вторыми участками колец, кольцевой проточкой во втором кольце.

Путем образования установочной площадки для крепления объекта испытаний на стороне внутренней рамы, обращенной к оси внутренней рамы, выполнения одной части внешней рамы с избытком массы, установки на другой части внешней рамы двух наборов первых грузов с возможностью их поступательного перемещения, расположения балансировочных узлов на валах внутренней и внешней рам, выполнения балансировочных узлов с возможностью перемещения вторых грузов по окружности первого и второго колец обеспечивается статическая и динамическая балансировка внутренней и внешней рам при установке на внутреннюю раму преобразователя инерциальной информации с неравномерным распределением масс по объему. В результате повышается точность задания угловых положений и угловой скорости посредством динамического стенда, так как уменьшаются вариации мгновенной угловой скорости вращения внутренней и внешней рам.

На фиг.1 представлен общий вид динамического стенда, на фиг.2 – фронтальный вид балансировочного узла, на фиг.3 – вид одного из колец, на фиг.4 – фронтальный вид второго груза, на фиг.5 – фронтальный вид второго груза, на фиг.6 – разрез балансировочного узла, на фиг.7 – профильный вид балансировочного узла, на фиг.8 – блок-схема следящей системы привода по одной из осей динамического стенда.

На основании 1 (фиг.1) на валах 2′, 2″ установлена внешняя рама 3, в которой на валах 4′, 4″ установлена внутренняя рама 5. На части 6 внутренней рамы 5, на ее стороне, обращенной к оси 7-7 внешней рамы 3, расположена установочная площадка 8 для крепления объекта испытаний 9 (преобразователь инерциальной информации). Первая часть 10 внешней рамы 3, расположенная противоположно относительно оси 7-7 внешней рамы 3 по сравнению с установочной площадкой 8, выполнена с приливом 11. В результате первая часть 10 имеет избыток массы по сравнению со второй частью 12 внешней рамы 3, расположенной по ту же сторону от продольной оси 7-7 внешней рамы 3, что и часть внутренней рамы 5 с установочной площадкой 8. На второй части 12 внешней рамы 3 выполнены шпильки 13′, 13″. На шпильке 13′ установлен первый набор первых грузов 14’…14⁽ⁱ⁾, на шпильке 13″ – второй набор первых грузов 14^(I+1)…14^(k). Первые грузы 14’…14⁽ⁱ⁾…14^(k) могут быть выполнены с разными массами и в них выполнены резьбовые отверстия, позволяющие первым грузам 14′, 14⁽ⁱ⁾…14^(k) перемещаться поступательно по шпилькам 13′, 13″ в направлении, перпендикулярном оси 7-7 внешней рамы 3. Шпильки 13′, 13″ расположены на второй части 12 внешней рамы 3 так, что наборы первых грузов 14’…14⁽ⁱ⁾ расположены симметрично к набору первых грузов 14^(I+1),…14^(k) относительно оси 15-15 внутренней рамы 5. На валу 2″ внешней рамы 3 установлен первый балансировочный узел 16′, на валу 2′ также может быть установлен аналогичный балансировочный узел. На валу 4′ внутренней рамы 5 установлен второй балансировочный узел 16″. Аналогичный балансировочный узел может быть установлен на валу 4″.

Первый балансировочный узел 16′ (фиг.2) содержит первое кольцо 17′, второе кольцо 17″ и вторые грузы 18’…18⁽ⁿ⁾. Аналогично выполнен второй балансировочный узел 16″.

Первое кольцо 17′ (фиг.3) имеет выполненный со стороны первого торца 19′ первый участок 20′ и выполненный со стороны второго торца 21′ второй участок 22′, проходящий от торца 23′ первого участка 20′ до второго торца 21′. Наружный диаметр d₁ первого участка 20′ выполнен большим наружного диаметра d₂ второго участка 22′. Со стороны второго участка 22′ от торца 23′ первого участка 20′ в сторону первого торца 19′ в первом участке 20′ выполнена кольцевая проточка 24′, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру d₂ второго участка 22′. Внешний диаметр d₃ кольцевой проточки 24′ выполнен меньшим внешнего диаметра d₁ первого участка 20′.

Внешняя поверхность 25′ кольцевой проточки 24′ от внешней поверхности 26′ первого участка 20′ первого кольца 17′ отстоит на расстоянии h по направлению радиуса к полярной оси 27′-27′ первого кольца 17′. Расстояние от второго торца 21′ первого кольца 17′ до торца 23′ первого участка 20′ является размером 1 второго участка 22′ вдоль полярной оси 27′-27′.

Второе кольцо 17″ выполнено аналогично первому кольцу 17′.

Второй груз 18′ (фиг.4) имеет ребро 28′. Ребро 28′ (фиг.5) имеет толщину S=21 и высоту h. Во втором грузе 18′ образовано отверстие 29′, проходящее через второй груз 18′ и ребро 28′ в нем.

В первом балансировочном узле 16′ (фиг.6) первое кольцо 17′ и второе кольцо 17″ совмещены своими вторыми торцами 21′ и 21″. Второй груз 18′ расположен на внешней поверхности 26′ первого участка 20′ первого кольца 17′ и на внешней поверхности 26″ первого участка 20″ второго кольца 17″. Ребро 28′ второго груза 18′ расположено в промежутке между первым участком 20′ первого кольца 17′ и первым участком 20″ второго кольца 17″. Второй груз 18′ прикреплен к первому кольцу 17′ и второму кольцу 17″ болтом 30′, проходящим через отверстие 29′ во втором грузе 18′ и свинченным с гайкой 31′, расположенной в промежутке, образованным кольцевой проточкой 24′ в первом кольце 17′, вторым участком 22′ первого кольца 17′, вторым участком 22″ второго кольца 17″ и кольцевой проточки 24″ во втором кольце 17″.

Вторые грузы 18’…18⁽ⁿ⁾ (фиг.7) в первом балансировочном узле 16′ установлены на внешних поверхностях 26′, 26″ первых участков 20′, 20″ первого кольца 17′ и второго кольца 17″ по окружности на угловых расстояниях _l, ₂, … _n друг от друга. Вторые грузы 18’…18⁽ⁿ⁾ выполнены идентичными и закреплены на первом балансировочном узле 16′ идентичным образом. Аналогичным образом выполнены второй балансировочный узел 16″.

Следящая система (фиг.8), например, по оси 7-7 внешней рамы 3 содержит задатчик угловой скорости 32 с источником опорного напряжения и делителем напряжения, устройство обратной связи в виде тахогенератора 33, дифференциальный усилитель 34, усилитель мощности 35, двигатель привода 36 постоянного тока. Тахогенератор 33 и двигатель привода 36 связаны с валами 2′, 2″. Выход задатчика угловой скорости 32 подключен к прямому входу дифференциального усилителя 34, к инверсному входу которого подключен выход тахогенератора 33. Выход дифференциального усилителя 34 подключен ко входу усилителя мощности 35, к выходу которого подключена обмотка управления двигателя привода 36.

Аналогичным образом построена следящая система по оси 15-15 внутренней рамы 5, тахогенератор 33 и двигатель привода 36 которой связаны с валами 4′, 4″.

Динамический стенд работает следующим образом. При креплении объекта испытаний 9 на установочную площадку 8 центр масс объекта испытаний 9 оказывается расположенным по направлению оси 7-7 внешней рамы 3, в результате чего создается момент относительно оси 7-7. Этот момент частично компенсируется моментом, создаваемым за счет избытка массы первой части 10 внешней рамы 3, обеспечиваемого приливом 11. Дальнейшая компенсация момента относительно оси 7-7 достигается установкой первого набора первых грузов 14’…14⁽ⁱ⁾ и второго набора первых грузов 14^(I+1)…14^(k) и их перемещением по шпилькам 13′, 13″ поступательно в направлении, перпендикулярном оси 7-7. Полная компенсация момента относительно оси 7-7 обеспечивается установкой различного числа вторых грузов 18’…18⁽ⁿ⁾ и их размещением по окружности на внешних поверхностях 26′, 26″ первых участков 20′, 20″ первого кольца 17′ и второго кольца 17″ первого балансировочного узла 16′.

Моменты, создаваемые относительно оси 15-15 внутренней рамы 5 при установке объекта испытаний 9, компенсируются установкой различного числа вторых грузов 18’…18⁽ⁿ⁾ м и их расположением по окружности на внешних поверхностях 26′, 26″ первых участков 20′, 20″ первого кольца 17′ и второго кольца 17″ второго балансировочного узла 16″.

После балансировки динамического стенда заданная угловая скорость, например, по оси 7-7 внешней рамы 3 устанавливается посредством создания на выходе делителя напряжения в задатчике угловой скорости 32 соответствующего напряжения. После усиления в дифференциальном усилителе 34 и усилителе мощности 35 напряжение подается в обмотку управления двигателя привода 36, который вращает один из валов 2′, 2″. Вместе с валами 2′, 2″ вращается ось тахогенератора ЗЗ. Тахогенератор 33 преобразует скорость вращения валов 2′, 2″ в напряжение постоянного тока, пропорциональное угловой скорости вращения . Напряжение с тахогенератора 33 подается на инверсный вход дифференциального усилителя 34, и при отклонении угловой скорости вращения о двигателя привода 36 от заданной напряжение на входе дифференциального усилителя 34 изменяется. Тем самым изменяется угловая скорость вращения со двигателя привода 36, в результате чего стабилизируется угловая скорость вращения относительно оси 7-7 внешней рамы 3.

Когда объект испытаний 9 закреплен на установочной площадке 8 и произведена балансировка внешней рамы 3 и внутренней рамы 7, то уменьшаются изменения мгновенной угловой скорости вращения, в результате чего повышается стабильность заданной угловой скорости вращения .

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №259444, кл. G 01 С 25/00. Динамический моделирующий стенд для испытаний гироскопических приборов, 1970 г.

2. Авторское свидетельство СССР №480946, кл. G 01 С 25/00, G 01 19/00. Стенд для испытаний измерительных приборов, 1976 г.

Формула изобретения

Динамический стенд, содержащий внутреннюю раму, установленную посредством двух валов на внешней раме, которая установлена посредством двух валов в основании, следящие системы с двигателями привода для внутренней и внешней рам, отличающийся тем, что установочная площадка для крепления объекта испытаний образована на части внутренней рамы на ее стороне, обращенной к оси внешней рамы, первая часть внешней рамы, расположенная противоположно установочной площадке на внутренней раме, выполнена с избытком массы относительно второй части внешней рамы, которая расположена по одну сторону от оси внешней рамы, как и часть внутренней рамы с установочной площадкой, на второй части внешней рамы установлены два набора первых грузов, первые грузы установлены с возможностью поступательного перемещения по направлению, перпендикулярному оси внешней рамы, наборы первых грузов расположены симметрично друг к другу относительно оси внутренней рамы, на одном или двух валах внутренней рамы установлены первые балансировочные узлы, на одном или двух валах внешней рамы установлены вторые балансировочные узлы, каждый балансировочный узел содержит установленные на валу и идентично выполненные первое и второе кольца и вторые грузы, каждое кольцо выполнено состоящим из первого участка со стороны первого торца и второго участка, проходящего от первого участка до второго торца, наружный диаметр первого участка кольца выполнен большим наружного диаметра второго участка, в каждом кольце со стороны второго участка в сторону первого торца в первом участке выполнена кольцевая проточка, внутренний диаметр которой равен внешнему диаметру второго участка, первое и второе кольца совмещены своими вторыми торцами, вторые грузы расположены по окружности на внешней поверхности первых участков первого и второго колец, на каждом втором грузе образовано ребро, толщина которого равна двойному размеру второго участка колец вдоль полярной оси колец, а высота равна расстоянию по радиусу к полярной оси колец от внешней поверхности первого участка кольца до наружной поверхности кольцевой проточки в кольцах, каждый второй груз установлен на первом и втором кольцах так, что ребро второго груза расположено в промежутке между первым участком первого кольца и первым участком второго кольца, каждый второй груз прикреплен к кольцам болтом, проходящим через отверстие в грузе и ребре и свинченным с гайкой, расположенной в промежутке, образованном кольцевой проточкой в первом кольце, вторыми участками колец, кольцевой проточкой во втором кольце.

РИСУНКИ