Способ определения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов рэс и установка для его реализации

Изобретения относятся к экспериментально-измерительной технике и могут быть использованы для исследования спектральных колебательных характеристик стержней, пластин и прочих конструктивных элементов РЭС различного сечения. Способ включает передачу вибросилового воздействия и оценку изменения значения виброскорости точки на поверхности исследуемого объекта по сравнению со значением виброскорости эталонного вибродатчика в установившемся режиме работы. Установка содержит объект исследования, вибровозбудители и вибропреобразователи, закрепленные на основании. При этом вибровозбудитель и вибродатчик виброизолированы от исследуемой системы. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к экспериментально-измерительной технике и может быть использовано для исследования спектральных колебательных характеристик стержней, пластин и прочих конструктивных элементов РЭС различного сечения.

Известен способ Испытания на воздействие вибрации. Методы испытаний на стойкость к механическим внешним воздействующим факторам машин, приборов и других технических изделий (ГОСТ 30630.1.2-99), согласно которому исследования на стойкость к внешним механическим воздействиям производятся с использованием вибростола.

Недостатком известного способа является ограниченность возможностей измерения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов РЭС, поскольку объект исследования (ОИ) жестко закреплен на столе вибростенда.

Из известных наиболее близким по технической сущности является «Способ измерения резонансных частот» (RU 2377509 С1), согласно которому реализуется бесконтактное измерение резонансной частоты, используя излучение линейного источника света, при этом передача вибрационного воздействия на ОИ осуществляется при помощи вибрационного стола.

Устройство - вибростенд испытательный электромеханический (RU 2419078 С2) содержит основание, электродвигатель и вибрационный стол. При этом важнейшим конструктивным элементом является вибрационный стол с закрепленным на нем ОИ.

Недостатком способа и устройства, взятых за прототип, является то, что непосредственная связь ОИ и стола для передачи возбуждения на котором он закреплен, является их принципиальной особенностью, а поэтому неизбежны и неустранимы значительные трудности при исследовании собственных форм колебаний для отдельных собственных частот и ударного воздействия в произвольной точке поверхности.

Предлагаемая установка свободна от указанных недостатков, т.к. ОИ может быть виброизолирован от основания, вибровозбудителей и вибродатчиков.

Техническим результатом предлагаемого изделия является определение спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов РЭС и оценка значения виброскорости.

Это достигается тем, что в способе определение колебательных характеристик объекта исследования, основанном на передаче вибросилового воздействия и оценке значения виброскорости, согласно предлагаемому изобретению определение колебательных характеристик объекта исследования осуществляют путем оценки изменения значения виброскорости точки на поверхности исследуемого объекта по сравнению со значением виброскорости эталонного вибродатчика в установившемся режиме работы.

В установке для определения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов РЭС, основанном на объекте исследования, вибровозбудителях и вибропреобразователях, закрепленных на основании, согласно предложенному изобретению вибровозбудитель и вибродатчик виброразомкнуты от исследуемой системы.

Осуществление ударного воздействия, передача сил вибровоздействия и измерение колебаний могут осуществляться в произвольно выбранных точках поверхности.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена структурная схема установки для исследования динамических характеристик конструктивных элементов РЭС, на фиг.2 показана модель установки, на фиг.3 изображена конструкция вибровозбудителя, на фиг.4 - регулируемые опоры с различным типом крепления объекта исследования.

Структурная схема установки для исследования динамических характеристик конструктивных элементов РЭС (фиг.1) состоит из трех звеньев: измерительного звена 1, эталонного звена 2 и сравнительного звена 3. Измерительное и эталонное звенья состоят из усилителя мощности 4, 5, необходимого для передачи сигнала на возбуждающую обмотку 6, 7; измерительной обмотки 8, 9; цепи электромеханической обратной связи (ЭМОС) 10, 11, необходимой для снижения влияния ОИ на передаточную функцию вибровозбудителя; исследуемого образца 12 и вибропреобразователя 13, 14. Сравнительное звено состоит из аналого-цифрового преобразователя 15, необходимого для преобразования аналогового сигнала, полученного от вибропреобразователя, с последующей передачей на ЭВМ 16 для сравнительного анализа, и цифроаналогового преобразователя 17 для преобразования в аналоговый сигнал возбуждения с последующей передачей на усилитель мощности.

Предлагаемое устройство (фиг.2) состоит из основания 18, элементов крепления объектов исследования 19, объекта исследования 20, вибровозбудителей 21, 22 и датчиков 23, 24. Датчики закреплены на регулируемой крепежной рейке основания 25, а вибровозбудители на регулируемых штативах 26. При необходимости датчики тоже могут устанавливаться на регулируемых штативах. Объект исследования может быть виброизолирован от основания посредством резиновых амортизаторов, установленных на регулируемых опорах 27 (см. фиг.4(а)). Допускается жесткое и шарнирное крепление (см. фиг.3(б) и 3(в) соответственно).

Во время работы вибровозбудители входят в точечный контакт с объектом исследования посредством стержневых толкателей 28, осуществляющих необходимое нажатие на поверхность. Амплитуда сил вибровоздействия для систем с малыми потерями в несколько раз меньше инерционных сил, поэтому они в расчете необходимой силы прижатия толкателя не являются определяющими. Таким образом, взаимодействие ОИ с внешней средой осуществляется лишь статическими силами и силами инфранизких частот, обеспечивающими пространственную стабилизацию положения системы. Для сил частот исследуемого диапазона система оказывается виброизолированной, что обеспечивается наличием во всех взаимодействующих с системой устройствах упругого промежуточного звена с малой жесткостью, практически полностью отражающего колебания.

В предлагаемой установке применяются вибровозбудители электродинамического типа. Наряду с массой достоинств, таких как простота конструкции, высокая надежность, хорошие показатели силового воздействия, частотные свойства вибровозбудителей этого типа оставляют желать лучшего, особенно в области частот основного резонанса.

Для увеличения частотной линейности и снижения влияния ОИ на передаточную функцию вибровозбудителя в данной работе использован известный и хорошо зарекомендовавший себя метод ЭМОС.

Конструкция электродинамического вибровозбудителя (фиг.3) состоит из магнитной и подвижной систем, соединенных с помощью крепежных элементов. Магнитная система состоит из двух постоянных магнитов 29 и магнитопровода 30 с воздушными зазорами. Подвижная система состоит из двух катушек медного провода 31 и 32, намотанных на бумажных каркасах 33, подвесов подвижной системы 34, стержневого толкателя 28 для передачи вибрационного воздействия. Измерительная обмотка (ИО) 31 находится на одном каркасе с возбуждающей (ВО) 32, т.о. она является частью единой подвижной системы датчика. Однако магнитные системы у возбуждающей и измерительной частей собственные. Использование сигнала ЭМОС позволяет значительно снизить частотные искажения и как следствие общую погрешность измерения.

В предлагаемой установке применяются индукционные вибропреобразователи прямого действия, предназначенные для измерения скорости вибросилового воздействия линейных и угловых перемещений. Выходной сигнал вибропреобразователя может быть проинтегрирован или продифференцирован во времени с помощью электрических интегрирующих или дифференцирующих устройств. После этих преобразований сигнал становится пропорциональным соответственно перемещению или ускорению. Однако присутствие массы датчика на поверхности исследуемого объекта искажает измеряемую величину. Кроме того, крепление датчика или его подвижной части на небольшой и легкой детали может привести к локальному увеличению жесткости, что искажает амплитуды и частоты резонансов. Кроме малой массы датчик должен обладать малой опорной поверхностью по сравнению с поверхностью исследуемого объекта.

Отличительной особенностью используемых вибропреобразователей является внешнее закрепление по отношению к ОИ, способствующее снижению влияния массы и упругости подвижной системы на точность измерения.

Учитывая особенности измерительных вибропреобразователей индукционного типа прямого действия при внешнем закреплении, используется сравнительный метод измерения, основанный на оценке изменения значения параметра вибрации по сравнению с предварительно установленным эталонным значением в установившемся режиме работы эталонного звена вибровозбудитель-виброприемник, работающих непосредственно друг на друга. Таким образом, при определении резонансных частот объекта частотные нелинейности преобразователей взаимно вычитаются, не оказывая влияния на измеряемую величину вибрации.

Процесс исследования возможно проводить как в ручном, так и в автоматизированном режиме. Однако использование технологии «виртуальных приборов» на сегодняшний день является оптимальной формой экспериментирования.

Для получения наиболее точной картины частотного спектра возможно использование нескольких вибровозбудителей либо возбуждение колебаний поочередно в нескольких скалярных каналах. Кроме того, для элементов сложного сечения возможна модернизация по приему виброскорости не только в разных каналах, но и в разных направлениях. Для определения форм собственных колебаний необходимо, последовательно устанавливая датчик на интересующих участках поверхности, произвести измерение амплитуды вибрации и фазы колебаний. Избавиться от субъективизма и ошибок лаборантов можно путем установки нескольких вибропреобразователей либо оснащением установки устройством автоматического перемещения по оси ОИ, тем самым значительно сокращая время процесса исследования. Особенно привлекательна в данной установке возможность исследования вибрации в местах крепления конструктивного элемента, т.о. изучить взаимное влияние элемента и основания, а также демпфирующие свойства различных крепежных элементов.

1. Способ определения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов РЭС, отличающийся возбуждением объекта исследования посредством точечного контакта стержневых толкателей, осуществляющих необходимое нажатие на поверхность таким образом, что взаимодействие объекта исследования с внешней средой осуществляется лишь статическими силами и силами инфранизких частот, обеспечивающими пространственную стабилизацию положения системы, а для сил частот исследуемого диапазона система оказывается виброизолированной, что обеспечивается наличием во всех взаимодействующих с системой устройствах упругого промежуточного звена с малой жесткостью, практически полностью отражающего колебания, и измерением параметра вибрации по сравнению с предварительно установленным эталонным значением в установившемся режиме работы эталонного звена вибровозбудитель-виброприемник, работающих непосредственно друг на друга.

2. Установка для определения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов РЭС, состоящая из основания, элементов крепления объектов исследования, объекта исследования, вибровозбудителей, закрепленных на регулируемых штативах, и датчиков, установленных на регулируемой крепежной рейке основания, отличающаяся возможностью виброизоляции от основания посредством резиновых амортизаторов, установленных на регулируемых опорах, и наличием трех звеньев - измерительного, эталонного и сравнительного, измерительное и эталонное звенья состоят из усилителя мощности, возбуждающей обмотки, измерительной обмотки, цепи электромеханической обратной связи, исследуемого образца и вибропреобразователя, сравнительное звено состоит из аналого-цифрового преобразователя, ЭВМ, цифроаналогового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технике вибрационных испытаний изделий. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания изделий на вибропрочность и виброустойчивость. .

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для испытаний изделий на воздействие пространственных колебаний. .

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для создания стендов и устройств для исследования успокоителей (антивибраторов и демпферов) колебаний валов.

Изобретение относится к испытательным триботехническим стендам, с помощью которых осуществляются исследования триботехнических характеристик и износостойкости подвижных механических сопряжений.

Изобретение относится к области испытаний конструкций на вибрацию, конкретно к способам воспроизведения трехкомпонентных вибраций. .

Изобретение относится к области испытаний конструкций на вибрацию, конкретно к конструкции многонаправленных испытательных вибростендов. .

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 испытательной технике. .

Изобретение относится к испытательной технике и применяется для определения крутильной жесткости муфт, а также других элементов машин (амортизаторов, торсионов и т.д.).

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне, содержащий раскачивающуюся в двух плоскостях платформу, установленную на крестообразном подвесе, два двигателя с редукторами, кривошипно-кулисные механизмы, преобразующие вращательное движение двигателей в колебания платформы, и трехстепенной подшипник качения. Указанный стенд дополнительно содержит систему управления движением платформы стенда, состоящую из цифровых преобразователей угловых перемещений по каждой оси, соединенных с блоком управления, соединенным с двигателями, управляющим компьютером с установленным на нем программным обеспечением и преобразователями угловых перемещений валов двигателей, реализующим управление путем генерации напряжений якорей двигателей, пропорциональных заданным частотам колебаний, формируемых пропорционально-интегральными регуляторами, использующими в качестве сигналов обратных связей значения угловых положений каждой из осей. Технический результат: возможность задания, воспроизведения и синхронизации угловых колебаний раскачивающейся платформы в двух ортогональных плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне. 1 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники, к диагностированию автомобилей. Способ диагностирования величины осевого зазора в шаровом шарнире автомобиля достигается за счет использования двух вибродатчиков. Первый вибродатчик фиксирует вибрации, возникающие непосредственно в диагностируемом сопряжении головки шарового шарнира и полимерного вкладыша. Второй вибродатчик, установленный на рычаге подвески сопряженным с диагностируемым шаровым шарниром на расстоянии 10-15 см от первого вибродатчика, фиксирует вибрации в рычаге подвески. Их сравнительный анализ позволяет более точно выявить гармоники и частотные составляющие сигналов, характерные для зазора в сопряжении шарового шарнира. Достигается упрощение процесса диагностирования шаровых шарниров автомобилей, а также получение информации при диагностировании, позволяющей судить о величине зазора в шаровом шарнире и о его остаточном ресурсе. 4 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки трехкомпонентных вибропреобразователей и/или калибровки при их изготовлении. В способе поверки трехкомпонентных вибропреобразователей используют воздействие на поверяемый и эталонный вибропреобразователи заданным однонаправленным виброускорением и непосредственно сличают измеренные сопоставимые реакции обоих вибропреобразователей на воздействующие проекции виброускорения, при этом эталонный и поверяемый трехкомпонентные вибропреобразователи устанавливают таким образом, чтобы их одноименные оси чувствительности были параллельны друг другу, вертикальную ось чувствительности каждого вибропреобразователя совмещают с плоскостью, проходящей через вектор воздействующего на этот вибропреобразователь однонаправленного виброускорения и биссектрису угла между его горизонтальными осями чувствительности и ориентируют ось под заданным острым углом относительно вектора своего воздействующего однонаправленного виброускорения, а на одноименные компоненты поверяемого и эталонного вибропреобразователей одновременно воздействуют одинаковыми компонентами векторов этого однонаправленного виброускорения, которые равны их проекциям на одноименные оси чувствительности поверяемого и эталонного вибропреобразователей. Технический результат - повышение точности поверки трехкомпонентного вибропреобразователя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.
Наверх