Методы расчета и проектирования оборудования для стендовых вибрационных испытаний сложных технических систем

• Автор: Самсонов, Владимир Николаевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 384 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ
Основные сокращения и обозначения
Введение
Глава 1. Основные научные и технические проблемы разработки и совершенствования стендового оборудования для наземных вибрационных испытаний ЛА и других сложных технических систем
1.1 .Выявленные особенности динамических испытаний ЛА и их систем
1.2.Анализ условий функционирования ВСУ в составе стендовых систем для испытаний ЛА. Основные требования к расчету
и проектированию ВСУ
1.2.1.Системы для вывешивания или опирания изделий (разгрузочные устройства)
1.2.2.Ограничители перемещений, гидростатические направляющие
1.2.3.Виброзащитные системы
1.2.4.Источники вибровозбуждения
1.2.5.Дополнительные стендовые устройства
1.3.Методы исследования динамики ВСУ
1.4.Применение реологических моделей релаксационного демпфирования для описания динамических процессов
в рабочих средах и сложных технических системах
1.4.1 .Параметры, описывающие СРД
1.4.2.0писание характеристик СРД через безразмерныела-
раметры
] .5.Итоги анализа результатов исследований оборудования для
испытаний ЛА и КА. Постановка задач исследования
Глава 2. Разработка и исследование усовершенствованных зрарчетных
моделей ВСУ
2.1. Расчетные линейные модели многокамерных опор стендовых систем
2.1.1.Анализ влияния дополнительных элементов в схемах опорных узлов на динамические характеристики

2.1.2.Управляемое демпфирование в линейных релаксационных моделях
2.1.3.Влияние законов управления на динамику активного многокамерного опорного устройства
2.2. Выявление свойств нелинейных моделей систем релаксационного демпфирования
2.2.1 .Нелинейности в опорных стендовых устройствах
2.2.2.Учет релаксационного демпфирования при исследовании нелинейных моделей опорных узлов стендовых систем
2.2.3.Исследование динамических характеристик СРД
с нелинейностями в цепи управления
2.2.4.Исследование динамики стендовой опорной системы
при учете различных типов нелинейностей
Глава 3. Исследование элементов ВСУ с позиций теории релаксаци-
онного демпфирования
3.1 .Влияние динамических процессов в дросселирующих эле-
ментах на состояние опорной системы
3.2.Исследование влияния свойств рабочей среды на характери-
стики опорных узлов
3.3 .Гидро- и газостатические устройства
3.3.1 .Упорные гидростатические направляющие
3.3.2.3амкнутые гидростатические направляющие
3.3.3.Исследование характеристик упорных газостатиче-
ских устройств
3.4.Динамическая жесткость замкнутых и проточных объемов
3.5.Передаточные функции некоторых регуляторов расхода для
активных опорных систем
3.5.1.Сопло с дроссельной заслонкой и золотниковый ре-
гулятор расхода
3.5.2.Мембранный регулятор
3.5.3 .Регулятор расхода из МР
3.5.4.ПГСО как регулятор расхода

3.5.5.Выбор оптимального регулятора
З .б.Злементы гидропривода (силовые гидроцилиндры, ГГ А)
3.7.Переходные характеристики в СРД
3.8.Характеристики ВСУ при действии случайных вибрационных нагрузок
3.8.1.Реакция опорной стендовой системы на внешние случайные динамические воздействия
3.8.2.Реакция активной газостатической системы на случайные возмущения
Глава 4. Исследование системы вибратор-опорные узлы-изделие
4.1 .Математическая модель стендовой системы
4.2.Граничные условия при описании стендовой системы
4.3.Взаимодействие объекта испытаний и источника вибровозбуждения
4.4.Критерии подобия стендовых устройств
Глава 5. Устойчивость и автоколебательные режимы в стендовых устройствах
5.1.Устойчивость в линейных моделях ВСУ. Критерии устойчивости
5.1.1.Влияние различных факторов по регулированию характеристик ВСУ на устойчивость
5.1.2.Влияние инерционности течения смазки в дросселирующих элементах на устойчивость узлов ВСУ
5.1.3.Исследование устойчивости сложных конструктивных схем опорных узлов
5.1.4.Достаточный критерий устойчивости для опорных систем сложных конструкций
5.2.Автоколебания в нелинейной модели ВСУ
Глава 6. Методология проектирования ВСУ
6.1 .Принципы расчета и проектирования
6.1.1 .Принципы проектирования РУ
6.1.2.Принципы проектирования гидростатических
направляющих и способы их обеспечения
6.1.3 .Принципы проектирования систем позиционирования

лочки и др. [120]. Применение фирмой «Линг» (Англия) ПРКО для разгрузки якоря и виброизоляции стенда (рис. 1.11) значительно снижает требования к фундаменту. Так, вибростенд модели У980 можно устанавливать в обычных производственных помещениях без специальной подготовки силового пола и фундамента здания.
Для случаев горизонтального нагружения ЛА, их двигателей наилучшие результаты позволяют получать разгрузочные устройства - скользящие плиты (столы) [56]. В этих устройствах подвижная плита разделена с опорной поверхностью пленкой смазки, подаваемой под давлением через систему отверстий в опорном гранитном блоке (рис. 1.12). Монтажные отверстия фланца вибратора совпадают с отверстием в торце плиты, что обеспечивает ее движение параллельно поверхности гранитного блока и предотвращает побочные колебания испытываемого объекта.
Для вибрационных испытаний тяжелых ЛА и двигателей используются комбинированные РУ, выполненные по схеме опирания (рис. 1.13) и включающие пневматические резинокордные оболочки или сильфоны и гидростатические направляющие.
Примером успешного использования РУ является система гидропневматической подвески для осуществления программы комплексных наземных динамических испытаний PH "БаШт-У" (рис.1.14) [145, 149] массой 2700 т. PH устанавливалась на четырех опорных узлах, представляющих собой комбинацию гидростатических опор: поршневого, плоского и сферического подпятников. Такая конструкция опор обеспечивала объекту испытаний шесть степеней свободы. В осевом направлении ракета возбуждалась силой от двух вибраторов, расположенных в донной части и обеспечивающих частотный диапазон испытаний от 0,5 до 20 Гц.
Подобная схема применена в конструкции стенда для подвески элементов летательных аппаратов при их наземной отработке (рис. 1.15) [22]. Изделие устанавливается на сферической газовой опоре, обеспечивающей перемещение КА без трения по нескольким степеням свободы.
В стендовых системах используются опоры газо- и гидростатического типов, выполненные по различным конструктивным схемам (рис. 1.16... 1.19). Общим для них является наличие проточных газовых магистралей с подачей сжатого воздуха от внешнего источника под давлением рвх и рабочей камеры