Способ определения силы сухого трения в колебательной системе

 

Изобретение относится к вибродиагностике и может быть использовано для определения сил сухого и вязкого трения. Цель изобретения - повышение информативности контроля за счет поочередного возбуждения вынужденных колебаний в системе с изменяющейся массой. При этом регистрируют гармоники колебаний системы и по их амплитудам и частотам по заранее выявленным математическим зависимостям определяют силы трения. 1 ил.

союз соВетских социАлистических

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 19/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К,= — а пш лп

Тл= — {An — Ап ) х

x( / + г г г

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4888582/28 (22) 07.12,90 (46) 23.10.92, Бюл. № 39 (71) Северо-Западный заочный политехнический институт (72) В.М.Рогачев (56) 1. Авторское свидетельство N 1467455, кл. G 01 N 19/02, 1986.

2, Авторское свидетельство ¹ 1545146, кл. G 01 N 19/02, 1988.

Изобретение относится к трибологии и технической вибродиагностике механических колебательных систем с сухим и вязким трением и может быть использовано для количественного определения составляющих сил трения, подчиняющихся соответственно законам Амонтона-Кулона и

Ньютона, и проверке соответствия их этим законам.

Известны способы определения сил трения {1), Эти способы обладают низкой точностью и информативностью, Известен также принятый в качестве прототипа способ определения силы сухого трения в колебательной системе (2), заключающийся s том. что возбуждают вынужденные колебания системы с определенными массой и жесткостью элементов и регистрируют спектр колебаний. составляющие которого используют при определении силы сухого трения, Этот способ обладает низкой информативностью, вследствие чего не обеспечивает требуемой точности и не позволяет оценить степень соответствия законам трения Амонтона-Кулона и Ньютона.

» Ы „1770840 А1. (54) СПО(ОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ CNflbl СУХОГО ТРЕНИЯ B КОЛЕБАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЕ (57) Изобретение относится к вибродиагностике и может быть использовано для определения сил сухого и вязкого трения. Цель изобретения — повышение информативности контроля за счет поочередного возбуждения вынужденных колебаний в системе с изменяющейся массой. При этом регистрируют гармоники колебаний системы и по их амплитудам и частотам по заранее выявленным математическим зависимостям определяют силы трения, 1 ил.

Целью изобретения является повышение информативности 3а счет одновременного определения также и силы вязкого трения.

Эта цель достигается тем. что изменяют значение массы в указанной системе, повторно возбуждают вынужденные колебания системы и регистрируют те же составляющие спектра, что и при первом возбуждении вынужденных колебаний, а значения сил вязкого и сухого трения определяют из выражений: где Кл, Тл — соответственно коэффициент вязкого и сила сухого трения, An, An — амплитуды и-ой гармоники колебаний в первом

1770840 и втором испытаниях, а =-А7,-, в — частота

I Ф возбч>клаемых колебаний, p = (Сь + Ся — m x x и а ) j3 = (Сь+Сз -mnгй>г)г m,m". С, С(C8, Cg — значения массы и коэффициентов жесткости упругих связей соответственно в первом и втором испытаниях.

На чертеже представлена колебательная система с элементами возбуждения и регистрации колебаний, реализующая способ.

Устройство для реализации способа содержит генератор 1 синусоидальных колебаний, усилитель 2, электродинамический вибростенд 3 с вибростолом 4 (например

ВЭДС-200), мягкую линейную пружину 5, колебательную систему б, представленную в виде массы 7 и элементов 8-10 жесткости, вязкого и сухого трения, вибропреобразователь 11 с датчиком 12, анализатор 13 спектра виброперемещений, виброскорости или виброускорения, частотомер 14, встроенный в генератор 1, На массе 7 предусмотрено место для установки дополнительной массы 15 с помощью винтовых или магнитных креплений, Из независимых статических испытаний определяют жесткости Cs u Ся упругих элементов, а массу — простым взвешиванием. После чего возбуждают гармонические колебания вибростола с фиксированной частотой в и регистрируют амплитуды колеба1 ний А» на высших гармониках: третьей, пятой и т.п. Затем изменяют величину массы m и снова возбуждают колебания вибростола с той же частотой о> и регистрируют амплитуды колебаний А»" тех >ке высших гармоник.

Точное выра>кение для виброперемещений x(t) массы данной колебательной системы в виде ряда Фурье имеет вид н-Zi . „;) — -, °

» > С+}К»0> — m» И и = 2з — 1 (s = О. +1, +2, ..., ), )= VÃ вЂ” 1, Р» = -C5Xpexpon у)(n = ="1), 1

2 где t — время. Хо, у — амплитуда и фаза виброперемещений стола, С = С5+ Сз, амплитуды высших гармоник (n W +1) равны

2Т }

7С А

+ пгвг Кг (n = 3,5,7„,), > (2)

Поэтому имея значения An С, п1 для первого испытания и А » . С, m öëÿ второго испыта.ния, удовлетворяющих выражению (2), после их деления находим — 7 Х

1 г где

1 — а

I а =,„-, P=(C;+ Сз — m п eP), А г г

P = (C3 + Ся — m n аР), а после вычитания

Tn = СА» — An ) X

10 (3) (4) 55 + и о> К» где К», Tn — соответственно коэффициент вязкого и сила сухого трения;

1 (р

An, An(— амплитуды п-й гармоники колебаний в первом и втором испытаниях;

Таким образом значения К и Т определяются независимо по каждой гармонике, их сравнение показывает соответствие сил . законам сухого и вязкого трения. При этом уточняется расчетная схема, исключается

20 необходимость контроля уровня колебаний стола, Описанное существенно повышает информативность способа и обеспечивает связанные с этим повышение точности и расширение функциональных возможностей вплоть до применения к системам с предварительным натягом упругих элементов.

Формула изобретения

Способ определения силы сухого трения в колебательной системе, заключающийся в том, что возбуждают вынужденные колебания системы с определенной массой и жесткостью элементов и регистрируют

35 спектр колебаний, составляющие которого используют при определении силы сухого трения, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности эа счет одновременного определения также и силы вязкого трения, изменяют значение массы в указанной системе, повторно возбуждают вынужденные колебания системы и регистрируют те же составляющие спектра, что и при первом возбуждении вынужденных колебаний, а значения сил сухого и вязкого трения определяют из выражений г кп

50 Т» = 2 (An — А» ) Х

ХС

+ + к.

1 г

1770840

p = (C5 + Са - mA QP ) l

m, m", Cs, Cs, Са, Ca — значения массы и коэффициентов жесткости упругих связей, соответственно в и рвом 1 B0 - .îI. îì испы5 таниях.

A а =А;, л

to, — частота возбуждаемых колебаний;

p=(С5 + С8 — m n ОР);

Составитель B. Рогачев

Редактор M. Кузнецова Техред M,Моргентал Корректор И. Муска

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

Заказ 3737 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5