СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ВИБРОИЗОЛЯТОРОВ В РЕЖИМЕ ВЫНУЖДЕННЫХ И СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ

Полезная модель относится к машиностроению, а именно к конструкциям стендов для испытаний виброизоляторов.
Известен стенд для испытаний амортизаторов, содержащий раму с закрепленным на ней верхним кронштейном крепления амортизатора и качающимся рычагом, на котором установлен груз, нижний кронштейн для крепления амортизатора и регистрирующее устройство, установленное между качающимся рычагом и рамой, причем качающийся рычаг выполнен двуплечим с осью качания в центре, а груз установлен подвижно по всей длине качающегося рычага [А.с. 526796 СССР, МКИ G01М 17/04, опубл. 30.08.76, бюл. №32].
Недостатком известной конструкции стенда для испытаний амортизаторов является то, что конструкция не предусматривает возможности испытаний амортизаторов в режиме вынужденных и собственных колебаний.
Наиболее близким по технической сущности к полезной модели является стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных колебаний, содержащий раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, 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, причем рама выполнена в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, а груз выполнен в виде набора металлических дисков разной массы, отличающийся тем, что он включает в себя установленный на отдельном основании приводной электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения и связанный с ним нагружающий кулачок-эксцентрик, контактирующий со связанной с качающимся рычагом подшипниковой опорой [П.м. 112417 РФ, МКИ G01М 7/02, опубл. 10.01.2012, бюл. №1].
Недостатком известной конструкции стенда для испытаний виброизоляторов является то, что она не предусматривает возможности проведения испытаний виброизоляторов в характерном для условий эксплуатации режиме вынужденных и собственных колебаний.
Задачей полезной модели является создание конструкции стенда для испытаний виброизоляторов, обеспечивающего возможность проведения испытаний виброизоляторов в характерном для условий эксплуатации режиме вынужденных и собственных колебаний.
Технический результат - расширение возможностей воспроизведения на стенде характерных для условий эксплуатации режимов вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске для проведения ресурсных испытаний виброизоляторов.
Указанный технический результат достигается тем, что в стенде для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний, содержащем раму, качающийся рычаг, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага груз, 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, причем рама выполнена в виде балки двутаврового профиля с горизонтальным расположением стенки, качающийся рычаг - в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, а груз выполнен в виде набора металлических дисков разной массы, имеется установленный на отдельном основании приводной электродвигатель постоянного тока с регулируемой частотой вращения и связанный с ним нагружающий кулачок с роликом, контактирующим со связанной с качающимся рычагом наклонной контактной площадкой.
На фиг.1 изображена схема стенда для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний, на фиг.2 - балка двутаврового профиля качающегося рычага с грузом, на фиг.3 - кронштейн качающегося рычага с контактной площадкой и нагружающий кулачок-с роликом.
Стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных и собственных колебаний (фиг.1) балку двутаврового профиля рамы 1 с горизонтальным расположением стенки, жестко связанную с рамой 1 установленную на ее конце вертикальную стойку 2, верхний конец которой осью качания 3 шарнирно связан с качающимся рычагом 4, выполненным в виде балки двутаврового профиля с вертикальным расположением стенки, установленный подвижно по всей длине качающегося рычага 4 груз 5, жестко связанную с рамой 1 установленную на ее другом конце вертикальную стойку 6 с размещенными на ней регистрирующим 7 и спусковым 8 устройствами, верхнюю 9 опору испытуемого виброизолятора с опорными ножками 10, нижнюю 11 опору испытуемого виброизолятора с опорными ножками 12, испытуемый виброизолятор 13 и болты 14 крепления рамы 1.
Установленный подвижно по всей длине качающегося рычага 4 груз 5 (фиг.1 и фиг.2) включает в себя набор металлических дисков 15 разного диаметра и разной высоты (а соответственно и разной массы), имеющих центральное отверстие, диаметр которого равен диаметру стягивающего болта 16, нижний конец которого жестко связан с опорой 17 груза 5, в которой выполнены отверстия 18 для ее крепления при помощи крепежа к верхней полке двутаврового профиля балки качающегося рычага 4, на верхнем конце стягивающего болта 16 установлена гайка 19, скрепляющая набор надеваемых на него металлических дисков груза 5.
Нагрузочное устройство стенда для воспроизведения вынужденных колебаний действующей на испытуемый виброизолятор 13 нагрузки включает в себя (фиг.1) установленный на отдельном основании 20 приводной электродвигатель 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения, вал 22 которого через компенсационную муфту 23 связан с установленным в двух подшипниковых опорах 24 и 25 валом 26, на конце которого установлен нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг.1, фиг 3).
С верхней полкой балки двутаврового профиля качающегося рычага 4 неподвижно связан установленный вдоль продольной оси этой полки кронштейн 29, на конце которого наклонная контактная площадка 30, с которой контактирует во время испытаний нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг 3).
Виброизоляторы в условиях эксплуатации испытывают обычно нагрузки со статической и динамической составляющими. Статическая составляющая - это в большинстве случаев вес подрессориваемого объекта. Динамическая составляющая - это переменные во времени воздействия на подрессориваемый объект, связанные с условиями его функционирования. В большинстве случаев эксплуатационные воздействия на подрессориваемый объект носят импульсный характер. В период между предыдущим и последующим импульсными воздействиями подрессориваемый объект в течение некоторого времени совершает вызванные этим воздействием собственные колебания на подвеске. В течение этого периода в упругом элементе виброизолятора имеют место деформации растяжения-сжатия, которые в конечном итоге сказываются на ресурсе виброизолятора. Если в стендовых условиях воспроизводится на испытуемом виброизоляторе режим вынужденных колебаний, при котором в промежутке между импульсными воздействиями не обеспечивается воспроизведение собственных колебаний подрессориваемого объекта, такой режим испытаний не в полной мере соответствует эксплуатационному и результаты таких испытаний не могут считаться достоверными.
На предлагаемом стенде обеспечивается возможность воспроизведения как статической, так и динамической составляющих характерных для эксплуатации нагрузочных режимов, при которых динамическая составляющая представляет собой сумму вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске.
При установке стандартных выпускаемых промышленностью виброизоляторов в подвеску подрессориваемых объектов необходима информация о том, в течение какого срока эксплуатации будет обеспечена нормальная работа виброизоляторов в подвеске при заданных нагрузках и как будут меняться упруго-демпфирующие характеристики виброизоляторов по мере исчерпания этого срока. Такого же рода информация необходима и для вновь спроектированных и изготовленных виброизоляторов. На предлагаемом стенде обеспечивается возможность проведения необходимых для получения такой информации ресурсных испытаний виброизоляторов.
Стенд для испытаний виброизоляторов в режиме вынужденных колебаний работает следующим образом. Между верхней 9 и нижней 11 опорами виброизолятора устанавливается испытуемый виброизолятор 13 (фиг.1). При замкнутом спусковом устройстве 8 на верхнюю полку балки двутаврового профиля качающегося рычага 4 на заданном расстоянии от стойки 2 устанавливается груз 5 заданной массы. Масса груза определяется суммарной массой набора составляющих его металлических дисков. Вес груза 5, приведенный к оси испытуемого виброизолятора 13, должен соответствовать приходящейся на один виброизолятор части веса реального подрессориваемого объекта.
При срабатывании спускового устройства 8 под действием веса груза 5 балка двутаврового профиля качающегося рычага 4 поворачивается относительно оси качания 3 и через скрепленную с ней верхнюю опору 9 испытуемого виброизолятора 13 нагружает виброизолятор (фиг.1). Таким образом обеспечивается действие на испытуемый виброизолятор 13 статической составляющей нагрузки.
На конце вала 26 устанавливается нагружающий кулачок 27 с роликом 28 (фиг.3). При испытаниях величина эксцентриситета оси ролика 28 относительно оси вращения нагружающего кулачка 27 определяет амплитуду импульсного нагружающего воздействия на испытуемый виброизолятор 13. Задается необходимая частота вращения вала электродвигателя 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения (фиг.1), определяющая частоту воспринимаемых испытуемым виброизолятором 13 вынужденных колебаний нагрузки. Таким образом задаются параметры действующей на испытуемый виброизолятор 13 динамической составляющей нагрузки. Приводным электродвигателем 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения нагружающий кулачок 27 с роликом 28 приводится во вращение. В начальный момент контакта ролика 28 с наклонной контактной площадкой 30 импульсное нагружающее воздействие на испытуемый виброизолятор 13 равно нулю, в последний момент контакта - максимуму. В течение каждого оборота нагружающего кулачка 27 после прекращения контакта ролика 28 с наклонной контактной площадкой 30 качающийся рычаг 4 и груз 5, суммарная масса которых соответствует на стенде массе подрессориваемого объекта, совершают собственные колебания под действием силы упругости испытуемого виброизолятора 13.
В заданном таким образом режиме осуществляются ресурсные испытания виброизолятора 13. При этом величина его деформации при нагружении и величина действующего на него в каждый момент времени усилия регистрируются регистрирующим устройством 7 (фиг 1), а основные параметры процесса нагружения записывается на диск ЭВМ. По завершении испытаний аналитический программный пакет ЭВМ по этой записи определяет ресурсные показатели испытуемого виброизолятора 13 и оценивает изменение во времени его виброизолирующих качеств.
На следующем этапе возможно проведение испытаний испытуемого виброизолятора 13 с другими статической и динамической составляющими нагрузки. Для изменения величины статической составляющей изменяется масса груза 5 путем изменения суммарной массы набора составляющих его металлических дисков, или с целью изменения плеча действия нагружающего усилия груз 5 перемещается на заданное расстояние по длине качающегося рычага 4 (фиг.1 и фиг.2) и его опора 16 фиксируется при помощи крепежа на верхней полке двутаврового профиля балки этого рычага. Для изменения параметров динамической составляющей на конец вала 26 устанавливается нагружающий кулачок 27 с роликом 28 с другой величиной эксцентриситета оси ролика 28 относительно оси вращения нагружающего кулачка 27 (фиг.3), определяеющей амплитуду импульсного нагружающего воздействия на испытуемый виброизолятор 13 при вынужденных колебаниях, и задается определяемая этим режимом частота вращения приводного электродвигателя 21 постоянного тока с регулируемой частотой вращения, определяющая частоту воспринимаемых испытуемым виброизолятором 13 вынужденных колебаний нагрузки.
Таким образом, за счет того, что конструкция стенда позволяет изменять в широких пределах величину действующей на испытуемый виброизолятор статической составляющей нагрузки путем изменения массы груза или плеча действия усилия от его веса, а также изменять параметры динамической составляющей нагрузки путем изменения эксцентриситета оси ролика нагружающего кулачка относительно его оси вращения и частоты вращения приводного электродвигателя постоянного тока с регулируемой частотой вращения обеспечивается возможность воспроизведения на стенде характерных для условий эксплуатации нагрузочных режимов, при которых динамическая составляющая представляет собой сумму вынужденных и собственных колебаний подрессориваемого объекта на подвеске.