Экспериментальная отработка космических летательных аппаратов - Афанасьев В.А.
ISBN 5-7035-0318-3
Скачать (прямая ссылка):
где л0 — перегрузка, действующая на конструкцию в тот момент, когда она находится на радиусе /р и движется со скоростью Кр:
а
п = п0 + ~: (* ~11 ) >
(2.59)
112
"0= ^А/ф2)2 + (2(^Кр)2; Ур=Ц- (2.60)
* Ф2
Крутой фронт нарастания перегрузок можно осуществить на центрифуге с ударным приводом планшайбы при наличии массивного ротора. Суть работы таких стендов заключается в следующем. Ротор 1 (рис. 2.42) разгоняется до определенной угловой скорости, а далее через передаточное звено 3 толчком приводит в движение планшайбу 2 с испытуемым объектом 4. Для этого на роторе установлены упоры 5, которые при разгоне ротора спущены. В конце взаимодействия передаточного звена с упорами оно опускается, а планшайба продолжает свое движение по инерции или за счет дополнительного электродвигателя. Передаточное звено может быть выполнено в виде упругого элемента, пневматическим, гидравлическим, электродинамическим.
При использовании упругих передаточных звеньев, которыми обычно являются пружины, перегрузки во времени выражаются формулой
n\t) = Vco*2sin? + ( 1-cos**)4 , (2.61)
где п = ng /IQi — относительное значение перегрузки; со* = со/ftj — безразмерная собственная частота стенда; со — собственная круговая частота стенда; ftj — условная угловая скорость вращения системы «ротор — планшайба»; t -cof — безразмерное время.
Рис. 2.41. Характерный закон нарастания Рис. 2.42. Схема центробежного стенда перегрузок на стендах с пружинами с ударным приводом:
/ - ротор; 2 - планшайба; 3 - переда точное звено; 4 - объект; 5 - упоры
ИЗ
По формуле (2.61) на рис. 2.43 показаны типичные графики нарастания перегрузок, воспроизводимые на центрифугах при использовании упругого передаточного звена. Анализ графиков позволяет сделать следующие выводы:
1) если со*2> 16, то кривые перегрузки имеют максимум в интервале 0,5к< * * < 1,92 и минимум в момент я;
2) если со < 13, то кривые перегрузки имеют только одну экстремальную точку — максимум при t ж п\
3) если 13 < п2 < 16, то кривые перегрузки имеют три экстремума: максимум в интервале 1,74< Г * < 2,10 ; минимум в интервале 2,27 < * * < 2,62 ; максимум в момент ?* в я.
Рис. 2.43. Типичные графики нарастания перегрузок
Если принять, что графики перегрузок имеют экстремальные точки Л1 » Лщах в момент времени « 0,5л и л2 при 0*2 = я, то максимальную перегрузку можно найти по следующей формуле:
*тах= -1ЛШ*2 + 1 - -10)\ (2.62)
Принцип действия гидравлических передаточных звеньев основан на перетекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через дроссельное отверстие постоянного или регулируемого сечения (рис. 2.44). Энергия ротора стенда при взаимодействии с планшайбой затрачивается на сообщение ей заданной скорости враще-
114
ния и на перемещение жидкости в передаточном звене, которая, в свою очередь, в результате ударного процесса торможения в запорш-невом пространстве нагревается. По известному закону изменения ускорения системы «ротор — планшайба»
Ф(0*--7"*, (2.63)
где Р в рп$ — сила гидравлического сопротивления (5 — рабочая площадь поршня; рп — давление жидкости); Мф — момент трения (в основном в уплотняющих устройствах гидравлического передаточного звена); г — радиус, на котором расположено гидравлическое передаточное звено от оси вращения планшайбы; / — момент инерции. Подбирают соответствующие параметры стенда и режимы испытаний. Параметры стенда, как правило, известны и не могут изменяться в широких пределах. Поэтому заданный закон изменения перегрузки во времени получают подбором С0о и динамической силовой характеристики Р(ос/) гидравлического передаточного звена. Требуемая зависимость /*(«/) обеспечивается изменением площади отверстия 50.
Рис. 2.44. Схема гидравлического передаточного звена
Для испытаний на воздействие сложных непрерывных периодических перегрузок в конструкцию стенда должны быть введены центрифуга и размещенный на ее платформе механизм сферического движения. Сферическое движение состоит из трех составляющих: собственного вращения вокруг продольной оси ЛА, прецессионного и нутационного движения. На рис. 2.45, а, б и в приведены три рекомендуемые схемы такого механизма. Наиболее универсальной схемой, обеспечивающей все режимы, является схема, изображенная на рис. 2.45, б.
Основными элементами стенда (рис. 2.46) являются станина 74, планшайба 77, привод вращения планшайбы, включающей в себя электродвигатель 72 и редуктор 75. На планшайбе установлена опора 4,
115
имеющая две степени свободы. Привод 3 вращения испытуемой конструкции представляет собой высокоскоростной электродвигатель, на од* ном конце выходного вала которого установлена оправка 7. В оправку / помещается испытуемая конструкция, которая вращается приводом 3 с заданной угловой скоростью ф вокруг продольной оси, что обеспечивает ускорение, действующее на конструкцию объекта на траектории от собственного вращения ЛА. На приводе 3 размещен привод 5 быстрого конического движения, связанный через кривошип 6 с концом рычажного копирующего механизма 7. Механизм 7 закреплен на стойке 8, размещенной на платформе, и своим вторым концом связан с приводом 16 медленного конического движения через кривошип 75. Таким образом, приводы 5 и 16 через кривошипы 6 и 75 и регулируемый копирующий механизм 7 создают сферическое движение привода 3 и вместе с ним приборного устройства с заданными угловыми скоростями со/ и сог радиусами /иг большого и малого конических движений. Радиусы / и г конических движений могут изменяться регулировкой длин кривошипов 6 и 75. Это приводит к изменению воспроизводимых углов нутации. Угловые скорости СО/ и сог могут воспроизводиться по заданным законам с помощью приводов 75 и 16.
