Устройство и способ испытания изделий на случайные вибрации



Устройство и способ испытания изделий на случайные вибрации
Устройство и способ испытания изделий на случайные вибрации

 


Владельцы патента RU 2580182:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский государственный энергетический университет" (ФГБОУ ВПО "КГЭУ") (RU)

Изобретение относится к области испытаний изделий на случайную вибрацию и может быть использовано при определении вибронадежности машин, приборов и аппаратуры. Устройство содержит цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума (ГШ), подключенный к его выходу первый фильтр низких частот (ФНЧ), выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору (ЧМГ), выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя (РУ). Также содержит сумматор, к входам которого подключены выходы РУ, возбудитель колебаний, к входу которого подключен выход сумматора, вибродатчик, а также цепи анализа, каждая из которых включает анализирующий полосовой фильтр (АПФ), который выполнен в виде модулированного фильтра, модулирующий вход которого подключен к выходу соответствующего первого ФНЧ. Амплитудный детектор (АД) и блок сравнения (БС), которые соединены с АПФ. Индикаторное устройство, к входам которого подключены выходы АД. При этом каждая цепь формирования дополнительно содержит последовательно соединенные ГШ, второй ФНЧ, перемножитель, а каждая цепь анализа дополнительно содержит усилитель анализируемого сигнала, который подключен к вибродатчику и соединен с соответствующим вторым ФНЧ и соответствующим АПФ. Причем в каждой цепи анализа БС соединен с соответствующим перемножителем каждой цепи формирования, который соединен с соответствующим РУ. Технический результат заключается в обеспечении возможности воспроизведения случайной нестационарной вибрации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области испытаний изделий на случайную вибрацию и может быть использовано при определении вибронадежности машин, приборов и аппаратуры.

Из существующего уровня техники известны способ испытания изделий на случайные вибрации и устройство для осуществления способа, описанные в справочнике «Вибрации в технике»: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.). - М.: Машиностроение, 1981 - Т. 5. Измерения и испытания. - Под ред. М.Д. Генкина, 1981. (С. 463, рис. 3).

Способ заключается в том, что формируют возбуждающий сигнал следующим образом: в параллельных каналах формирования с генератора шума и последовательно соединенного узкополосного формирующего фильтра подают случайный сигнал на перемножитель.

Выходные сигналы формирующих каналов суммируются, полученный сигнал через усилитель мощности подается на вибровозбудитель, преобразующий электрический сигнал в механические колебания стола с закрепленным испытываемым изделием.

Необходимый спектр вибрации устанавливают и поддерживают следующим образом: сигнал с виброизмерительного преобразователя, закрепленного на столе, подают на анализирующие каналы, каждый из которых состоит из анализирующего фильтра, выпрямителя и фильтра низких частот, таким образом, на выходах анализирующих каналов получают оценку спектра, которую сравнивают с заданным спектром.

С применением дискриминатора получают сигнал ошибки и подают его через усилитель обратной связи и выпрямители на перемножители формирующих каналов, вследствие чего спектр вибрации приближается к заданному. Способ позволяет автоматически поддерживать случайную вибрацию в одной точке с заданным спектром.

Устройство, осуществляющее этот способ, состоит из параллельных каналов формирования, в каждом из которых имеется последовательно подключенный генератор шума, узкополосный формирующий фильтр и перемножитель, выходы которого подключены к сумматору, выход которого соединен с входом усилителя мощности, выход которого соединен с входом вибровозбудителя, создающего вибрацию на вибростоле с испытуемым изделием и вибродатчиком, выход которого соединен с параллельными каналами анализа, состоящих из последовательно включенного анализирующего фильтра, выпрямителя, фильтра низких частот, выход которого подключен к входу блока сравнения, на вход которого подается сигнал с устройства задания, с выхода блока сравнения идет обратная связь через выпрямители на перемножитель формирующих каналов.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является устройство и способ испытания изделия на широкополосную случайную вибрацию по авторскому свидетельству СССР №977970, МПК G01M 7/00, опубл. 10.02.2011.

Устройство испытания изделий на случайные вибрации содержит цепи формирования, каждая из которых включает генератор белого шума, подключенный к его выходу фильтр низких частот, выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя, сумматор, к входам которого подключены выходы регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, к входу которого подключен выход сумматора, вибродатчик, а также цепи анализа, каждая из которых включает анализирующий полосовой фильтр, который выполнен в виде модулированного фильтра, модулирующий вход которого подключен к выходу соответствующего фильтра низкой частоты, амплитудный детектор и блок сравнения, которые соединены с анализирующим полосовым фильтром, индикаторное устройство, к входам которого подключены выходы амплитудных детекторов.

Способ испытания изделий на случайные вибрации осуществляется следующим образом. В каждой цепи формирования вырабатываются случайные сигналы управления частотой соответствующего частотно-модулированного генератора, после чего сигналы поступают на сумматор, с которого суммарный сигнал поступает на вход возбудителя колебаний, преобразующий сигнал в механические колебания стола, на котором закреплены испытываемое изделие и вибродатчик, сигнал с вибродатчика поступает в многоканальный анализатор, где в каждой цепи сигнал с анализирующего полосового фильтра, выполненного в виде модулированного фильтра, подается на амплитудный детектор, сигнал с которого попадает в блок сравнения, который вырабатывает управляющие сигналы на регулируемый усилитель формируемого сигнала по результатам обработки сигналов с анализирующего полосового фильтра и заданного значения дисперсии, с выходов амплитудного детектора сигналы поступают на индикаторное устройство, отображающее график спектра воспроизводимой вибрации.

Недостатком аналога и прототипа являются ограниченные функциональные возможности из-за невозможности воспроизводить случайную нестационарную вибрацию.

Задачей изобретения является разработка устройства и способа испытания изделий на случайные вибрации, в котором устранен указанный выше недостаток аналога и прототипа.

Технический результат, заключающийся в обеспечении возможности воспроизведения случайной нестационарной вибрации за счет формирования амплитудной модуляции, достигается тем, что в устройстве испытания изделий на случайные вибрации, содержащем цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума, подключенный к его выходу первый фильтр низких частот, выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя, сумматор, к входам которого подключены выходы регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, к входу которого подключен выход сумматора, вибродатчик, а также цепи анализа, каждая из которых включает анализирующий полосовой фильтр, который выполнен в виде модулированного фильтра, модулирующий вход которого подключен к выходу соответствующего первого фильтра низкой частоты, амплитудный детектор и блок сравнения, которые соединены с анализирующим полосовым фильтром, индикаторное устройство, к входам которого подключены выходы амплитудных детекторов, согласно настоящему изобретению каждая цепь формирования дополнительно содержит последовательно соединенные второй генератор шума, второй фильтр низких частот, перемножитель, а каждая цепь анализа дополнительно содержит усилитель анализируемого сигнала, который подключен к вибродатчику и соединен с соответствующим вторым фильтром низких частот и соответствующим анализирующим полосовым фильтром, при этом в каждой цепи анализа блок сравнения соединен с соответствующим перемножителем каждой цепи формирования, который соединен с соответствующим регулируемым усилителем.

Технический результат достигается также тем, что в способе испытаний изделий на случайные вибрации, заключающемся в том, что используют указанное устройство, в каждой цепи формирования которого формируют частотную модуляцию сигнала, при этом вырабатывают случайные стационарные сигналы управления частотой соответствующего управляемого частотно-модулированного генератора, после чего сигналы поступают на сумматор, с которого суммарный сигнал поступает на вход возбудителя колебаний, преобразующий сигнал в механические колебания стола, на котором закреплены испытываемое изделие и вибродатчик, сигнал с вибродатчика поступает в цепи анализа, где в каждой цепи анализа сигнал с анализирующего полосового фильтра поступает на амплитудный детектор, сигнал с которого поступает в блок сравнения, который вырабатывает управляющие сигналы на регулируемый усилитель формируемого сигнала по результатам обработки сигналов с анализирующего полосового фильтра и заданного значения дисперсии, с выхода амплитудного детектора сигналы поступают на индикаторное устройство, отображающее график спектра воспроизводимой вибрации, согласно настоящему изобретению в каждой цепи формирования дополнительно формируют амплитудную модуляцию сигнала по случайному закону, которая управляет регулируемым усилителем и усилителем анализируемых сигналов, причем случайный стационарный сигнал с помощью регулируемого усилителя преобразуют в случайный нестационарный сигнал, который поступает на сумматор и далее на возбудитель колебаний и вибродатчик, с выхода которого случайный нестационарный сигнал поступает на вход усилителя анализируемых сигналов, который в каждой цепи анализа случайный нестационарный сигнал преобразует в случайный стационарный сигнал.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена структурная схема предлагаемого устройства испытания изделий на случайные вибрации.

Цифрами на чертеже обозначены:

1 - первый генератор шума;

2 - первый фильтр низких частот;

3 - частотно-модулированный генератор;

4 - регулируемый усилитель;

5 - сумматор;

6 - возбудитель колебаний;

7 - испытываемое изделие;

8 - вибродатчик;

9 - усилитель анализируемого сигнала;

10 - анализирующий полосовой фильтр;

11 - амплитудный детектор;

12 - индикаторное устройство;

13 - блок сравнения;

14 - второй генератор шума;

15 - второй фильтр низких частот;

16 - перемножитель.

Устройство испытания изделий на случайные вибрации содержит цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума 1, подключенный к его выходу первый фильтр низких частот 2, выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору 3, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя 4, сумматор 5, к входам которого подключены выходы регулируемых усилителей 4, возбудитель колебаний 6, к входу которого подключен выход сумматора 5, вибродатчик 8, а также цепи анализа, каждая из которых включает анализирующий полосовой фильтр 10, который выполнен в виде модулированного фильтра, модулирующий вход которого подключен к выходу соответствующего первого фильтра низкой частоты 2, амплитудный детектор 11 и блок сравнения 13, которые соединены с анализирующим полосовым фильтром 10, индикаторное устройство 12, к входам которого подключены выходы амплитудных детекторов 11.

Предлагаемое устройство испытания изделий на случайные вибрации отличается тем, что каждая цепь формирования дополнительно содержит последовательно соединенные второй генератор шума 14, второй фильтр низких частот 15, перемножитель 16, а каждая цепь анализа дополнительно содержит усилитель анализируемого сигнала 9, который подключен к вибродатчику 8 и соединен с соответствующим вторым фильтром низких частот 15 и соответствующим анализирующим полосовым фильтром 10, при этом в каждой цепи анализа блок сравнения 13 соединен с соответствующим перемножителем 16 каждой цепи формирования, который соединен с соответствующим регулируемым усилителем 4.

В предлагаемом способе используют указанное выше устройство испытания изделий на случайные вибрации.

В каждой цепи формирования формируют частотную модуляцию сигнала с помощью первого генератора шума 1 и первого фильтра низких частот 2, при этом вырабатывают случайные стационарные сигналы управления частотой соответствующего управляемого частотно-модулированного генератора 3, после чего сигналы поступают через регулируемый усилитель 4 формируемого сигнала на сумматор 5, с которого суммарный сигнал поступает на вход возбудителя 6 колебаний, преобразующий сигнал в механические колебания стола, на котором закреплены испытываемое изделие 7 и вибродатчик 8, сигнал с вибродатчика 8 поступает в цепи анализа, где в каждой цепи анализа сигнал с анализирующего полосового фильтра 10 поступает на амплитудный детектор 11, сигнал с которого поступает в блок 13 сравнения, который вырабатывает управляющие сигналы на регулируемый усилитель 4 формируемого сигнала по результатам обработки сигналов с анализирующего полосового фильтра 10 и заданного значения дисперсии D, с выхода амплитудного детектора 11 сигналы поступают на индикаторное устройство 12, отображающее график спектра воспроизводимой вибрации.

Предлагаемый способ испытания изделий на случайные вибрации отличается тем, что в каждой цепи формирования дополнительно формируют с помощью второго генератора 14 шума, второго фильтра 15 низких частот и перемножителя 16 амплитудную модуляцию сигнала по случайному закону, при этом амплитудная модуляция сигнала управляет регулируемым усилителем 4 и усилителем 9 анализируемых сигналов, причем случайный стационарный сигнал с помощью регулируемого усилителя 4 преобразуют в случайный нестационарный сигнал, который поступает на сумматор 5 и далее на возбудитель 6 колебаний и вибродатчик 8, с выхода которого случайный нестационарный сигнал поступает на вход усилителя 9 анализируемых сигналов, который в каждой цепи анализа случайный нестационарный сигнал преобразует в случайный стационарный сигнал.

Таким образом, широкополосный нестационарный сигнал формируется из суммы узкополосных, каждый из которых образован путем частотной и амплитудной модуляции гармоники по случайному закону, следовательно, суммарный сигнал имеет случайный нестационарный характер. Этот сигнал, проходя через вибротракт (возбудитель 6 колебаний, преобразующий сигнал в механические колебания стола, на котором закреплены испытываемое изделие 7 и вибродатчик 8) с неравномерной частотной характеристикой, изменяется и поступает на вход усилителя 9 анализируемых сигналов, где в цепях анализа преобразуется в стационарный, и анализирующие полосовые фильтры 10 настроены на мгновенные частоты соответствующих гармоник цепи формирования, поэтому на их выходе сигнал несет информацию об уровне энергии только в своей полосе частот и служит блоку 13 сравнения для корректировки амплитуд гармоник в цепи формирования, и, следовательно, обратная связь позволяет сформировать заданный спектр.

Использование предлагаемого изобретения позволит расширить функциональные возможности устройства и способа испытания изделий на случайные вибрации за счет обеспечения возможности воспроизведения случайной нестационарной вибрации путем формирования амплитудной модуляции.

1. Устройство испытания изделий на случайные вибрации, содержащее цепи формирования, каждая из которых включает первый генератор шума, подключенный к его выходу первый фильтр низких частот, выход которого подключен к управляемому частотно-модулированному генератору, выход которого соединен с сигнальным входом соответствующего регулируемого усилителя, сумматор, к входам которого подключены выходы регулируемых усилителей, возбудитель колебаний, к входу которого подключен выход сумматора, вибродатчик, а также цепи анализа, каждая из которых включает анализирующий полосовой фильтр, который выполнен в виде модулированного фильтра, модулирующий вход которого подключен к выходу соответствующего первого фильтра низкой частоты, амплитудный детектор и блок сравнения, которые соединены с анализирующим полосовым фильтром, индикаторное устройство, к входам которого подключены выходы амплитудных детекторов, отличающееся тем, что каждая цепь формирования дополнительно содержит последовательно соединенные генератор шума, второй фильтр низких частот, перемножитель, а каждая цепь анализа дополнительно содержит усилитель анализируемого сигнала, который подключен к вибродатчику и соединен с соответствующим вторым фильтром низких частот и соответствующим анализирующим полосовым фильтром, при этом в каждой цепи анализа блок сравнения соединен с соответствующим перемножителем каждой цепи формирования, который соединен с соответствующим регулируемым усилителем.

2. Способ испытаний изделий на случайные вибрации, заключающийся в том, что используют устройство по п. 1, в каждой цепи формирования которого формируют частотную модуляцию сигнала, при этом вырабатывают случайные стационарные сигналы управления частотой соответствующего управляемого частотно-модулированного генератора, после чего сигналы поступают через регулируемый усилитель формируемого сигнала на сумматор, с которого суммарный сигнал поступает на вход возбудителя колебаний, преобразующий сигнал в механические колебания стола, на котором закреплены испытываемое изделие и вибродатчик, сигнал с вибродатчика поступает в цепи анализа, где в каждой цепи анализа сигнал с анализирующего полосового фильтра поступает на амплитудный детектор, сигнал с которого поступает в блок сравнения, который вырабатывает управляющие сигналы на регулируемый усилитель формируемого сигнала по результатам обработки сигналов с анализирующего полосового фильтра и заданного значения дисперсии, с выхода амплитудного детектора сигналы поступают на индикаторное устройство, отображающее график спектра воспроизводимой вибрации, отличающийся тем, что в каждой цепи формирования дополнительно формируют амплитудную модуляцию сигнала по случайному закону, которая управляет регулируемым усилителем и усилителем анализируемых сигналов, причем случайный стационарный сигнал с помощью регулируемого усилителя преобразуют в случайный нестационарный сигнал, который поступает на сумматор и далее на возбудитель колебаний и вибродатчик, с выхода которого случайный нестационарный сигнал поступает на вход усилителя анализируемых сигналов, который в каждой цепи анализа случайный нестационарный сигнал преобразует в случайный стационарный сигнал.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к методам сейсмических испытаний опор конструкций линий электропередач. Способ включает установку, по меньшей мере, одной опоры линии электропередач в грунтовой лоток сейсмоплатформы, заполненный грунтом или имитирующей грунт смесью с плотностью, соответствующей плотности грунта, для установки в который предназначена испытуемая опора линии электропередач, закрепление на одной или нескольких траверсах опоры линии электропередач, грузов, вес которых соответствует весу проводов и/или волоконно-оптического кабеля между опорами линий электропередач, для сооружения которой предназначена испытуемая опора линии электропередач, приведение грунтового лотка в колебательное движение с одним или несколькими выполняемыми последовательно режимами с соблюдением определенных условий, извлечение испытуемой опоры линии электропередач из грунтового лотка после его остановки и проверка сохранения целостности составляющих ее элементов и/или их соединений.

Использование: испытательная техника, использующая электродинамические вибростенды. Сущность: электродинамический вибростенд предназначен для испытаний многорезонансных изделий синусоидальной вибрацией переменной частоты с использованием автоматического управляющего устройства, содержащего цепь дополнительной отрицательной обратной связи с заграждающим фильтром (9), выполненным в виде последовательно соединенных между собой выделителя основной гармоники (10) с переменной частотой и устройства вычитания (11), выход которого подключен к входу усилителя мощности (3), а входы - соответственно к выходам выделителя (10) и виброизмерительного преобразователя (7), установленного на изделии (6).

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия. Устройство содержит основание, на котором посредством, по крайней мере, трех виброизоляторов закреплена переборка, представляющая собой одномассовую колебательную систему.

Изобретение относится к области транспортного машиностроения. Испытательный стенд для исследовательских и доводочных работ по оценке влияния внешнего воздействия дождя на виброакустику автомобиля содержит установку имитации дождя, состоящую из четырех регулируемых по высоте телескопических стоек с установленным на них дождевальным устройством, устройство подачи воды с расходомером и запорной арматурой, измерительную и анализирующую виброакустическую аппаратуру, установленную в салоне исследуемого ТС, размещенного под дождевальным устройством.

Изобретение относится к вибрационной технике. Способ предполагает использование вибратора, в котором пьезоэлемент выполняют в виде пакета пьезокерамических колец, при этом внутри колец располагают цилиндрическую оправку.

Способ проверки затяжки сердечника статора электрической машины, содержащей сердечник (2) статора и ротор (3), образующие воздушный зазор (5) между собой, причем способ включает в себя этапы, на которых вводят контрольно-измерительный прибор (12), который соединен с подвижной опорой (10), в воздушный зазор (11), вводят пластину (21) между стальными листами (5) сердечника статора и приводят пластину (21) во вращение, располагают локально контрольно-измерительный прибор (12) и осуществляют локальную проверку определенных зон сердечника (2) статора генератора.

Изобретение относится к области измерительной технике и касается оптико-электрического преобразователя механических волн. Преобразователь механических волн содержит осветитель, водяную емкость с зеркальным узлом и стойку, поддерживающую светочувствительный элемент.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания на вибрацию в трех взаимно перпендикулярных положениях прицела, при воздействии условий внешней среды.

Изобретение относится к области механики сплошных сред и предназначено для оценки напряженно-деформированного состояния объектов механических систем. Способ заключается в измерении пространственной вибрации, накапливании массива векторных величин деформаций и воспроизведении пространственного годографа измерительной точки.

Изобретение относится к испытательному оборудованию и может быть использовано в различных отраслях промышленности для испытания изделий на виброустойчивость в трех взаимно перпендикулярных положениях.

Изобретение относится к механическим испытаниям объектов, а именно к устройствам для испытаний объектов на вибронагружение в различных средах при высоких температурах и давлениях. Установка содержит индукционный нагреватель, включающий водоохлаждаемую катушку в виде спирали, выполненной с возможностью соосного размещения объекта испытаний (ОИ) внутри нагревателя, опоры для ОИ, нагружающее устройство, устройство охлаждения, соединенное с протоками охлаждения тоководов нагревателя, контрольно-измерительную аппаратуру, соединенные последовательно пульт управления, соединенный с контрольно-измерительной аппаратурой, преобразователь частоты, батарею конденсаторов, последовательно-параллельно подключенную по крайней мере к одной паре соосно установленных водоохлаждаемых катушек индукционного нагревателя в виде спиралей. Нагружающее устройство выполнено в виде вибровозбудителя, а опоры для ОИ установлены на скользящем столе вибровозбудителя. Устройство охлаждения, пульт управления, преобразователь частоты, батарея конденсаторов могут быть расположены на дистанции от вибровозбудителя с размещенным на его скользящем столе ОИ внутри катушек индукционного нагревателя, а устройство охлаждения снабжено независимым пультом управления подачей охлаждающей воды. Технический результат от использования заявляемого изобретения заключается в обеспечении испытаний крупногабаритных цилиндрических объектов на комплексные термомеханические нагрузки, сокращение времени выхода на заданный температурный режим, снижение теплопотерь, массы и габаритов, повышение температуры испытаний до 1400°C и выше, в повышении КПД установки. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для градуировки датчиков аэродинамического угла летательных аппаратов. Способ заключается в контроле вибраций датчика, превышение которых свыше определенного уровня происходит в результате изменений динамической характеристики, вызванных поврежденными или изношенными механическими компонентами датчика. Система использует компьютерную обработку сигналов вибраций для выявления повреждений датчика. Технический результат заключается в возможности обнаружения ухудшения рабочих характеристик и повреждений устройства непосредственно в процессе его использования. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

Использование: для оценки виброустойчивости компонента регулирующего клапана текучей среды. Сущность изобретения заключается в том, что в изобретении раскрыты способы и устройства для оценки виброустойчивости компонента регулирующего клапана текучей среды. Типичный способ, раскрываемый здесь, включает в себя выбор компонента регулирующего клапана текучей среды и расположение датчика относительно выбранного компонента. Способ также включает в себя механическое возбуждение выбранного компонента, определение резонансной частоты выбранного компонента и выполнение корректирующих мер, основанных на резонансной частоте выбранного компонента. Технический результат: обеспечение возможности оценки виброустойчивости компонента регулирующего клапана текучей среды. 3 н. и 23 з.п. ф-лы, 6 ил.
Наверх