ДВУХСТЕПЕННОЙ СТЕНД ДЛЯ ЗАДАНИЯ УГЛОВЫХ КОЛЕБАНИЙ
DOUBLE-STAGED BENCH FOR SETTING OF ANGULAR OSCILLATIONS

Изобретение относится к области приборостроения, в частности к испытательному оборудованию измерительных приборов, и может быть использовано для оценки динамических погрешностей малогабаритных инерциальных навигационных систем.
Известно устройство, предназначенное для исследования динамических погрешностей гировертикалей, состоящее из раскачивающейся в двух плоскостях платформы, которая установлена на крестообразном подвесе. Для измерения углов наклона платформы по каждой оси установлены датчики. Платформа сбалансирована относительно оси подвеса с помощью груза. Для разворота прибора, установленного на платформе в третьей плоскости, предназначено цилиндрическое основание, разворачивающееся по направляющей вокруг вертикальной оси. Создание колебаний по каждой из трех осей производится при помощи двигателей с редукторами и соответствующих кривошипно-шатунных механизмов. Шатуны кривошипов, в местах креплений к раскачиваемому элементу имеют сферические шарниры [Грязин Д.Г. Исследования динамических погрешностей гировертикалей с помощью специального стенда. // Научное приборостроение. 1999, Т9 №1, с.87-88].
Основным недостаткам указанного устройства является модуляция колебаний одной оси колебаниями второй оси. Указанное явление связано с наличием зависимости амплитуды колебаний от текущего углового положения по ортогональной оси, вызванное тем, что двигатели и механизмы, обеспечивающие задание колебаний, расположены на неподвижном основании устройства. Размещение двигателя второй оси на качающейся платформе может устранить этот недостаток, но одновременно приведет к увеличению подвижной массы, а значит к ухудшению динамических характеристик устройства. В качестве второго недостатка следует отметить, что преобразование вращательного движения двигателя в угловые движения платформы с помощью кривошипно-шатунного механизма приводит к искажениям формы гармонического сигнала, зависящим от соотношения длины кривошипа к длине шатуна. При увеличении соотношения длины кривошипа к длине шатуна с целью снижения гармонических искажений воспроизводимых колебаний значительно возрастают габариты устройства, что также можно отнести к недостаткам прототипа.
Задачей изобретения является создание малогабаритного стенда, позволяющего в двух ортогональных плоскостях воспроизводить угловые колебания качающейся платформы, изменяющиеся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне в каждой из плоскостей.
Поставленная задача решается тем, что в устройство, содержащее раскачивающуюся в двух плоскостях платформу, установленную на крестообразном подвесе, датчики углового положения платформы по каждой оси и два двигателя с редукторами дополнительно введены кривошипно-кулисные механизмы и подшипник качения (ГОСТ 24955-81).
На фиг.1 приведена кинематическая схема, на фиг.2 приведен общий вид устройства, где 1 - качающаяся платформа для установки испытуемого прибора, 2 и 3 - двигатели с редукторами по каждой из осей соответственно, 4 и 5 - кривошипы, 6 и 7 - кулисы, 8 и 9 - коромысла, 10 - ползун, 11 - направляющая, 12 - неподвижное основание.
Принцип работы устройства заключается в том, что круговое движение кривошипов 4 и 5, приводимых в движение двигателями с редукторами 2 и 3, передается кулисам 6 и 7, совершающим относительно неподвижного основания возвратно-поступательные движения, которые затем передаются коромыслам 8 и 9, совершающим относительно неподвижного основания 12 угловые колебания вокруг ортогональных осей Х и Y. Коромысло 9 жестко связано с качающейся платформой 1 и задает ее угловые колебания вокруг оси X. Коромысло 8 передает угловые колебания вокруг оси Y направляющей 11, жестко скрепленной с качающейся платформой 1, через ползун 10. Соединение ползуна 10 с направляющей 11 представляет собой подшипник качения, который обеспечивает три степени подвижности направляющей 11 относительно ползуна 10, а именно их относительное вращение вокруг оси Х и линейные перемещения вдоль осей Y и Z.
Расположение двигателей 2, 3 и кривошипно-кулисных механизмов 4, 5, 6, 7 на неподвижном основании 12 устройства позволяет значительно расширить динамический диапазон работы устройства за счет снижения момента инерции движущихся частей. Применение кривошипно-кулисных механизмов для преобразования вращательного движения двигателей в угловые колебания платформы не приводит к искажению формы гармонических колебаний платформы, а также позволяет снизить габариты устройства в целом. Использование шарнирного подшипника качения для передачи движения на одну из осей позволяет избавиться от взаимной модуляции колебаний между осями.
В результате появляется возможность воспроизводить угловые колебания качающейся платформы в двух ортогональных плоскостях, изменяющиеся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне.