Испытательный стенд Центрифуга

 

 

 

 

 

 

 

 

Стенд содержит центрифугу, включающую электрический привод в виде электродвигателя постоянного тока 1, выполненный  с возможностью одновременной подачи на обмотку якоря тока с постоянной и переменной составляющими, ротор и устройство для передачи вращения с вертикально расположенного вала 2 электродвигателя постоянного тока 1 на ротор и подвижные опоры 11 для закрепления объектов испытаний на роторе.

Устройство для передачи вращения выполнено в виде упругой муфты, состоящей, в первом примере выполнения, изображенном на фиг.1 и 3, из соединенных упругой связью 6 ведущей 5 и двух ведомых (верхней и нижней) полумуфт 7 и 14 соответственно, диска 8, закрепленных на стержне 4. Ведущая полумуфта 5 выполнена в виде двух горизонтально закрепленных на стержне 4 цилиндрических опор 15 и 16 (см. фиг.3). Верхняя ведомая полумуфта 7 выполнена в виде сплошного цилиндра, размещенного над верхней цилиндрической опорой 15 ведущей полумуфты соосно ей, а нижняя ведомая полумуфта 14 - в виде кольца, соосно надетого на стержень 4 ниже нижней цилиндрической опоры 16. Силовой каркас 3 жестко закреплен на ведомых полумуфтах 7 и 14.

Диск 8 при этом закреплен  горизонтально на стержне 4 между  цилиндрическими опорами 15 и 16 ведущей  полумуфты 5, установленной на валу 2 электрического привода 1 соосно ему, и снабжен штифтом 9, установленным  вертикально на диске 8 на заданном расстоянии от оси вала 2.

Во втором примере  выполнения устройства для передачи вращения, изображенном на фиг.4, ведущая  полумуфта 5 выполнена в виде одной  цилиндрической опоры 15, горизонтально  закрепленной на стержне 4 над диском 8.

Упругая связь 6, соединяющая  ведущую полумуфту 5 и ведомую полумуфту 7, может быть выполнена в виде размещенных равномерно на поверхностях цилиндрических опор 15 и 16 (см. фиг.3 и 4) ведущей полумуфты 5, взаимодействующих с соответствующими поверхностями ведомых полумуфт 7 и 14 направляющих элементов 17 (см. фиг.3) с закрепленными на них сменными промежуточными упругими элементами 18 в виде втулок (см. фиг.3) или пазов 19 (см. фиг.4) с установленными в них сменными упругими выступающими из пазов 19 вкладышами 20 (см. фиг.4) и ответных пазов 21, выполненных на направленных к ним поверхностях ведомых полумуфт 7 и 14.

Ротор выполнен в виде (в данном примере выполнения в  виде полых цилиндрических) направляющих 12, установленных горизонтально  симметрично относительно оси вала 2 на силовом каркасе 3, жестко закрепленном в первом примере выполнения (см. фиг.1, 3) на двух ведомых полумуфтах 7 и 14 и во втором примере выполнения (см. фиг.1, 4) на одной ведомой полумуфте 7.

Вдоль направляющих 12 размещены  тяги 10, каждая из которых одним концом шарнирно соединена с соответствующей подвижной опорой 11, а другим концом шарнирно соединена со штифтом 9.

Шарнирное соединение одного конца каждой тяги 10 с соответствующей  подвижной опорой 11 для закрепления  объектов испытаний выполнено в  виде установленной в соответственно расположенные сквозные отверстия соединяемого элемента 24 подвижной опоры 11 и тяги 10, разрезной втулки 22 и конического штифта 23, устанавливаемого в разрезную втулку 22, обеспечивающих соединение тяг 10 с подвижными опорами 11 без зазоров.

Шарнирное соединение другого  конца каждой тяги 10 и штифта 9 выполнено  в виде разрезных втулок 25, установленных  в сквозных отверстиях соединяемых  элементов тяг 10 и предназначенных  для установки в них штифта 9, при этом обеспечивающих соединение тяг 10 со штифтом 9 без зазоров.

Подвижные опоры 11 для  закрепления объектов испытаний  выполнены с возможностью продольного  перемещения относительно направляющих 12 и снабжены сменными упругими подвесками 13, ограничивающими перемещение  подвижных опор 11 относительно направляющих 12. Упругие подвески 13 могут быть выполнены в виде сменных мембран (см. фиг.5) или сменных пружин (см. фиг.6).

Снабжение подвижных  опор для закрепления объектов испытаний  сменными упругими подвесками, ограничивающими  их перемещение относительно направляющих, позволяет предотвратить возникновение динамического дисбаланса, который может возникать при интенсивном разгоне вала и который может вывести вращающуюся систему стенда из равновесия.

 

 

 

 

 

 

Содержит платформу с вертикальной осью вращения, привод платформы, соосно установленные на платформе привод с горизонтальной осью вращения и электродинамический вибровозбудитель, стол для установки испытуемого изделия соединенный с подвижной частью вибровозбудителя полым переходником, соединенным со шпинделем привода с горизонтальной осью вращения, устройство для удержания вибровозбудителя в рабочем зазоре его магнитопровода и средства центрирования подвижной части вибровозбудителя. С целью повышения точности воспроизведения и расширения диапазона испытательных воздействий устройство для удержания подвижной части вибровозбудителя выполнено в виде пневмокамеры, образованной переходником, двумя закрепленными в нем кольцевыми перегородками и расположенными между перегородками двумя сильфонами разного диаметра, соединенными одними торцами со шпинделем, а другими - с перегородками, при этом сильфон большего диаметра расположен со стороны стола, а средства центрирования выполнены в виде аэростатической опоры переходника.

Данный стенд сложен по конструкции, реализацию вибрационных и линейных нагрузок обеспечивают два устройства: электродинамический вибровозбудитель и платформа с приводом (центрифуга).

Расположенный на центрифуге вибратор ограничивает возможности  стенда по проведению испытаний объектов с большими габаритами и массой. Кроме того, использование центрифуги и вибровозбудителя для реализации совместных вибрационных и линейных ускорений приводит к сложной конструкции испытательной установки, так как необходимо решать задачи сопряжения вибратора и центрифуги, передачи колебаний на вращающийся ротор центрифуги, иметь вибратор с большой тягой в связи с тем, что колебания на испытываемые изделия передаются через массивный ротор центрифуги.

Ведущая полумуфта выполнена  в виде цилиндрической опоры, горизонтально закрепленной на стержне над диском. При этом ведомая муфта выполнена в виде сплошного цилиндра, размещенного над цилиндрической опорой ведущей полумуфты и закрепленного на силовом каркасе соосно ей.

Шарнирные соединения тяг 10 с подвижными опорами 11 с одной стороны и шарнирные соединения тяг 10 со штифтом 9 с другой стороны обеспечивают соединение без зазора тяг 10 с подвижными опорами 11 и тяг 10 со штифтом 9, исключающее влияние люфтов на динамические свойства системы.

Таким образом, обеспечивается проведение испытания изделий на совместное воздействие линейных и вибрационных ускорений с условиями, приближенными к эксплуатационным нагрузкам. Когда отсутствует вибровозбудитель, упрощается конструкция стенда и обеспечивается возможность испытаний изделий с большим весом, обеспечивается возможность плавной независимой друг от друга регулировки уровней линейных и вибрационных ускорений.

Испытуемый  объект крепится на подвижную опору  резьбовым способом. На него устанавливаются  датчики виброускорений и лнейных ускорений, которые снимают нужные нам показатели, воспроизводимые испытательным стендом.

 

 

 

 

2.2 Требования безопасности:

1. Центрифуги должны отвечать требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.003 в течение всего срока службы (ресурса) как в случае автономного использования, так и в составе технических комплексов.
2. Срок службы (ресурс) должен быть указан в нормативной и эксплуатационной документации. Усталостная прочность конструкций, воспринимающих при эксплуатации силовые воздействия, в большой степени обуславливает их ресурс и эксплуатационную надежность. ГОСТ 12.2.003
3. Основными источниками опасности для обслуживающего персонала при работе центрифуги являются:
• вращающиеся части; ГОСТ 12.2.003-91
• динамические нагрузки в узлах и деталях;
• шум;  ГОСТ 12.1.003-83
• вибрация; ГОСТ 12.1.012-2004
• электрический ток и заряды статического электричества; ГОСТ 12.1.019-79, ГОСТ 12.2.007.0-75
• свойства центрифугируемых продуктов (пожароопасность и взрывоопасность, токсичность); ГОСТ Р 51330.11-99
• температура поверхностей отдельных узлов и элементов. ГОСТ Р 12.4.026-2001
4. Материалы, применяемые для изготовления центрифуг, должны обеспечивать их расчетную прочность в течение срока службы (ресурса) с учетом рабочих условий.
5. Требования к конструкции центрифуг и их изготовлению (сварке, механической обработке, сборке, балансировке) и монтажу, должны соответствовать ГОСТ 28705.
6. Все вращающиеся или движущиеся части центрифуг, если они являются источниками опасности, должны иметь защитные ограждения в соответствии с требованиями ГОСТ 12.2.062. Защитные ограждения должны быть окрашены по ГОСТ Р 12.4.026-2001.
7. Среднеквадратические значения виброскорости на подшипниковых опорах, при которых эксплуатация центрифуг должна быть прекращена, не должны превышать для центрифуг всех типов 45 мм/с, а для трубчатых центрифуг - 11,2 мм/с.
8. Шумовые характеристики центрифуг должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003-83. При необходимости должны осуществляться мероприятия в соответствии с ГОСТ 12.1.003-83 по снижению уровня шума до значений, не превышающих допустимых для рабочих зон в производственных помещениях и на территории предприятий.
9. Электрооборудование центрифуг и пультов управления (при их наличии в конструкции) должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.019-79, ГОСТ 12.2.007.0-75, а при использовании центрифуг в условии взрывоопасных и пожароопасных производств, кроме того, соответствовать классу помещений. Центрифуги и пульты управления должны быть заземлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81, ГОСТ 21130. Значение электрического сопротивления заземляющего устройства должно соответствовать требованиям раздела 4 ГОСТ 12.1.030-81.
10. Температура на рукоятках и органах управления центрифуг не должна превышать 45 °С. На поверхности центрифуг температурой свыше 45 °С должны быть нанесены сигнальные цвета и знаки безопасности по ГОСТ Р 12.4.026-2001.
11. Системы автоматического управления и противоаварийной защиты центрифуг должны обеспечивать безопасную эксплуатацию, при этом в зависимости от типа и конструкции центрифуг должны выполняться следующие требования.
1. Невозможность включения главного привода центрифуги:
• при заторможенном роторе;
• при отсутствии подачи смазки;

13.2. Отключение главного привода:

• при падении давления в маслосистеме ниже допустимого;
• при перегрузке;
• при превышении допустимого значения вибрации ротора или других узлов в характерных точках.
3. На станине или корпусе центрифуги должна быть нанесена стрелка, указывающая направление вращения ротора, окрашенная в красный цвет по ГОСТ Р 12.4.026-2001.
4. При ремонте центрифуг их электрическое силовое оборудование должно быть отключено, а на пусковом устройстве и в местах включения электрического питания должны быть вывешены предупреждающие знаки в соответствии с требованиями ГОСТ Р 12.4.026-2001.

 

 

1. Результаты испытаний (приемочных, приемосдаточных, периодических, квалификационных, сертификационных) оформляют протоколом и актом испытаний.
2. Протокол испытаний должен включать следующее:

• наименование и краткое описание объекта испытаний;

• вид проводимых испытаний, цели и задачи испытаний;
• содержание испытаний с указанием разделов испытаний, перечень контрольно-измерительных приборов с указанием класса их точности;
• результаты испытаний;
• выводы по результатам испытаний.
3. Результаты приемосдаточных испытаний должны быть отражены в паспорте изделия.

 

 

2.3 Измеряемые параметры.

Измерительные средства, с помощью которых определяют результаты испытаний, должны применяться  в условиях, установленных в эксплуатационной документации на эти средства, и  иметь действующие клейма или  документы о поверке.

Испытательные стенды должны обеспечивать проведение испытаний  в объеме, предусмотренном настоящим  стандартом и программой-методикой.

Средства измерений, используемые при испытаниях, должны иметь класс  точности измерений не менее (или  погрешность не более).

Измеряемые  параметры.

Вибро ускорения

Линейные ускорения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.4 Средства измерений.

1. Контроль вибрационных характеристик - по ГОСТ 12.1.012 пьезоэлектрическим виброметром
2. Тем же пьезоэлектрическим виброметром измеряются линейные ускорения.
3. Сопротивление заземляющего устройства измеряют омметрами.
4. Проверку основных деталей центрифуг на наличие дефектов, снижающих их прочность, проводят методами неразрушающего контроля (цветная дефектоскопия, ультразвуковая дефектоскопия).
5. Контроль в части выполнения требований к материалам, конструкции, качеству изготовления и монтажа проводят на соответствие нормативной и эксплуатационной документации.
6. Контроль системы автоматического управления и противоаварийной защиты осуществляют приведением в действие блокировок по частоте вращения, вибрации, потребляемой мощности и другим заложенным в систему параметрам.
7. При назначении дополнительных требований по безопасности при эксплуатации центрифуг в условиях конкретного производства должны быть определены методы контроля, позволяющие подтвердить выполнение этих требований.

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аттестация  оборудования

Аттестация испытательного оборудования: определение нормированных  точностных характеристик испытательного оборудования, их соответствия требованиям нормативных документов и установление пригодности этого оборудования к эксплуатации.  
 Положительный результат аттестации центрифуги позволяет достоверно определить количество оборотов центрифуги с необходимой точностью и установить пригодность оборудования для проведения измерений (испытаний) в соответствии с требованиями методик выполнения измерений. 
 Для технологического оборудования, в качестве метода инструментального контроля эксплуатационных характеристик, так же может выполняться аттестация.

 

 

Заключение

 

Проведение испытаний  в условиях, имитирующих влияние  факторов внешней среды и изменение  режимов работы, может гарантировать, что изделия будут иметь определенную надежность.

Испытания на надёжность проводятся для того, чтобы на более ранних этапах жизненного цикла изделия обнаружить потенциальные проблемы, обеспечить уверенность, что система будет отвечать заданным требованиям.

Испытания на надежность могут проводится на разных уровнях. Сложные системы могут испытываться на уровне компонент, устройств, подсистем и всей системы в целом. Например, испытания компонент на воздействие внешних факторов может выявить проблемы перед тем, как они будут обнаружены на более высоком уровне интеграции. Проведение испытаний на каждом уровне интеграции до испытания всей системы с одновременным развитием программы испытаний позволяет снизить риск неудачи такой программы. Расчет надежности производится на каждом уровне испытаний. При этом часто используются такие методы как анализ роста надежности и системы отчета и анализа отказов и корректирующих действий. Недостатками таких испытаний являются время и затраты. Заказчики могут пойти на некоторый риск и отказаться от испытаний на более низких уровнях.