ДВУХОСНЫЙ ПОВОРОТНЫЙ ДИНАМИЧЕСКИЙ СТЕНД

Полезная модель относится к приборостроению, в частности к измерительной технике, а именно к поворотно-динамической стендовой испытательной аппаратуре, предназначенной для крепления, установки, пространственной ориентации и аттестации объектов инерциальной и безынерциальной информации, чувствительной к угловым перемещениям. Полезная модель может быть использована для исследований, испытаний и калибровки объектов испытаний таких как, приборы стабилизации, ориентации и навигации, что позволяет наилучшим образом приблизиться к реальным условиям эксплуатации с динамическими натурными перегрузками углового перемещения.
Известен динамический стенд (патент РФ №2272256 на изобретение с датой приоритета от 24.08.2004 г.), содержащий внутреннюю раму, установленную посредством двух валов на внешней раме, которая установлена посредством двух валов в основании, и 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.
Недостатками данного динамического стенда являются:
1. Невысокая динамическая и статическая точность задания углов выставки и угловых скоростей - в качестве датчика угловой скорости используется электромеханический тахогенератор постоянного тока, который выдает аналоговый сигнал об угловом перемещении, хотя управление и обработка информации производятся в цифровом виде.
2. Снижение точности измерения - нет возможности коррекции устройства по углу расположения осей вращения относительно друг друга.
Известен двухосевой поворотный стол КИН-52, выбранный в качестве прототипа (статья «Автоматизация двухосевого поворотного стола КИН-52» / Седышев В.В., Белочкин П.Е., Шаршин Д.Н., Карпусевич К.Р. // Вестник ЮУрГУ. Серия «Компьютерные технологии, управление, радиоэлетроника», Т. 16, Номер 1, 2015 г. - С. 81-91), содержащий основание, поворотный стол, наружную и внутреннюю рамы с закрепленным в них модулем вращения (по оси X) с сервоприводом с энкодером, механизм наклона (по оси Y) с сервоприводом с энкодером, закрепленный на поворотном столе, и блок управления.
Недостатком данного двухосевого поворотного стола является низкая точность позиционирования - отсутствует возможность динамических угловых перемещений по двум перпендикулярно расположенным осям, выставка в исследуемую позицию происходит вручную.
Технической проблемой, решение которой обеспечивается при использовании предлагаемого устройства, является улучшение эксплуатационных характеристик динамических стендов вращения при проведении испытания аппаратуры при угловом перемещении по двум осям вращения.
Технические результаты заявленной полезной модели заключаются в расширении функциональных возможностей устройства при проведении испытаний, а также в повышении точности измерений и точности позиционирования за счет углового перемещения объекта испытания по двум осям вращения.
Для достижения указанного технического результата двухосный поворотный динамический стенд содержит основание, поворотный стол, наружную и внутреннюю рамы, сервопривод с энкодером, так что поворотный стол установлен на основании, наружная и внутренняя рамы расположены на поворотном столе, а сервопривод с энкодером закреплен на внутренней раме, дополнительно содержит редуктор и дополнительный сервопривод с энкодером, установленные на наружной раме, и скользящие контакты, закрепленные на внутренней раме, при этом сервоприводы с энкодерами расположены по двум осям вращения.
Полезная модель поясняется схемами:
- фиг. 1 - Общий вид конструкции двухосного поворотного динамического стенда;
- фиг. 2 - Кинематическая схема двухосного поворотного динамического стенда.
Двухосный поворотный динамический стенд (фиг. 1, фиг. 2) содержит основание 1, поворотный стол 2, редуктор наружной рамы 3, сервопривод с энкодером наружной рамы 4, наружную раму 5, сервопривод с энкодером внутренней рамы 6, испытываемый прибор (ИП) 7, внутреннюю раму 8, скользящие контакты 9. На основании 1 установлен поворотный стол 2, на котором закреплены наружная 5 и внутренняя 8 рамы устройства. На наружной раме 5 установлены редуктор 3 и сервопривод с энкодером 4. На внутренней раме 8 установлены сервопривод с энкодером 6 и скользящие контакты 9. Испытываемый прибор 7 закреплен на поворотном столе 2 внутренней рамы 8.
Полезная модель работает следующим образом:
Динамические испытания гироскопических приборов и систем осуществляются согласно требованиям, составленным на основании реального движения подвижных объектов, которые совершают угловые движения в пространстве. Подвижный объект может перемещаться как с постоянной угловой скоростью, так и с ускорением, а также совершать колебательные движения.
Для реализации углового перемещения по осям X и Z на предлагаемой полезной модели установлены два сервопривода 6 и 4 соответственно, которые обеспечивают независимое друг от друга вращение.
Угловое перемещение на 360° по двум осям X и Z (фиг. 2) измеряется с помощью энкодеров соответствующих сервоприводов 6 и 4, причем по оси X без редуктора, а по оси Z через редуктор 3. Использование встроенных энкодеров и редуктора 3 позволяет увеличить крутящий момент (момент инерции контракции), прикладываемый к наружной раме 5, на которой установлена внутренняя рама 8 с сервоприводом 6 и испытываемый прибор 7.
Закрепление испытываемого прибора 7 на поворотном столе 2 внутренней рамы 8 обеспечивает его угловое перемещение по обеим осям X и Z. Такая кинематика испытываемого прибора 7 позволяет осуществлять как плавное угловое перемещение, так и гармонические колебания в широком диапазоне на 360°, что расширяет возможности для испытаний прибора 7. Для сбора информации с испытываемого прибора 7, подачи электропитания и управления сервоприводом внутренней рамы 6 на предлагаемой полезной модели установлены скользящие контакты 9, благодаря которым электрические сигналы с испытываемого прибора 7 передаются на неподвижное основание 1 для его дальнейшего использования.
Двухосный поворотный динамический стенд представляет собой стационарно установленное устройство поворотного типа с единой конструкцией, где основание, поворотный стол, наружная и внутренняя рамы, редуктор наружной рамы, сервоприводы с энкодерами наружной и внутренней рам и скользящие контакты соединены между собой разъемными соединениями. Конструкция стенда обеспечивает размещение на нем испытываемого прибора для исследований, испытаний и калибровки.
Таким образом, расширение функциональных возможностей устройства при проведении испытаний, а также в повышение точности измерений и точности позиционирования достигаются за счет того, что двухосный поворотный динамический стенд содержит основание, поворотный стол, наружную и внутреннюю рамы, сервопривод с энкодером, так что поворотный стол установлен на основании, наружная и внутренняя рамы расположены на поворотном столе, а сервопривод с энкодером закреплен на внутренней раме, дополнительно содержит редуктор и дополнительный сервопривод с энкодером, установленные на наружной раме, и скользящие контакты, закрепленные на внутренней раме, при этом сервоприводы с энкодерами расположены по двум осям вращения.