Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
В практике испытаний на центрифугах с поворотными платформами используют параметр поворотной платформы Л, выраженный в миллиметрах:
Рис. 2.39. Схема центробежного стенда с поворотной платформой: I - планшайба; 2 - поворотная платформа; 3 - неуравновешенный груз; 4 - испытуемый объект
Л =
^3 + тгрг2
(2 54)
109
где /3 = /пл + /об — суммарный момент инерции платформы Упл и объ. екта Jtf] mrp — масса неуравновешенного груза; г — расстояние от центра тяжести неуравновешенного груза до оси вращения платформы. Если заданы параметры пх ; т ; Ол на испытания объекта, то этим
ШАХ
уже определен требуемый параметр поворотной платформы Л:
(2.55)
где Ст — коэффициент, зависящий от начального угла положения (*о .
Оптимальные значения начальных углов положения неуравновешенного груза находятся в интервале 90°<а<)< 120°. При этих углах можно сократить время разворота платформы и снизить динамические воздействия на стопорящие устройства.
Используя условие воспроизводимости
"AL
т2:
t*2 г
*таб ''об gm4r
где *таб= / («о) — значения безразмерного времени для начального угла (Хо (табл.2.3), можно определить возможность испытания объекта на воздействие заданной перегрузки на центрифугах с поворотными платформами.
Таблица 2.3
ЗНАЧЕНИЯ Ст И t В ЗАВИСИМОСТИ ОТ Оо
«о 1° 22,5° 45° 67,5° 90° 112,5° 135°
Ст 0,115 0,590 0,825 1,040 1,000 0,790 0,322
* t 5,4329 2,4168 2,0400 1,8113 1,8541 2,0820 3,2690
Проведение испытаний на центрифугах с поворотными платформами возможно при выполнении следующих условий:
— момент инерции поворотной платформы должен быть значительно меньше момента инерции испытуемой конструкции;
— неуравновешенный груз должен иметь возможность устанавливаться на различных расстояниях от оси вращения платформы;
— неуравновешенный груз должен иметь возможность устанавливаться под различными начальными углами:
-— поворотная платформа должна иметь возможность разворачиваться в двух противоположных направлениях.
Так как в реальных условиях поворотная система состоит из платформы, груза и штока, то формула (2.54) примет вид
Л + тго + тт г^у.
А = —--2-^--^-^ , (2.56)
тгрггр + тшгш
где гпш — масса штока; гш — расстояние от оси вращения платформы до центра масс штока.
При расчете поворотных платформ центрифуг неуравновешенный груз находят по заданному параметру Л, известным габаритным размерам и моменту инерции платформы и объекта. Для этого намечают расстояния ггр, гш и массу шш. Из уравнения (2.56) получают
/з + ^п/ш^ш-Л)
Зная трр, выбирают размер груза. По формуле
выбирают минимально возможное значение Грр, что позволяет уменьшить динамические нагрузки на планшайбу центрифуги.
Для воспроизведения перегрузок с большим временем нарастания т> 0,2с используются центробежные стенды с перемещением испытуемых объектов вдоль планшайбы (рис. 2.40).
Рис. 2.40. Схема центробежного стенда с перемещающимся испытуемым объектом
вдоль планшайбы: / - объект; 2 - планшайба; 3 - основная пружина; 4 - импульсная пружина; 5 - дополнительная пружина
9
111
Объект 7 на подвижной каретке устанавливают в центре планшайбы 2. При вращении планшайбы с требуемой угловой скоростью ф =const каретка с объектом перемещается вдоль планшайбы основной 3 и импульсной 4 пружинами. Задача импульсной пружины заключается в разгоне каретки с объектом до скорости Vpf которая необходима для перемещения каретки с объектом на требуемый радиус вращения за время т. Этот разгон осуществляется на длине /р. Основная пружина предназначена для компенсации всех сил сопротивления и равномерного перемещения объекта но планшайбе. На этом участке импульсная и основная пружины работают в параллельном соединении. Характерный закон нарастания перегрузок, воспроизводимых на стендах с пружинами, показан на рис. 2.41. Должны быть известны следующие параметры стенда: /к — конечное удаление каретки с конструкцией от оси планшайбы; ф2 = со3 = const — угловая скорость вращения планшайбы; т3 — масса каретки с конструкцией. Из рис. 2.41 видно, что кривую нарастания перегрузки можно разбить на три участка.
На участке 1 (участке разгона) ускорение каретки с испытуемой конструкцией изменяется по закону затухающей периодической кривой. На каретку с конструкцией действуют силы: F\ - Pq - Cryq — сила пружин (Pq — суммарная сила начального сжатия импульсной пружины и начального растяжения основной пружины; с0 — эквивалентный коэффициент жесткости пружин); F2 = гпъУгХх — сила инерции от нормального переносного ускорения;
F3 = 2т3/ф2 Xi — сила трения от кориолисова ускорения ( / = const — коэффициент трения материалов каретки и направляющих планшайбы).
На участке 2 воспроизводятся перегрузки при равномерном движении каретки с конструкцией.
Воспроизведение участка 3 кривой осуществляется за счет использования дополнительной (буферной) пружины 5(см. рис. 2.40), которая должна вступить в действие при достижении перегрузки п\ - 0,9п3. При этом каретка с конструкцией должна находиться на расстоянии /2 от оси вращения планшайбы:
При испытаниях на таких стендах перегрузка нарастает по линейному закону:
