Способ определения характеристик многослойных амортизаторов при вибрационном воздействии

Способ относится к испытаниям амортизаторов. Проводят вибрационные испытания амортизаторов по методу изменяющейся частоты и вибрацией на фиксированных частотах в несколько этапов. Амплитуды ускорений на каждом этапе изменяют от минимальных значений до эксплуатационных уровней. Испытания проводят на всех этапах с заменой одного из демпфирующих элементов вкладышами того же конструктивного исполнения и плотности. Получают статические и динамические петли гистерезиса и сравнивают полученные характеристики. Дополнительные этапы испытаний включают последовательную замену демпфирующих элементов вкладышами и поэтапное увеличение количества заменяемых демпфирующих элементов. По данным по всех испытаний устанавливают амплитудно-частотный диапазон эффективной работы амортизаторов. Достигается повышение точности определения характеристик амортизатора. 1 ил.

 

Изобретение относится к области испытаний амортизаторов и может быть использовано при проектировании вибрационной защиты различных технических систем и устройств. Широкое использование в последнее время различных материалов и конструктивных решений при создании устройств защиты от вибрационных воздействий требует получения характеристик амортизатора, позволяющих оценивать эффективность его работы.

В настоящее время известны различные способы определения характеристик амортизаторов. Например, испытания, проводимые по авторским свидетельствам СССР SU 1026032 A, SU 624135, SU 911170 А и другие, которые заключаются в возбуждении колебаний в исследуемом устройстве, регистрации колебаний в различных частотных диапазонах параметров и вычислении по ним характеристик демпфирования.

Определение коэффициентов поглощения по анализу петли гистерезиса изложено, например в книге: И.М.Бабаков «Теория колебаний, стр.153-154, М.: Наука, 1968.

Наиболее близким к заявляемому решению является «Способ определения характеристик амортизаторов при вибрационном воздействии», патент РФ №2323426.

Способ определения характеристик амортизаторов при вибрационном воздействии, заключающийся в проведении вибрационных испытаний амортизаторов по методу изменяющейся частоты и вибрацией на фиксированных частотах в несколько этапов, при этом амплитуды ускорений на каждом этапе изменяют от минимальных значений, воспроизводимых испытательным оборудованием, до эксплуатационных уровней, а сами испытания проводят на всех этапах с заменой одного из демпфирующих элементов вкладышами одного конструктивного исполнения и плотности с демпфирующими элементами, получают статические и динамические петли гистерезиса, сравнивают полученные характеристики.

Недостатком способа является неполный анализ механизма работы амортизатора.

Это особенно актуально при разработке конечно-элементных моделей (КЭМ) различных систем с многослойными амортизаторами, т.к. использование современных пакетов компьютерного моделирования требует создания корректных математических моделей во всем амплитудно-частотном диапазоне работы амортизатора. Рассмотренный выше способ не позволяет учесть одновременное влияние нескольких слоев амортизации, что вызывает трудности при построении КЭМ амортизаторов.

Целью данного технического решения является устранение указанных выше недостатков, что позволит более качественно исследовать работу амортизаторов при вибрационном воздействии и строить более корректные модели для численного моделирования.

Предлагаемый способ отличается от известных решений тем, что проводят дополнительные этапы испытаний, при которых демпфирующие элементы последовательно заменяют вкладышами, поэтапно увеличивая количество заменяемых демпфирующих элементов, и по данным по всем испытаниям анализируют амплитудно-частотные характеристики амортизаторов с демпфирующими элементами и вкладышами, а также частоты колебаний, на которых петли гистерезиса амортизатора с вкладышами совпадают с динамической петлей гистерезиса амортизатора с демпфирующими элементами, устанавливают амплитудно-частотный диапазон эффективной работы амортизаторов.

Суть заявляемого изобретения может быть пояснена следующим образом.

У большинства многоуровневых амортизаторов с высоконелинейными демпфирующими элементами, имеющими гистерезисное демпфирование, с увеличением частоты воздействия петля гистерезиса сужается и, начиная с некоторого значения частоты, практически вырождается в кривую линию. При этом меняется физика работы амортизатора: он перестает рассеивать энергию внешнего воздействия. Такая информация о работе амортизатора является необходимой как для выбора амортизатора при создании виброзащиты оборудования, так и для конечно-элементного моделирования работы амортизаторов в различных системах. Кроме того, набор из нелинейных демпфирующих элементов для многоуровневых амортизаторов обладает также эффектом нелинейности при определении суммарного демпфирования. Например, при использовании в составе амортизатора демпфирующих элементов различного типа (разной плотности, размеров и т.д.) одни из демпфирующих элементов могут уже перестать рассеивать энергию внешнего воздействия, а другие еще будут работать. Поэтому становится необходимым проведение испытаний, при которых демпфирующие элементы последовательно заменяют вкладышами, поэтапно увеличивая количество заменяемых демпфирующих элементов.

Причем простейшие модели демпфирования не дают необходимой точности при численном моделировании вибрационного и ударного нагружения (разделение внешних воздействий на ударные и вибрационные достаточно условно при необходимости защиты оборудования, т.к. ударное воздействие, как правило, вызывает возникновение вторичной вибрации).

Демпфирующие свойства амортизатора складываются из нескольких составляющих: как минимум, конструкционное демпфирование и рассеяние энергии в каждом из демпфирующих элементах, а также особенность нелинейного взаимодействия набора демпфирующих элементов. При общепринятых подходах разделить эти составляющие не представляется возможным, так как оценивается только общее изменение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) до и после амортизатора. Предлагаемая же методика позволяет выполнить такую процедуру.

В начале проводят испытания в соответствии с технологией, изложенной в патенте РФ №2323426. Дополнительно проводят испытания, поэтапно увеличивая количество заменяемых демпфирующих элементов,

До начала проведения вибрационных испытаний получают статическую петлю гистерезиса, которая показывает максимально возможное рассеяние энергии (внутренняя площадь петли). Затем амортизатор нагружают гармонической вибрацией изменяющейся частоты, что позволяет при сравнении АЧХ (амплитудных спектров Фурье) до и после амортизатора получить его резонансные частоты, а изменения амплитуды воздействия позволяют, сравнивая АЧХ с разными уровнями воздействий, оценивать смещение пиков амплитуд по частоте. Затем проводятся испытания на фиксированных частотах с изменением амплитуды воздействий от минимальных значений до значений, соответствующих максимальному уровню нагружения амортизатора. Это позволяет получать динамические петли гистерезиса с разными уровнями воздействий. Количество фиксированных частот, на которых должны проводиться испытания, определяются по анализу АЧХ, полученной по результатам испытаний в диапазоне частот. Процедура их установления относится к "ноу-хау" данного изобретения и в материалах заявки не рассматривается. Можно лишь отметить, что с увеличением частоты и сужением петли гистерезиса относительная плотность частот на октаву увеличивается, а сами испытания прекращаются, когда петли гистерезиса "вырождаются" в кривую.

Полная или частичная замена демпфирующих элементов вкладышами позволяет более точно получать частоту, на которой происходит "вырождение" петли гистерезиса с учетом нелинейного взаимодействия различного количества демпфирующих элементов. Получение статической петли гистерезиса (или кривой деформации) в амортизаторе с вкладышами дает вид предельной кривой, при которой демпфирующие элементы практически не работают. Сравнение всех предельных петель гистерезиса (вырожденных в кривую линию или близкую к ней петлю) и дает необходимую частоту колебаний, а также величину люфта, связанную с инерционными свойствами материала демпфера. Анализ по всем испытаниям амплитудно-частотных характеристик амортизаторов с демпфирующими элементами и вкладышами, а также частоты колебаний, на которых петли гистерезиса амортизатора с вкладышами совпадают с динамической петлей гистерезиса амортизатора с демпфирующими элементами, позволяет установить амплитудно-частотный диапазон эффективной работы амортизаторов и разработать для многослойных амортизаторов более корректные численные модели.

Пример практического исполнения.

Для виброизоляции одного из блоков космического аппарата был применен четырехуровневый амортизатор типа 7Я АЦВ.50.20.000(4), представляющий собой практически два последовательно соединенных амортизатора 7Я АЦВ.50.20.000.

Использование технологии построения КЭМ в виде двух последовательно соединенных моделей амортизатора 7Я АЦВ.50.20.000 (которые были получены ранее) выявило недостатки такого подхода (не удалось получить совпадение расчетных и экспериментальных значений нагружения прибора). Для разработки более точной модели были проведены дополнительные этапы испытаний, при которых использовался рассмотренный выше способ определения характеристик амортизатора.

Дополнительные испытания проводились следующим образом. Для статического и вибрационного нагружения (до 200 Гц) амортизатора использовался силовозбудитель HL-25 фирмы "Шенк". Для испытаний свыше 200 Гц использовался вибростенд фирмы LDS V8-440.

Деформации амортизатора регистрировались внутренними средствами испытательной системы через перемещения штока силовозбудителя. Задание и контроль режима проводился по силе.

Схема экспериментальной установки (см.чертеж) включает в себя оснастку 1 для стыковки амортизатора 2 с вибрационным стендом 3. В состав средств формирования режимов и обработки входят: усилитель-3, генератор 4, магнитофон 5, источник питания 6, усилитель заряда 7, цифровой регистратор 8, графопостроитель 9, PC 10.

Нагружение амортизатора проводилось методом плавного изменения усилия от -8 кН до +8 кН (за положительное принималось сжимающее усилие), а сам диапазон усилий разбивался на 10 подуровней с выдержкой 20-25 с на каждом из них для регистрации смещения.

Статическая петля гистерезиса снималась перед вибрационными испытаниями и после них. Затем в диапазоне частот до 500 Гц по октавам проводилось вибрационное нагружение амортизатора приблизительно с теми же уровнями, что и при статическом нагружении. После чего вибрационные испытания проводились по методу плавного изменения частоты в диапазоне до 2 кГц (с изменением амплитудных уровней). Контроль и задание режима нагружения как и при статических испытаниях проводился по силе, дополнительно регистрировались помимо усилий и перемещений еще и ускорения. Погрешность задания частоты до 50 Гц составляла 0,5 Гц, а свыше 50 Гц не более 2% от максимального значения частотного диапазона. Нагружение проводилось, начиная с октавы 5-10 Гц (использовались граничные частоты 5 и 10 Гц, а также центральная частота октавы -7.5 Гц). Аналогично и в других октавных диапазонах, кроме последнего, где за фиксированные частоты принимались значения частот 320 Гц и 500 Гц.

По результатам испытаний для использования при конечно-элементном моделировании модель амортизаторами в виде нелинейной пружины с гистерезисным демпфированием в области частот до 500 Гц и в виде нелинейной пружины CSPR1 (пакет DYTRAN) с логарифмическим декрементом колебаний ~0,05 в диапазоне частот выше 500 Гц была уточнена следующим образом:

- в виде нелинейной пружины с гистерезисным демпфированием в области частот до 320 Гц;

- в виде нелинейной пружины CSPR1 с коэффициентом демпфирования VDAMP=0,00002, квадратичной псевдовязкостью BULKQ=3 и линейной псевдовязкостью BULKL=0,7. В диапазоне частот 320-800 Гц;

- в виде нелинейной пружины CSPR1 с коэффициентом демпфирования VDAMP=0,00001, квадратичной псевдовязкостью BULKQ=4 и линейной псевдовязкостью BULKL=1. В диапазоне частот выше 800 Гц.

Из известных авторам источников информации и патентных материалов не известна совокупность признаков, сходных с совокупностью признаков заявленных объектов.

Способ определения характеристик многослойных амортизаторов при вибрационном воздействии, заключающийся в проведении вибрационных испытаний амортизаторов по методу изменяющейся частоты и вибрацией на фиксированных частотах в несколько этапов, при этом амплитуды ускорений на каждом этапе изменяют от минимальных значений, воспроизводимых испытательным оборудованием, до эксплуатационных уровней, а сами испытания проводят на всех этапах с заменой одного из демпфирующих элементов вкладышами одного конструктивного исполнения и плотности с демпфирующими элементами, получают статические и динамические петли гистерезиса, сравнивают полученные характеристики, отличающийся тем, что проводят дополнительные этапы испытаний, при которых демпфирующие элементы последовательно заменяют вкладышами, поэтапно увеличивая количество заменяемых демпфирующих элементов, и по данным по всем испытаниям анализируют амплитудно-частотные характеристики амортизаторов с демпфирующими элементами и вкладышами, а также частоты колебаний, на которых петли гистерезиса амортизатора с вкладышами совпадают с динамической петлей гистерезиса амортизатора с демпфирующими элементами, устанавливают амплитудно-частотный диапазон эффективной работы амортизаторов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению. .

Изобретение относится к области транспортного машиностроения, а именно к методам стендовых испытаний подвески автомобиля, и может быть использовано, в частности, при диагностике ведущих осей, преимущественно переднеприводных автомобилей, в условиях автосервиса.

Изобретение относится к области испытаний амортизаторов и может быть использовано при проектировании вибрационной защиты различных технических систем и устройств.

Изобретение относится к устройствам для испытания транспортных средств и может быть использовано для испытаний гасящих элементов подвески колесных машин. .

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам для испытания узлов автомобилей, и может быть использовано при испытании шаровых опор подвески легковых автомобилей.

Изобретение относится к оборудованию для проверки усилия пружинного элемента. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для выявления неисправностей систем подрессоривания автотранспортных средств. .

Изобретение относится к области технической диагностики транспортных средств. .

Изобретение относится к области технической диагностики транспортных средств, касается встроенных средств диагностирования автомобиля и может быть использовано для определения неисправного состояния тормозной системы и элементов трансмиссии автомобиля.

Изобретение относится к устройствам для испытания транспортных средств, в частности к устройствам для испытания подвески транспортного средства с пневматическими шинами

Изобретение относится к устройствам для испытания амортизаторов

Изобретение относится к способам определения эффективности амортизаторов транспортных средств

Изобретение относится к средствам диагностики колеса воздушного судна

Изобретение относится к испытательной технике

Изобретение относится к области технической диагностики и контроля технического состояния транспортных средств и предназначено, в частности, для контроля за состоянием сочленений элементов подвески транспортного средства. Способ заключается в том, что в процессе воздействия площадками люфт-детектора на контролируемое сочленение производят его видеосъемку таким образом, чтобы предварительно нанесенные на элементы этого сочленения контрастные метки находились в кадре. В результате обработки изображений видеоряда определяют величину люфта Δ по максимальной разности положений меток и после сравнения величины люфта с нормативным его значением делают вывод о техническом состоянии контролируемого сочленения элементов подвески транспортного средства из условия Δ≤ΔH - состояние исправное, Δ>ΔH - состояние неисправное, где ΔH - установленный предельный норматив люфта. Технический результат - повышение точности измерения величины люфта в сочленении элементов подвески. 5 ил.

Стенд содержит основание, направляющие, привод, устанавливаемые с возможностью замены друг на друга кривошипно-ползунный механизм или сменные эксцентрики различных форм и размеров, предназначенные для имитации условий эксплуатации и контактирующие с роликом, устройство регулировки амплитуды колебаний, верхнюю и нижнюю плиты с фиксаторами и опорами для крепления гасителя, съемные упругие элементы, пластину с грузом, силоизмерительное устройство, П-образный корпус крепления верхней головки шатуна или ролика, контактирующего с эксцентриком. Опоры для крепления гасителя установлены с возможностью перемещения вдоль плит. Упругие элементы установлены с возможностью согласования длины с длиной гасителя. Плиты и пластина с грузом расположены на вертикальных направляющих и снабжены фиксаторами положения. Обеспечивается возможность проведения различных видов испытаний, моделирования различных режимов работы гасителей колебаний транспортных средств на одном стенде. 4 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам проведения однонаправленных испытаний на износ динамическим способом для определения механического ресурса шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля. Способ заключается в том, что через определенное количество циклов изменяется нагрузка на шатровый шарнир. Так же в определенные периоды происходит дополнительно включение и выключение бокового гидроцилиндра. Способ испытания осуществляется следующим образом: первые 50 тыс. циклов давление в гидросистеме 1,2 мПа; следующие 50 тыс. циклов дополнительно включается боковой гидроцилиндр. Далее шарнир снимают и проверяют его работоспособность и износ. Затем давление поднимают до 1,5 мПа и проводят еще 25 тыс. циклов, далее включают боковой гидроцилиндр еще на 25 тыс. циклов. Затем шарнир повторно снимают и проверяют. На третьем этапе испытаний давление поднимают до 1,8 мПа и проводят 25 тыс. циклов нагрузки. Далее подключают боковой гидроцилиндр на 25 тыс. циклов. Затем снимают и проверяют шарнир. После чего эксперимент повторяется с самого начала до достижения общей наработки в 1 млн циклов. Технический результат: упрощение испытаний шаровых шарниров передней подвески легкового автомобиля, максимальное приближение испытаний к реальным условиям эксплуатации и уменьшение времени испытаний. 3 ил.

Группа изобретений относится к области испытаний автотранспортных средств, а именно к испытаниям на статическую поперечную устойчивость транспортного средства. Способ испытания транспортного средства включает размещение транспортного средства на опорной горизонтальной поверхности и приложение к нему усилия. Создают опрокидывающий момент относительно продольной оси транспортного средства до отрыва колес одной его стороны от опорной горизонтальной поверхности. Затем прилагают усилие к подрессоренной части транспортного средства перпендикулярно его продольной оси в плоскости, проходящей через геометрический центр масс, после чего измеряют угол крена подрессоренной части. По первому варианту определяют угол статической поперечной устойчивости транспортного средства. По второму варианту определяют величину опрокидывающего момента и вычисляют угол статической поперечной устойчивости транспортного средства. Достигается возможность испытания транспортного средства на статическую поперечную устойчивость без применения стенда с опрокидывающей платформой. 2 н. и 2 з.п ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для технического осмотра автотранспортных средств. Стенд для диагностирования сайлентблоков подвески автотранспортных средств включает электродвигатель, соединенный с гидронасосом, гидробак, рычаг с испытуемым сайлентблоком и устройство для перемещения рычага. Устройство для перемещения рычага выполнено в виде кривошипно-шатунного механизма, установленного с возможностью изменения радиуса кривошипа и длины шатуна. Шатун закреплен к платформе, установленной с возможностью перемещения по вертикали по направляющим. Платформа снабжена датчиком перемещения и согласующим устройством, установленным с возможностью перемещения по горизонтали. На согласующем устройстве жестко закреплен датчик силы, соединенный через шаровой шарнир с рычагом. Датчики силы и перемещения соединены с аналого-цифровым преобразователем, подключенным к электронно-вычислительной машине. Кривошипно-шатунный механизм через редуктор и гидромотор соединен с гидронасосом. Достигается повышение точности и оперативности диагностирования и снижение вероятности постановки ложных диагнозов. 1 ил.
Наверх