Результат интеллектуальной деятельности: Стенд для динамических испытаний виброизоляторов

Изобретение относится к машиностроению, а именно к конструкциям стендов для испытаний виброизоляторов.

Известен стенд для испытаний виброизоляторов, содержащий раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, регистрирующее устройство, жестко связанные с рамой и установленные по ее концам две вертикальные стойки, верхний конец одной из которых шарнирно связан с качающимся рычагом, а на другой размещены спусковое и регистрирующее устройства, верхнюю и нижнюю опоры испытуемого виброизолятора с опорными ножками, раму выполненную в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, а качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, при этом вдоль продольных осей стенки балки двутаврового профиля рамы и нижней полки балки двутаврового профиля качающегося рычага выполнен ряд соответствующих друг другу попарно расположенных отверстий для закрепления опорных ножек верхней и нижней опор испытуемого виброизолятора, груз, выполненный в виде набора металлических дисков разной массы. (Патент РФ на полезную модель №104714, опубликовано 20.05.2011 МПК G01М 7/02).

Недостатком аналога являются его конструктивные особенности, не предусматривающие возможности осевого предварительного нагружения (поджатая) виброизоляторов при проведении испытаний в горизонтальных направлениях при боковом нагружении.

Прототипом изобретения является стенд для статических испытаний виброизоляторов, Патент РФ на полезную модель №188124 опубликовано 29.03.2019, МПК G01N 3/08, содержащий раму, подвижную верхнюю опорную плиту и неподвижную нижнюю опорную плиту, устанавливаемую на регулируемые опоры, кронштейны крепления исследуемых виброизоляторов, крепящиеся к опорным плитам и зафиксированные соединителем. Для создания осевого усилия присутствует механизм вертикального нагружения с вертикальным нагружным винтом, а для бокового - механизм горизонтального нагружения, с горизонтальным нагружным винтом и кронштейном регулировки вертикального положения винта. Для измерения усилия, действующего на исследуемые виброизоляторы присутствует силоизмеритель в виде тензодатчика вертикального усилия и тензодатчика горизонтального усилия, а для измерения их деформации используется измеритель перемещения, состоящий из датчика вертикального и горизонтального прогиба, снабженного механизмом вертикальной и горизонтальной регулировки, а также поворотным механизмом. Для перемещения верхней подвижной опорной плиты по строго вертикальной траектории присутствует направляющий механизм, выполненный в виде направляющих стержней. Стенд фиксируется с опорной поверхностью с помощью установочных креплений.

Недостатком прототипа является то, что его конструкция не предусматривает возможности проведения динамических испытаний виброизоляторов и выявления их динамических характеристик, таких как собственные частоты и коэффициент демпфирования.

Существующие методики проектирования виброзащитных систем, основанные на математических моделях предполагают, что элементы систем подрессоривания имеют заранее известные характеристики, такие как коэффициенты жесткости (упругости) и диссипации (вязкости, демпфирования, поглощения, рассеивания) виброизоляторов по всем линейным направлениям действия, причем значения коэффициентов боковой жесткости и диссипации могут существенно отличаться в нагруженном и в ненагруженном по оси виброизолятора состоянии. Конструкция стенда позволяет получать уточненные результаты динамических испытаний виброизоляторов в боковом направлении за счет их предварительного осевого нагружения. К тому же виброизоляторы перед установкой в систему подрессоривания необходимо проверять на соответствие их реальных характеристик заявленным данным, что позволяет реализовать данный стенд.

Задачей изобретения является создание конструкции стенда для исследования динамических свойств виброизоляторов в боковом направлении, обеспечивающего возможность выявления на стенде их динамических характеристик - коэффициентов диссипации (вязкости, демпфирования, поглощения, рассеивания) и собственные частоты колебаний боковых (горизонтальных) направлений, в предварительно нагруженном по оси виброизолятора расчетной массой состоянии.

Технический результат - возможность воспроизведения на стенде линейных динамических нагрузок на виброизолятор бокового направления с предварительным осевым нагружением (поджатием), что является наиболее распространенным условием эксплуатации большинства подрессоренных элементов машин и механизмов, и получение за счет этого уточненных результатов испытаний для использования при проектировании системы подрессоривания объектов виброзащиты.

Указанный технический результат достигается тем, что стенд для динамических испытаний виброизоляторов содержит раму, подвижную верхнюю опорную плиту и неподвижную нижнюю опорную плиту, механизм предварительного осевого нагружения с силоизмерителем, направляющий механизм верхней опорной плиты, кронштейны для крепления виброизоляторов и соединитель, отличающийся тем, что дополнительно снабжен механизмом горизонтального бокового импульсного нагружения, установленного на раме при помощи кронштейна регулировки горизонтального положения штока, датчиком колебаний, установленным на соединителе, а также ЭВМ, установленной с возможностью регистрации и обработки сигнала, получаемого с датчика.

На фиг. 1 изображена схема стенда для динамических испытаний виброизоляторов в горизонтальном (боковом) направлении с предварительным осевым нагружением.

Стенд для динамических испытаний виброизоляторов в горизонтальном (боковом) направлении с предварительным осевым нагружением содержит раму 1, подвижную верхнюю опорную плиту 2 и неподвижную нижнюю опорную плиту 3, устанавливаемую на регулируемые опоры 4 и 5, кронштейны 6 и 7 исследуемых виброизоляторов 8 и 9 крепящиеся к опорным плитам 2 и 3 и зафиксированные соединителем 10. Для воспроизведения бокового импульсного усилия при проведении горизонтальных испытаний стенд снабжен механизмом горизонтального бокового импульсного нагружения 11, с горизонтальным штоком 12, спусковым устройством 13 и комплектом грузов 14, и кронштейном регулировки 15 горизонтального положения штока 12. Для регистрации затухающих колебаний, возникающих при импульсном воздействии на испытываемые виброизоляторы 8 и 9 используется одноосный датчик колебаний 16, устанавливаемый на соединитель 10 и ЭВМ 17 для регистрации и обработки сигнала, получаемого с датчика 16. При этом, для проведения горизонтальных испытаний в преднагруженном состоянии, присутствует механизм осевого предварительного нагружения 18, состоящий из вертикального нагружного винта 19 и силоизмерителя в виде тензодатчика осевого усилия 20. Для исключения отклонений верхней подвижной опорной плиты 2 от вертикальной траектории при проведении испытаний, присутствует направляющий механизм 21, выполненный в виде направляющих стержней 22 и 23. Стенд жестко фиксируется с опорной поверхностью при помощи установочных креплений 24 и 25.

Стенд для динамических испытаний виброизоляторов в горизонтальном (боковом) направлении работает следующим образом. Между подвижной верхней опорной плитой 2 и неподвижной нижней опорной плитой 3 устанавливаются исследуемые виброизоляторы 8 и 9 и закрепляются при помощи кронштейнов крепления 6 и 7. Они жестко соединяются между собой соединителем 10. Верхнюю подвижную опорную плиту 2 перемещают строго вертикально благодаря стержням 22 и 23 направляющего механизма 21, а нижняя опорная плита 3, закрепленная на раме через регулируемые опоры 4 и 5 находится в неподвижном состоянии. При проведении горизонтальных испытаний производят предварительное осевое нагружение виброизоляторов 8 и 9 статическим усилием, которое соответствует их номинальной эксплуатационной нагрузке, с помощью механизма осевого предварительного нагружения 18, при помощи вертикального нагружного винта 19, это усилие измеряют силоизмерителем в виде тензодатчика осевого усилия 20, затем к центру соединителя 10 прикладывают импульсное усилие при помощи горизонтального штока 12 механизма горизонтального бокового импульсного нагружения 11, нагруженного комплектом грузов 14, свободно перемещающегося в поступательном направлении. С помощью спускового устройства 13, горизонтальный шток приводится в движение, под действием силы тяжести воздействуя на исследуемые виброизоляторы 8 и 9, при этом за счет их упруго-вязких свойств, образуются колебания затухающего характера, регистрируемые одноосным датчиком колебаний 16, установленным на соединителе 10. Полученный датчиком 16 сигнал передается на ЭВМ 17, что обеспечивает возможность регистрации и дальнейшей обработки сигнала программно-математическими методами и позволяет выявить основные динамические свойства виброизоляторов: коэффициенты диссипации (вязкости, демпфирования, рассеивания, поглощения), собственные частоты.

Таким образом, конструкция стенда позволяет воспроизводить динамические нагрузки на виброизоляторы в горизонтальных (боковых) направлениях в предварительно нагруженном состоянии, и получать результирующие сигналы в виде осциллограмм затухающих колебаний, за счет чего обеспечивается возможность выявления на стенде динамических характеристик виброизолятора, не прибегая к сложным конструктивным решениям, а за счет того, что конструкция стенда позволяет проводить горизонтальные испытания виброизоляторов в преднагруженном по оси состоянии, повышается соответствие условий проведения испытаний эксплуатационному режиму нагружения, и, как следствие, увеличивается точность полученных данных.