Способ определения собственной частоты упругой системы

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Целью изоб .ретения является повышение точности за счет уменьшения влияния на результат измерения нелинейности и петли гистерезиса характеристики упругого элемента системы. Способ осуществляется путем измерения угловых скоростей центрифуги , на которой на радиусе закреплена предварительно сдеформированная упругая система с различными значениями статического смещения. Показано, что значение собственной частоты упругой системы связано с измеряемыми параметрами соотношением f0 1 I (Ог-ОйЖ Ј Т Где заданное статическое смещение упругой систе ,. мы; Сд)} и CDu- угловые скорости центрифуги , соответствующие моменту снятия упругой системы с жесткого упора и соответственно заданному значению Сущность способа состоит в использовании линеаризованной жесткости упругой системы. Конкретизация значений предварительной деформации и статического смещения позволяет значительно уменьшить погрешность линеаризации. Использование для предварительной деформации жесткого упора способствует повышению точности, т.к. в этом случае действует только собственная сила упругости системы. Способ по п. 2 отличается значением ij, равным удвоенной амплитуде колебаний упругой системы на собственной частоте и тем, что значение СОи соответствует момен ) ту постановки упругой системы на жесткий упор. Способ позволяет устранить также и погрешность, связанную с неоднозначностью параметра CGu, соответствующего одному и тому же значению статического смещения, что характерно для систем со значительным демпфированием. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. Ф (Л а со со ISD 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1633281 щ)5 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ПЛАНТ СССР

К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4373047/28 (22) 02.02,88 (46) 07.03.91.Бюл. Р 9 (75) Э.Н.Кузьмин (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1107006, кл. С О1 Н 13/00, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ

ЧАСТОТЫ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике ° Целью изоб,ретения является повышение точности за счет уменьшения влияния на результат измерения нелинейности и петли гистереэиса характеристики упругого элемента системы. Способ осуществляется путем измерения угловых скоростей центрифуги, на которой на радиусе закреплена предварительно сдеформированная упругая система с различными значениями статического смещения. Показано, что значение собственной частоты упругой системы связано с измеряемыми парамет ами соотношением fo = (а,-у,) к — где ц г заданное

2Ф статическое смещение упругой систеИзобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в машиностроении для определения параметров колебаний упругих систем.

Целью изобретения является повышение точности за счет уменьшения влияния на результат измерения нелинейности и петли гистерезиса характерис1 тики упругого элемента системы.

2 мы; Я и Ci3 — угловые скорости центрифуги, соответствующие моменту снятия упругой системы с жесткого упора и соответственно заданному значению

Сущность способа состоит в использовании линеаризованной жесткости упругой системы. Конкретизация значений предварительной деформации и статического смещения позволяет значительно уменьшить погрешность линеариэации.

Использование для предварительной деформации жесткого упора способствует повышению точности, т. к. в этом случае действует только собственная сила упругости системы. Способ по п. 2 отличается значением 8, равным удвоенной амплитуде колебаний упругой системы на собственной частоте и тем, что значение Ы соответствует момен3 ту постановки упругой системы на жесткий упор. Способ позволяет устранить также и погрешность, связанную с неоднозначностью параметра Я, соответствующего одному и тому же значению статического смещения, что характерно для систем со значительным ,демпфированием. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

На фиг. 1 представлена диаграмма нагружения упругой системы; на фиг.2— схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Способ определения собственной частоты упругой системы заключается в том, что осуществляют с помощью жесткого упора предварительную деформацию упругой системы в направлении ее статического смещения, закрепляют упругую

1633281 систему на центрифуге на радиусе R c возможностью перемещения в радиальном направлении от оси центрифуги, плавно увеличивают угловую скорость центри5 фуги, фиксируют значение Я угловои скорости центрифуги, соответствующее предварительному смещению (моменту снятия системы с упора), фиксируют при дальнейшем увеличении скорости центрифуги ее значение (0, соответствующее заданному статическому смещению" f, определяют собственную частоту f упругой системы из соотношения о

)R 15

f

0 2в

Способ основан на использовании линеариэованной жесткости, определяемой (фиг. 1) как отношение 0Р„„ /d3, 20 где F ц - сила нагружения упругой системы (в данном случае сила инер" ции); 0 — статическое смещение системы (величина деформации). Конкретиза ция согласно способу значений предварительной деформации и статического смещения 0 позволяет значительно уменьшить погрешность линеаризации жесткости упругой системы. Обеспечение предварительной деформации с по30 мощью жесткого упора также способствует повышению точности, так как при статическом смещении упругой системы действует только ее собственная сила упругости (упор считается абсолютно жестким) °

Для упругих систем со значительным демпфированием, т.е. для тех, у кото рых характеристика упругого элемента имеет заметную петлю гистерезиса, имеет место погрешность, связанная с

40 неоднозначностью параметра (D, соответствующего одному и тому же значению статического смещения (фиг. 1, точки а и с). В способе по и. 2 фор-, 45 мулы устраняется также и укаэанная погрешность. После фиксирования значения Я угловую скорость центрифуги плавно снижают, а значение Я уг,ловой скорости центрифуги фиксируют в момент .постановки упругой системы íà 50 жесткий упор (фиг. 1, точка с), статическое смещение 3 задают равным удвоенной амплитуде колебаний системы на собственной частоте, определенной, например, расчетным путем.

Выбор величины F,ðàâíoé удвоенной амплитуде колебаний, приближает условия определения собственной частоты к условиям нагружения упругой системы при колебаниям, что также способствует повььшению точности.

Соотноше ние (1) получают следующим образом. Сила энерции F<„определяется известным соотношением

Рин = Rm> где m — сосредоточенная масса упругой системы;

И вЂ”. угловая скорость центрифуги.

Разность сил инерции при И = О и (д= Ы уравновешивается силой F упругости системы

Г, = с1, где с — линеаризованная жесткость упругой системы при статическом смещении

Тогда, учитывая (2) и (3)

-(ч

С учетом известного соотношения

1 с/m

0 2 получают

f

0 2

Устройство (фиг. 2) содержит центрифугу 1, винт 2 с гайкой 3, установленные на столе центрифуги 1 с помощью кронштейна 4 и электрически изолированные от последнего, регулируемый микрометрический винт 5, также установленный на столе центрифуги 1 с помощью второго кронштейна 6 и также электрически изолированный от кронштейна 6, при этом винты 2 и 5 расположены соосно один навстречу другому и радиально по отношению к оси вращения центрифуги, источник 7 питания, две лампочки 8 и 9, каждая из которых соединена с винтами 2 или 5 соответственно и соответствующим выходом источника 7 питания.

Устройство работает следующим образом.

Упругую систему, состоящую, например, из упругих элементов 10 (например,н броиэоляторов) и сосредоточенной массы 11 (например, за щаемого объекта) помещают на стол центрифуги

1 таким образом, чтобы перемещение происходило в радиальном направлении относительно оси вращения центрифуги 1. Винтом 2 обеспечивается предва1633281 рительная деформация упругой системы, после чего винт 2 контрится гайкой 3.

После этого с помощью регулируемого

I микрометрического винта 5 устанавли-.

5 вают заданное пермещение 3, равное, например, удвоенному значению амплитуды колебаний упругой системы на собственной частоте.

Массу 11 электрически соединяют с общей клеммой источника 7 питания. Затем включают. центрифугу 1 и плавно повышают скорость вращения. Момент снятия системы с жесткого упора (винта 2) определяют по индикатору разрыва электрической цепи (в момент погасания лампочки 8, включенной в электрическую цепь с источником 7 питания, массой 11 и винтом 2). В момент погасания лампочки 8 фиксируют значение 2О угловой скорости Я . При дальнейшем повышении скорости определяют по индикатору наличие тока в электрической цепи (по загоранию лампочки 9, включенной в электрическую цепь с источ- 25 ником 7 питания, массой 11 и винтом 5) в момент, когда перемещение упругой системы достигло значения . В этот момент фиксируют значение Я . Затем скорость вращения снижают и в момент загорания лампочки 8 фиксируют энаil чение угловой скорости Я . По полученным данным с помощью соотношения (1) определяют собственную частоту упругой системы. При этом используют

1 значение 63 = У, если характеристика упругого элемента системы не име« ет заметной петли гистерезиса, либо

I значение (д =(+ если петлей гистереф - - ф1 зиса пренебречь по условиям измерения 4О недопустимо.

Формула изобретения

1. Способ определения собственной частоты упругой системы, заключающийся в том, что закрепляют упругую систему на центрифуге на радиусе R, увеличивают угловую скорость центрифуги до получения заданного статического смещения системы, фиксируют значение Я угловой скорости центрифуги, соответствующее значению, по значению Я угловой скорости центрифуги определяют собственную частоту упругою системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, осуществляют с помощью жесткого упора предварительную деформацию упругой системы в направлении ее статического смещения, при изменении угловой скорости центрифуги фиксируют также ее значение Я, соответствующее предварительной деформации, а собственную частоту fо упругой системы определяют. из соотношения

f ю 27

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что статическое смещение 1 задают равным удвоенной ампли1 туде колебаний системы на собственной частоте, определенной, например, расчетным путем, после фиксирования значения Я угловую скорость центрифуги плавно снижают, а значение Я угловой скорости центрифуги фиксируют в момент постановки упругой системы на жесткий упор.

1633281

Rmeg и

ЭРЫ „ стоу и2 3

Фиг. 1

Составитель О. Смирнов

Редактор И.Шулла Техред Л.Сердюкова Корректор Н. Ревская

Заказ Ь11 Тираж 379 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101