Стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, исключающий влияние подвижных масс вибратора на определяемые характеристики

Авторы патента:

G01M7 - Испытание конструкций или сооружений на вибрацию, на ударные нагрузки (G01M 9/00 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2485468:

ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "ГОСУДАРСТВЕННОЕ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКОЕ БЮРО "РАДУГА" ИМЕНИ А.Я. БЕРЕЗНЯКА" (RU)

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к резонансным испытаниям механических конструкций, и обеспечивает экспериментальное определение характеристик собственных колебаний испытываемого объекта и может быть использовано в машиностроении. Стенд содержит разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект электродинамических вибраторов (ЭДВ), комплект переходных упругих элементов для соединения испытываемого объекта с подвижными частями ЭДВ, управляющий и измерительно-вычислительный комплекс. Дополнительно он содержит набор добавочных грузов для установки на подвижных частях ЭДВ или дополнительный комплект ЭДВ с другими массами подвижных частей. Технический результат заключается в повышении точности измерений при экспериментальном определении частот и обобщенной массы собственно испытываемого объекта. 2 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к частотным испытаниям механических конструкций, обеспечивает экспериментальное определение величин обобщенных масс и собственных частот испытываемых конструкций, свободных от влияния испытательного оборудования и может быть использовано в машиностроении, ветроэнергетике и т.д.

Известные стенды частотных испытаний («Вибрации в технике», справочник в 6-ти томах под ред. М.Д.Генкина, Москва, «Машиностроение», 1981. том 5, стр.341…348) содержат устройство (силовую стойку, разгрузочную ферму) для размещения испытываемого объекта, устройство для мягкой подвески или стыковки испытываемого объекта с силовой стойкой, комплект электродинамических вибраторов (ЭДВ), переходные упругие элементы для соединения испытываемого объекта с подвижными частями ЭДВ, управляющий и измерительно-вычислительный комплекс (УИВК). Все данные признаки присутствуют (являются общими) и в предлагаемом техническом решении.

Недостатком принятых в качестве прототипов стендов является то, что определяемые на таких стендах динамические характеристики являются характеристиками системы, состоящей из испытываемого объекта, совокупности подвижных частей ЭДВ и устройств, соединяющих объект испытаний с подвижными частями ЭДВ, что особенно существенно для объектов малой массы.

Предлагаемым изобретением решается задача экспериментального определения динамических характеристик (частот и обобщенных масс) собственно испытываемого объекта.

Для достижения названного технического результата стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, содержащий разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект ЭДВ, комплект переходных упругих элементов для соединения испытываемого объекта с подвижными частями ЭДВ, управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, доукомплектовывается набором добавочных грузов для установки на подвижных частях ЭДВ или дополнительным комплектом ЭДВ с другими массами подвижных частей.

Отличительным признаком предлагаемого стенда является наличие в его составе набора добавочных грузов для установки на подвижных частях ЭДВ или дополнительного комплекта ЭДВ с другими массами подвижных частей.

Благодаря наличию указанного отличительного признака в совокупности с известными приобретается возможность экспериментального определения величин собственных частот и обобщенных масс непосредственно испытываемого объекта, свободных от ошибок, вносимых испытательным оборудованием.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенный стенд неизвестен на уровне техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».

Предложенное решение может найти применение везде, где требуется определение собственных частот колебаний и соответствующих им обобщенных масс объектов, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».

Общее устройство стенда поясняется на фиг.1 структурной схемой, где схематически показаны устройство 1 для размещения испытываемого объекта 2 (силовая стойка или разгрузочная ферма), система мягкой подвески 3, электродинамические вибраторы 4 с усилителями мощности 5, управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, состоящий из системы управления возбуждением 6, генераторов гармонических сигналов 7, система измерения и анализа 8, датчики первичной информации (акселерометры, датчики скоростей или перемещений с предусилителями) 9, упругие элементы 10 с крепежом для соединения испытываемого объекта с подвижными частями 11 ЭДВ.

Работа стенда осуществляется следующим образом: испытываемый объект с помощью системы мягкой подвески подвешивают на разгрузочной ферме или с помощью технологического стыковочного приспособления жестко крепят на силовой стойке. Измеряют массы подвижных частей ЭДВ, упругих элементов и крепежа, предназначенного для соединения каждого ЭДВ с испытываемым объектом. В выбранных точках B_i(i==1,…n) к испытываемому объекту через упругие соединительные элементы подсоединяют ЭДВ и датчики первичной информации, подключив их к системе измерения и анализа. Для каждого ЭДВ определяют подвижную массу µ_i как сумму масс подвижной части ЭДВ, переходных упругих элементов, крепежа и грузов, установленных на подвижной части ЭДВ. Возбуждают испытываемый объект гармоническими силами с единой для всех ЭДВ последовательно пошагово изменяемой частотой и постоянными для каждого ЭДВ амплитудами сил, измеряют отклики, определяют резонансные частоты f_r1 r-ого тона колебаний и соответствующие амплитуды колебаний точек возбуждения u_r1(B_i). По формуле определяют обобщенные подвижные массы, отнесенные к выбранной точке возбуждения В. Отсоединяют ЭДВ от испытываемой конструкции. Устанавливают на подвижных частях ЭДВ дополнительные грузы и в тех же точках подсоединяют ЭДВ к испытываемой конструкции. Или в тех же точках испытываемой конструкции подсоединяют ЭДВ с другими массами подвижных частей. Повторяют испытания и определяют резонансные частоты f_r2, амплитуды u_r2(B_i) и обобщенные подвижные массы Для каждого тона колебаний находят собственные частоты f_s и обобщенные массы m_s(B) испытываемого объекта, приведенные к выбранной точке возбуждения B, перемещение которой приняты за обобщенные координаты, как комбинацию резонансных частот f_r1 и f_r2 и амплитуд u_r1(B_i) и u_r2(B_i) по формулам:

В качестве иллюстрации рассмотрим испытания на предлагаемом стенде трапециевидной пластины переменной толщины со свободными краями (фиг.2), закрепленной по оси вращения. Масса пластины М=10,8 кг. Возбуждение осуществлялось последовательно с точки В (фиг.2) ЭДВ с подвижными массами µ₁=0,44 кг и µ₂=1,06 кг. Получены два первых тона колебаний с частотами f_r1 и f_r2 и узловыми линиями I-I и II-II соответственно. По приведенным формулам для каждого тона колебаний рассчитаны обобщенные подвижные массы Δm_r1(B) и Δm_r2(В), собственные частоты f_s и обобщенные массы пластины m_s(В), приведенные к точке возбуждения В. По формуле C_S=m_S(В)η_SS ², где η_SS - расстояния от точки возбуждения до соответствующей узловой линии, рассчитаны величины Cs, являются обобщенными массами пластины, при выборе в качестве обобщенных координат углов поворота пластины относительно узловых линий. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1
Параметр Тон колебаний S.	f_r1, Гц	f_r2, Гц	f_s, Гц	C_s кг·м
1	44,6	37,6	49,9	0,191
2	120,8	117,5	127,8	0,052

Стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, исключающий влияние подвижных масс вибратора на определяемые характеристики, содержащий разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект электродинамических вибраторов (ЭДВ), комплект переходных упругих элементов для соединения испытываемого объекта с подвижными частями ЭДВ, управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, отличающийся тем, что содержит набор добавочных грузов для установки на подвижных частях ЭДВ или дополнительный комплект ЭДВ с другими массами подвижных частей.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к стендам для испытаний на комплексное воздействие механического удара и различных физических факторов, в частности к стендам для испытаний изделий на воздействие ударных нагрузок.

Способ испытания и определения степени живучести строительных конструкций // 2477459

Изобретение относится к области строительства. .

Способ контроля линейных и угловых отклонений от вертикального направления для дистанционного мониторинга антенно-мачтовых сооружений // 2477454

Изобретение относится к области определения состояния несущих конструкций антенно-мачтовых сооружений (АМС), оперативного оповещения об изменении их состояния, предупреждения возникновения чрезвычайных ситуаций и может быть использовано в автоматизированных системах мониторинга безопасности несущих конструкций в процессе эксплуатации зданий и сооружений.

Поверочный стенд // 2476846

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для создания поверочных ударных импульсов, необходимых для осуществления контроля трактов измерения ударных ускорений.

Способ испытаний бортовой аппаратуры космического аппарата на вибрационные воздействия // 2476845

Изобретение относится к области испытаний на механические воздействия (вибрационные испытания) аппаратуры. .

Способ мониторинга фундаментов электроприводов насосных агрегатов // 2474801

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для мониторинга технического состояния фундаментов электроприводов насосных агрегатов.

Пневматическая установка для испытаний // 2473064

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к установкам для испытаний на ударные воздействия конструкций различного назначения. .

Система мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений // 2472129

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для мониторинга безопасной эксплуатации зданий и инженерно-строительных сооружений. .

Способ дистанционного контроля и диагностики состояния конструкций и инженерных сооружений и устройство для его осуществления // 2471161

Способ нагружения объекта двумя последовательными импульсами сжатия и ударник для его реализации // 2470276

Изобретение относится к испытательной технике. .

Способ формирования цуга воздушных ударных волн и ударная труба для его реализации // 2488085

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для создания цуга воздушных ударных волн (ВУВ), подобных возникающим в атмосфере при взрыве сосредоточенных зарядов ВВ, профиль каждой из которых характеризуется крутым ударным фронтом, положительной фазой, в которой давление больше атмосферного, и отрицательной фазой, в которой давление меньше атмосферного

Способ определения собственных частот и обобщенных масс колеблющихся конструкций // 2489696

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к вибрационным испытаниям конструкций, и может быть использовано в машиностроении для определения динамических характеристик и динамической устойчивости при испытаниях на вибростойкость и исследованиях поведения конструкций при переменных нагрузках и идентификации распределенных механических систем по экспериментальным данным

Импульсное ударное устройство // 2489697

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для вибрационных испытаний различных изделий

Пьезоэлектрический вибратор // 2489698

Устройство для измерения вибрации // 2492441

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для вибродиагностики оборудования, оказывающегося в опасных зонах при подаче на него напряжения (высоковольтных камерах, в герметизированных отсеках, отсеках обрабатывающих центров с работающим высокоскоростным оборудованием), а также мотор-вентиляторов, применяемых на железнодорожном транспорте

Способ оценки состояния элементов нежестких дорожных конструкций спектральным анализом волновых полей на стадии эксплуатации // 2498254

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных дорог, а именно к методам и средствам диагностики состояния конструкций. При реализации способа на поверхности дорожной конструкции производится ударное воздействие, измерение реакции дорожной конструкции производится датчиками - пьезокерамическими виброакселерометрами, установленными на полосе наката в контрольных точках на различных расстояниях от центра области контакта на поверхности покрытия параллельно оси автомобильной дороги. К амплитудно-временной характеристике ускорения точек покрытия, зарегистрированной при ударном воздействии датчиками акселерометрами, применяют преобразование Фурье, в результате которого получают амплитудно-частотную характеристику ускорения и затем получают амплитудно-частотную характеристку перемещений. Далее получают амплитудно-временную характеристику перемещений точек поверхности дорожной конструкции но каждому датчику, после чего строят чашу динамических прогибов. Оценка состояния конструктивных элементов нежесткой дорожной конструкции осуществляется путем анализа расположения частотных резонансов на амплитудно-частотной характеристике ускорения точек поверхности покрытия, геометрических форм резонансов, и геометрической форме экспериментальной чаши динамических прогибов, зарегистрированной на поверхности дорожной одежды. Технический результат заключается в возможности оценки состояния фактических значений модулей упругости каждого конструктивного слоя дорожной одежды на стадии эксплуатации. 7 ил.

Способ оценки жесткости и прочности автодорожных и железнодорожных мостов // 2498255

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации дорожных конструкций, а именно к оценке жесткости и прочности мостовых сооружений как автодорожных, так и железнодорожных. Способ заключается в том, что производятся измерения частоты свободных колебаний пролета моста около положения, в котором действие сил на него уравнивается с применением тестового сигнала типа белый шум. В этом случае величина частоты собственных колебаний может быть измерена с любой наперед заданной точностью как максимум спектра сигнала от реакции мостового сооружения на белый шум. При этом в качестве эталонного сигнала, близкого к белому шуму, предлагается использовать поток транспортных средств или движение железнодорожного эшелона через мост. Технический результат заключается в повышении точности и достоверности мониторинга жесткости и прочности конструкции. 8 ил.

Способ бескоммутационного испытания на центрифуге электромагнитных реле с самовозвратом // 2498256

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытания электромагнитных реле с самовозвратом на центрифуге. Согласно способу на центрифугу устанавливают одновременно все испытываемые реле, измерение и контроль параметров реле совмещают и проводят одновременно у всех реле без коммутации проводов за одно увеличение напряжения только одного источника тока Е1 питания катушек одновременно всех реле до напряжения срабатывания всех реле и за одно уменьшение до напряжения возврата всех реле. Напряжение источника тока Е1 изменяют с переменной скоростью: быстро вне интервалов напряжения как вероятного срабатывания, так и вероятного возврата реле, и медленно внутри этих интервалов, а путем переключения только одного тумблера подачи плюса напряжения источника E1 одновременно на катушки всех реле можно мгновенно перейти от измерения и контроля одной совокупности параметров одновременно у всех реле к измерению и контролю другой совокупности параметров одновременно у всех реле, и путем включения определенной совокупности тумблеров можно измерять и контролировать параметры на выбор любой совокупности реле. Измерения, контроль параметров проводят несколько раз на интервале испытания с последующим исключением явно ошибочных результатов и за оценку величины параметра принимают среднее значение оставшихся результатов, причем первоначально производят два измерения, сравнивают полученные результаты с требованиями ТУ и с результатами более ранних испытаний и устанавливают безошибочность результатов измерения, при ошибочности результата производят дополнительные измерения до получения безошибочного результата, а за оценку параметра берут среднее значение ранее полученных и дополнительных измерений. Технический результат: увеличено число одновременно испытываемых реле, исключена коммутация проводов схемы во время испытания, упрощена технология испытаний реле, повышена точность оценки и достоверность контроля параметров реле. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Устройство бескоммутационного испытания на центрифуге электромагнитных реле с самовозвратом // 2498257

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам для испытания линейным ускорением электромагнитных реле с самовозвратом, и может быть использовано для испытания на центрифуге одновременно более двух реле. Технический результат: увеличено число одновременно испытываемых реле, исключена коммутация проводов схемы во время испытания, упрощена технология испытаний, совмещены измерение и контроль параметров одновременно у всех реле, уменьшены число и время испытаний, ресурсо-, энерго- и трудозатраты, обеспечена возможность измерения и контроля параметров одновременно у всех реле и возможность практически мгновенно перейти от измерения и контроля одних параметров одновременно у всех реле к контролю других параметров одновременно у всех реле, а также испытывать все реле или на выбор любую их совокупность. Технический результат достигается тем, что устройство содержит два источника постоянного тока, четыре группы пространственно-разнесенных электрических перемычек и четыре группы тумблеров, сигнально-коммутационное приспособление с сигнальным блоком, клеммную плату в комнате оператора, клеммную плату центрифуги, приспособление для крепления реле с блоком штепсельных разъемов с числом посадочных мест для реле и штепсельных разъемов, равным числу испытываемых реле, причем одна группа перемычек находится в сигнально-коммутационном приспособлении, одна - в сигнальном блоке и две - в блоке штепсельных разъемов, две группы тумблеров находятся непосредственно в сигнально-коммутационном приспособлении и две группы - в сигнальном устройстве, при этом в сигнальном блоке число сигнальных лампочек равно числу испытываемых реле. 1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Система обработки сигналов // 2498258

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для выделения и фильтрации исследуемых сигналов из воспроизводимого стационарного случайного процесса и измерения в реальном времени параметров сигнала. Система обработки сигналов, содержащая перестраиваемый по частоте фильтр, характеризующаяся тем, что в систему введены виброиспытательный комплекс, анализатор, прибор визуального контроля, формирователь нестационарного процесса, источник управляющего сигнала и блок стробирования, при этом фильтр своим первым входом подключен к выходу виброиспытательного комплекса, а выходом соединен с входом прибора визуального контроля, первый и второй выходы которого подключены соответственно к первому и второму входам анализатора, третьим входом соединенного с первым выходом формирователя нестационарного процесса, одновременно подключенного также ко входу виброиспытательного комплекса, причем анализатор своим четвертым входом соединен с первым входом системы, а выходом подключен к ее выходу, причем второй выход формирователя нестационарного процесса соединен с первым входом блока стробирования, выходом подключенного к второму входу фильтра, а вторым входом соединенного с выходом источника управляющего сигнала, входом подключенного к второму входу системы. Технический результат заключается в повышении точности обработки. 3 з.п. ф-лы, 16 ил.