CC BY
35
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (ВО). 2009
УДК 620.178.5 (088.8) Д. Б> КОРЧАГИН
Р. Н. ХАМИТОВ Г. С. АВЕРЬЯНОВ
Омский государственный технический университет
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОСТЕНД
Предлагается гидродинамический вибростенд с расширенными функциональными возможностями. Он позволяет создавать силовые воздействия на испытываемый объект, изменяемые в широком частотном диапазоне при различных формах силовых воздействий, в том числе сейсмического или ударного характера. Расширение функциональных возможностей обеспечивается за счет того, что гидродинамический вибростенд содержит приводы изменения частоты колебаний в диапазоне 0...20 Гц, изменения амплитуды колебаний в диапазоне 0...120 мм и устройство для имитации ударного воздействия с системой амортизации.
Ключевые слова: частота воздействий, частота колебаний, амплитуда колебаний, амортизируемый объект, импульс силы.
Одним из направлений развития технического прогресса является целенаправленное исследование колебательных процессов амортизируемых объектов с учетом упругих свойств самой системы амортизации. Однако вследствие конструктивных и объемных затруднений, а также ряда других причин невозможно провести испытания натурных образцов, изменяя в широком диапазоне отдельные параметры как самой подвески, так и параметры внешнего воздействия. Такие эксперименты, как правило, продолжительны и связаны с большими материальными затратами. Поэтому к экспериментальным установкам для подобных исследований предъявляются высокие функциональные и технические требования.
Прежде всего, такие установки должны обеспечивать широкий спектр изменения амплитудно-частотного диапазона внешнего воздействия, а при необходимости воспроизводить воздействие любой формы с частотой и амплитудой, меняющихся по произвольному закону.
В последнем случае задача решается созданием соответствующих гидравлических и электрогидрав-лических вибростендов, однако они сложны в изготовлении и наладке, требуют применения дорогостоящих задающих и исполнительных систем [1-3].
Ниже представлена конструктивная схема гидродинамического вибростенда, позволяющего изменять внешнее воздействие в широком диапазоне при различных его формах (периодические, апериодические, ударные периодические, ударные апериодические и другие затухающие формы воздействия) [4].
Гидродинамический вибростенд состоит из следующих основных элементов (рис. 1):
— привода изменения частоты колебаний с диапазоном от 0 до 20 гц и более, содержащего приводной двигатель и передаточный механизм;
— привода изменения амплитуды колебаний с диапазоном от 0 до 120 мм, содержащего кривошипношатунный механизм, снабженный двумя тормозными устройствами;
— устройства для имитации ударного воздействия с системой амортизации.
Вибростенд смонтирован на раме и содержит основной рабочий элемент — платформу 1, на которой размещается амортизируемый объект 2 массой до
2000 кг. Платформа закреплена на штоке 3 с поршнем 4, помещенным в герметичный корпус 5 и связанным с шатуном 6 кривошипно-шатунного механизма. Последний является возбудителем колебаний платформы 1. В горизонтальных опорах рамы установлен маховик 7, с которым кинематически связано устройство для изменения радиуса кривошипа 8. В маховике 7 радиально установлены винты 9 и 10 с левым и правым шагом, имеющие возможность синхронного вращения. На кривошипе закреплены гайки 11 и 12, сопряжённые с винтами 9 и 10 с возможностью поступательного перемещения в одном направлении. В маховике размещен зубчатый дифференциал, два параллельных колеса 13 и 14 которого жестко соединены с винтами 9 и 10, другие колёса дифференциала 15и 16закреплены навалах 17и 18, причём вал 17 находится внутри вала 18. Винты 9,10 и валы 17, 18 с целью устранения осевого смещения установлены на радиально-упорных подшипниках, а зубчатое колесо 15 снабжено также упорным подшипником. Валы 17 и 18 снабжены тормозами 19 и 20 соответственно. Привод вибростенда выполнен в виде приводного электродвигателя 21 и универсального регулятора скорости 22, позволяющего регулировать частоту колебаний платформы и осуществлять реверс маховика 7 с помощью передачи 23. Герметичный корпус 5 через клапанное устройство 24 связан с источником высокого давления 25 и системой управления 26. Амортизируемый объект 2 установлен в направляющих 27 с роликами 28. Платформа 1 снабжена упругими 29 и демпфирующими 30 элементами.
Вибростенд работает следующим образом. При включении приводной электродвигатель 21 через универсальный регулятор скорости 22 и ременную передачу 23 приводит во вращение маховик 7 (например, против часовой стрелки, вид по стрелке А), который приводит в движение кривошип 8, зубчатый дифференциал с коническими колёсами и валы 17 и 18.
При вращении маховика с постоянной амплитудой и частотой воздействия на платформу 1 амортизируемый объект 2 совершает вынужденные колебания на упругих 29 и демпфирующих 30 элементах с собственными амплитудой и частотой. Изменение амплитуды колебания платформы 1 с амортизируемым объектом 2 (например, увеличение) или, соот-
Рис. 1. Конструктивная схема гидродинамического вибростенда
ветственно, изменение радиуса кривошипа 8, происходит следующим образом. При включении тормоза 19 вала 17 за счет тормозного усилия Р1 коническое зубчатое ведущее колесо 15 зубчатого дифференциала прекращает своё вращение, конические ведомые колёса 13 и 14, обкатывая против часовой стрелки (вид по стрелке А) неподвижное колесо 15, вызывают вращение винтов 9 с левой резьбой по часовой стрелке и 10 с правой резьбой против часовой стрелки, при этом гайки 11 и 12 синхронно переместятся вдоль стрелок «у» в одном направлении и радиус кривошипа 8 увеличится. Уменьшение радиуса кривошипа 8 происходит аналогичным образом при включении тормоза 20 вала 18 за счет тормозного усилия Р2. Импульсный удар обеспечивается тем, что при любом положении штока 3, связанного с платформой 1, в полости «а» или «Ь» герметичного корпуса 5 может подаваться рабочее тело (жидкость) от источника высокого давления 25 через клапанное устройство 24, приводимое в действие системой управления 26. При этом из-за кратковременности процесса происходит импульсное динамическое «нагружение» платформы 1 с амортизируемым объектом 2. При падении давления в полости «а» образуется положительный импульс силы й; а при снижении давления в полости «Ь» - отрицательный импульс силы в, т.е. таким образом обеспечивается создание знакопеременных динамических нагрузок сейсмического типа на амортизируемый объект. Для резкого прекращения колебаний амортизируемого объекта 2 маховик 7 останавливают за счет тормозного усилия ИЗ. Амортизируемый объект при этом совершает свободные колебания на упругих 29 и демпфирующих 30 элементах. Направляющие 27 и опоры 28 предотв-
ращают поперечное смещение амортизируемого объекта 2.
Привод изменения амплитуды позволяет управлять величиной 2 смещения кривошипа.
Использование данного вибростенда, обеспечивающего возможность получения сейсмической нагрузки сложной формы с регулируемыми частотой и амплитудой колебаний объекта, позволяет приблизить испытания амортизируемых объектов к реальным условиям эксплуатации.
Представленный вибростенд отличается относительной простотой в устройстве, содержит значительную долю унифицированных узлов и агрегатов, а также прост в наладке и обслуживании.
Основное достоинство предложенного вибростенда заключается в том, что он позволяет получить внешнее воздействие различной формы в широком амплитудно-частотном диапазоне.
Применение в данном вибростенде регистратора ударных процессов, например, [5] позволяет создать на его базе аппаратно-программный комплекс с возможностью проведения широкого спектра экспериментальных исследований.
Предлагаемый вибростенд может быть использован для испытания различных объектов, в том числе специального назначения, на профильных предприятиях машиностроительной отрасли, например, ФГУП НПП «Прогресс» (г. Омск).
Библиографический список
1. Фитилев Б.Н., Аверьянов Г.С. Гидродинамический вибростенд // Динамика систем : сб. науч. тр. — Омск : ОмПИ, 1977. — Вып. 5 — С.72-74.
ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК N>2 <80>. 2009 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ
МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК №2 (ВО). 2009
2. А.с. № 426159 СССР, G 01 ш 7/00, G 01 р 21/00. Вибростенд / Выборнов В.А., Голубев В.А., Журавлев А.М. и др. Опубл. 30.04.1974, БИ № 16.
3. А.с. Ne 868398 СССР, G 01 ш 7/00, F 16 с 3/28. Устройство для изменения радиуса кривизны / Мунц Г.И. Опубл.ЗО.ОЭ. 1981, БИ № 36.
4. Пат. № 2349887 РФ. МПК G 01 М 7/00. Вибростенд / Аверьянов Г.С., Хамитов Р.Н., Филиппов В.Н. Опубл. 20.03.2009, БИ № 8.
5. Леньков С.В., Молин С.М., Колясев В.А., Копытов А.Г. Автономный регистратор ударных процессов с повышенной достоверностью и устойчивостью к внешним воздействиям // Вестник ИжГТУ. — 2005. — № 2. — С. 39-41.
КОРЧАГИН Анатолий Борисович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
ХАМИТОВ Рустам Нуриманович, кандидат технических наук, доцент, докторант кафедры «Авиа- и ракетостроение».
АВЕРЬЯНОВ Геннадий Сергеевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Авиа-и ракетостроение».
644050, г. Омск, пр. Мира, 11
Дата поступления статьи в редакцию: 20.05.2009 г.
© Корчагин А.Б., Хамитов Р.Н., Аверьянов Г.С.
УДК 658.512:65.014.12 J] Q ШТРИПЛИНГ
М. г. ПОПОВ
Омский государственный институт сервиса
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА СЛОЖНЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ______________________________
Рассмотрены недостатки существующей системы производства при изготовлении сложных корпусных деталей. Приведены примеры современных обрабатывающих станков и гибкой производственной системы, позволяющих повысить эффективность производства корпусных деталей. Даны рекомендации по изменению структуры предприятия, повышающие эффективность его производства.
Ключевые слова: подготовка производства, СА1.$-технологии, обрабатывающий центр, корпусные детали.
Подготовка производства при изготовлении сложных корпусных деталей подразумевает под собой решение комплекса разнообразных по сложности и объёму задач.
Существующее производство основано на привлечении к решению этой проблемы большого количества оборудования и квалифицированных специалистов: инженерно-технического персонала; наладчиков станков и операторов. В результате предприятия несут существенные убытки из-за морально устаревшего и изношенного оборудования, а также ошибок связанных с человеческим фактором. Многие машиностроительные предприятия используют станки ЧПУ, которым более 30 лет. При этом годовая номенклатура выпуска изделий с каждым годом увеличивается, требования к новым изделиям становятся жёстче. Наиболее ярко эти изменения видны в производстве корпусных деталей.
Для примера типовой корпусной детали можно привести корпус авиационного насоса регулятора (рис. 1). Данный корпус применяется в самолётах Су-27 и Миг-29. Для изготовления подобной детали на существую-щем оборудовании требуется более 100 различных приспособлений и в разы большее количество специального мерительного инструмента. Многократные переустановы детали приводят к снижению точности взаимного расположения по-
верхностей, повышают риск брака. Освоение подобной детали на данном оборудовании, требует больших затрат и массу времени. Одновременно точ-
Рис. 1. Трёхмерная модель корпуса насоса регулятора для Су-27 и Миг -29
