RU2010206C1

RU2010206C1 - Device for setting angular oscillations in tested object

Info

Publication number: RU2010206C1
Authority: RU
Inventors: А.И. Александров; В.Г. Терехов
Original assignee: Научно-исследовательский институт прикладной механики им.акад.В.И.Кузнецова
Priority date: 1989-10-11
Filing date: 1989-10-11
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: measurement technology. SUBSTANCE: angular oscillations of fixture 5 with tested object 6 connected to first mobile element of two-stage gimbal suspension are excited due to gyroscopic effect emerging with application of torque from master unit 9 linked to source 16 of electric oscillations to second mobile element of suspension with which flywheel 13 is connected. First mobile element is manufactured in the form of spider 1 formed with mutually perpendicular beams 2 and 3. Beam 2 coupled to fixture is supported in bearings of base 4, ends of beam 3 carry moment control unit and weight 8 which counterbalances it. Second mobile element of suspension is fabricated in the form of half-frame 10. Flywheel is installed in body 12 mounted on free end vertical rod 11 anchored on half-frame 10. Axles of turning of elements of suspension are placed horizontally and axle of turning of flywheel is mounted vertically and passes through center of suspension. EFFECT: improved efficiency of setting of angular oscillations. 1 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для задания угловых колебаний, и может быть использовано при исследовании датчиков и других объектов. The invention relates to measuring equipment, namely, devices for defining angular oscillations, and can be used in the study of sensors and other objects.

Известно устройство для возбуждения крутильных синусоидальных колебаний состоящее из гироскопа с тремя степенями свободы. Одна рамка гироскопа механически связана с концом вала испытываемой системы другой конец которого связан с электрическим приводом; вторая рамка снабжена другим электрическим приводом для сообщения вращения и системой шестерен связана с осью третьей внутренней рамки с установленным на ней ротором гироскопа [1] . A device for exciting torsional sinusoidal vibrations is known consisting of a gyroscope with three degrees of freedom. One gyro frame is mechanically connected to the shaft end of the system under test, the other end of which is connected to an electric drive; the second frame is equipped with another electric drive for communicating rotation and the gear system is connected with the axis of the third inner frame with a gyro rotor mounted on it [1].

Кроме того, известно устройство для возбуждения крутильных синусоидальных колебаний в системе снабженной вращающимся валом, содержащее электрический двигатель, соединенный с одним из концов вала, и вибровозбудитель корпус которого механически связна с другим его концом и вторым электродвигателем. Вибровозбудитель выполнен в виде двух одинаковых двухстепенных гироскопов со встроенными один в другой роторами кинематически связанные через шестерни с вторым электродвигателем [2] . In addition, it is known a device for exciting torsional sinusoidal vibrations in a system equipped with a rotating shaft, containing an electric motor connected to one of the ends of the shaft, and a vibration exciter housing which is mechanically connected to its other end and the second electric motor. The vibration exciter is made in the form of two identical two-stage gyroscopes with kinetically connected rotors integrated into one another by gears with a second electric motor [2].

Недостаток этих устройств - низкая точность при воспроизведении низкочастотных колебаний малой амплитуды. The disadvantage of these devices is the low accuracy when reproducing low-frequency oscillations of small amplitude.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является устройство, содержащее маховик с вертикальной осью вращения, проходящей через центр его тяжести, двухстепенный карданный подвес с горизонтальными осями поворота его подвижных элементов, один из которых, установленный на основании, соединен с приспособлением для закрепления испытуемого объекта, расположенным симметрично относительно оси поворота этого элемента, а другой - с маховиком, ось вращения которого проходит через центр подвеса, электромеханический задатчик вращающего момента, который подключен к источнику электрических колебаний и связан со вторым элементом подвеса [3] . Это устройство не позволяет задавать низкочастотные колебания малой амплитуды с высокой точностью. The closest to the proposed technical essence and the achieved positive effect is a device containing a flywheel with a vertical axis of rotation passing through its center of gravity, a two-stage gimbal with horizontal rotation axes of its movable elements, one of which, mounted on the base, is connected to the device for fixing the test object, located symmetrically relative to the axis of rotation of this element, and the other with a flywheel, the axis of rotation of which passes through the center under ENA, electromechanical torque setting element which is connected to a source of electrical oscillations and is associated with the second suspension element [3]. This device does not allow you to set low-frequency oscillations of small amplitude with high accuracy.

Цель изобретения - повышение точности воспроизведения низкочастотных колебаний малой амплитуды. The purpose of the invention is to increase the accuracy of reproducing low-frequency oscillations of small amplitude.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве второй подвижный элемент подвеса выполнен в виде полурамы, расположенной в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси поворота первого элемента подвеса, и связан с маховиком посредством вертикальной штанги, расположенной соосно маховику и несущей на свободном конце корпус, в котором размещен маховик. Первый подвижный элемент подвеса выполнен в виде расположенной в горизонтальной плоскости крестовины, образованной двумя взаимно перпендикулярными балками, одна из которых, установленная в опорах основания, соединена с приспособлением, а на концах другой установлены задатчик момента и уравновешивающий его груз. На основании по оси вращения маховика установлен арретир для фиксации корпуса. This goal is achieved by the fact that in the known device the second movable suspension element is made in the form of a half frame located in a vertical plane perpendicular to the axis of rotation of the first suspension element and is connected to the flywheel by means of a vertical rod located coaxially with the flywheel and bearing a housing at the free end, in which posted flywheel. The first movable suspension element is made in the form of a cross located in the horizontal plane, formed by two mutually perpendicular beams, one of which, installed in the base supports, is connected to the device, and at the ends of the other there is a torque adjuster and balancing its load. Based on the axis of rotation of the flywheel, an arrester is installed to fix the housing.

На чертеже представлена схема устройства. The drawing shows a diagram of the device.

Устройство состоит из двухстепенного карданного подвеса, включающего в себя крестовину 1, выполненную в виде жестко соединенных между собой под прямым углом балок 2 и 3, расположенных в горизонтальной плоскости (Y-Y, Х-Х) таким образом, что первая балка 2 установлена в подшипниках (не показаны) на основании 4 и связана с поворотным столом 5 (приспособлением), предназначенным для установки испытуемого объекта 6 и датчиком угла 7, а на второй балке 3 установлены на одном конце балансировочный груз 8, а на другом - моментный датчик 9. Жесткая полурама 10 установлена в подшипниках на второй балке 3. Шток 11 расположен вертикально и неподвижно соединен в одном конце с жесткой полурамой 10 по ее оси симметрии, а в другом - с корпусом 12, в котором находится маховик 13, установленный в подшипниках, на оси вращения 14 соосно штоку 11. Арретир 15 расположен на основании 4 соосно оси вращения 14 маховика 13. Генератор электрических колебаний 16 (источник электрических колебаний) подключен к моментному датчику 9 (электромеханическому задатчику вращающего момента), а контрольный прибор 17 - к датчику угла 7. The device consists of a two-stage gimbal, including a crosspiece 1, made in the form of beams 2 and 3 rigidly connected to each other at right angles, located in the horizontal plane (YY, XX) so that the first beam 2 is installed in the bearings ( not shown) on the base 4 and is connected with a rotary table 5 (device) designed to install the test object 6 and an angle sensor 7, and on the second beam 3, a balancing weight 8 is installed at one end and a torque sensor 9 is installed at the other end. 10 mounted in bearings on the second beam 3. The rod 11 is vertically and fixedly connected at one end with a rigid frame 10 along its axis of symmetry, and at the other end with a housing 12, in which there is a flywheel 13 installed in the bearings, coaxially on the rotation axis 14 the rod 11. The arrestor 15 is located on the base 4 coaxially to the axis of rotation 14 of the flywheel 13. The generator of electrical vibrations 16 (source of electrical vibrations) is connected to a torque sensor 9 (electromechanical torque adjuster), and the control device 17 to the angle sensor 7.

Устройство работает следующим образом. Перед началом работы в исходном состоянии арретир 15 фиксирует положение корпуса 12 и маховика 13 относительно основания 4. Затем необходимо привести во вращение маховик 13 до полного разгона и стабилизации частоты его вращения (кинетического момента

) на рабочих оборотах, который будучи подвешен в кардановом подвесе приобретает известные гироскопические свойства. После этого устройство готово к работе. Его разарретируют и подают с генератора электрических колебаний 16 сигнал заданной формы и амплитуды на моментный датчик 9, который прикладывает пропорциональный этому сигналу момент внешних сил (

) к жесткой полураме 10, штоку 11, и корпусу 12, стремящийся развернуть корпус 12 вокруг оси (Х-Х), а вместе с ним изменить пространственное положение быстровращающегося маховика 13. В результате взаимодействия момента внешних сил

моментного датчика 9 и кинетического момента

маховика 13 возникает угловое движение вокруг оси Y-Y и соответственно изменение углового положения испытуемого объекта 6 установленного на поворотом столе 5, связанном с первой балкой 2 крестовины 1 в плоскости ZОХ. Оценка углового движения осуществляется датчиком угла 7 и контрольным прибором 8.The device operates as follows. Before starting work in the initial state, the arrestor 15 fixes the position of the housing 12 and the flywheel 13 relative to the base 4. Then it is necessary to rotate the flywheel 13 until the acceleration and stabilization of its rotation frequency (kinetic moment) are stabilized

) at working speeds, which, when suspended in a gimbal, acquires known gyroscopic properties. After that, the device is ready for operation. It is opened and a signal of a given shape and amplitude is supplied from the generator of electrical oscillations 16 to a torque sensor 9, which applies a moment of external forces proportional to this signal (

) to the rigid half-frame 10, the rod 11, and the housing 12, tending to deploy the housing 12 around the axis (XX), and with it to change the spatial position of the rapidly rotating flywheel 13. As a result of the interaction of the moment of external forces

moment sensor 9 and kinetic moment

flywheel 13 there is an angular movement around the YY axis and, accordingly, a change in the angular position of the test object 6 mounted on a rotary table 5, associated with the first beam 2 of the cross 1 in the plane ZОХ. Evaluation of the angular movement is carried out by the angle sensor 7 and the control device 8.

Предлагаемое устройство позволяет задавать безинерционное угловое движение, особенно малые колебания в инфранизкочастотном диапазоне работы, моделируя различные режимы эксплуатации испытуемых объектов. The proposed device allows you to set inertia-free angular motion, especially small fluctuations in the infra-low-frequency range of operation, simulating various modes of operation of the tested objects.

(56) Авторское свидетельство СССР N 172521, кл. В 06 В 1/04//G 01 М 7/04, 1965. (56) Copyright certificate of the USSR N 172521, cl. B 06 B 1/04 // G 01 M 7/04, 1965.

Авторское свидетельство СССР N 301184, кл. В 06 В 1/16, 1971. USSR copyright certificate N 301184, cl. B 06 B 1/16, 1971.

Патент США N 3407648, кл. 73-67.3, 1965. U.S. Patent No. 3,407,648, cl. 73-67.3, 1965.

Claims

A DEVICE FOR TASKING ANGULAR VIBRATIONS TO THE TESTED OBJECT, containing a base, a flywheel with a vertical axis of rotation passing through its center of gravity, a two-stage gimbal with horizontal axis of rotation of its movable elements, one of which is mounted with one located symmetrically with respect to the axis of rotation of this element, and another with a flywheel, the axis of rotation of which passes through the center of the suspension, the electromechanical torque control unit, the second is connected to a source of electrical vibrations and connected to the second suspension element, characterized in that, in order to increase the accuracy of reproducing low-frequency oscillations of small amplitude, the second movable suspension element is made in the form of a half frame located in the vertical plane, perpendicular to the axis of rotation of the first suspension element and is connected with the flywheel by means of a vertical rod located coaxially with the flywheel and bearing on the free end the housing in which the flywheel is located, the first movable suspension element is made in the form of a cross located in the horizontal plane, formed by two mutually perpendicular beams, one of which, installed in the supports of the base, is connected to the support, and at the ends of the other there is a torque adjuster and a balancing load of it, in addition for fixing the housing.