Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии



Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии
Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии
Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии
Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии
Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии

 


Владельцы патента RU 2589775:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный космический научно-производственный центр им. М.В. Хруничева" (RU)

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для измерения резонансной частоты колебаний конструкции испытательных стендов, имитирующих инерционность объекта управления и упругость крепления привода в изделии и предназначенных для контроля динамических характеристик системы привод-объект управления. Предложенный способ заключается в следующем. В качестве вибровозбудителя используют испытуемый привод. Привод устанавливают в стенд, на вход привода подают гармонический управляющий сигнал и определяют фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки в системе координат неподвижного основания стенда относительно колебаний выходного звена привода в системе координат корпуса привода, изменяют частоту управляющего сигнала, при этом резонансную частоту стенда определяют как частоту управляющего сигнала, при которой фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний штока привода равен 90°. Резонансная частота также стенда может быть определена согласно выражению ωр=1/Т, где Т - постоянная времени, полученная путем аппроксимации значений фазового сдвига колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода при разных частотах управляющего сигнала фазовой частотной функцией колебательного звена второго порядка. Технический результат заключается в исключении применения специального оборудования при измерении резонансной частоты колебаний конструкции испытательных стендов. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для измерения резонансной частоты колебаний конструкции испытательных стендов, имитирующих инерционность объекта управления и упругость крепления привода в изделии и предназначенных для контроля динамических характеристик системы привод-объект управления.

Известен способ измерения резонансной частоты конструкций (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. 332-336). Согласно указанному способу испытуемую конструкцию механически соединяют с вибровозбудителем, который воздействует на нее с гармоническим возмущающим усилием, возбуждающим колебания. Частоту возмущающего усилия изменяют, добиваясь чтобы сдвиг фаз перемещения колеблющейся части конструкции относительно возмущающего усилия был равен 90°. Резонансную частоту конструкции определяют как частоту возмущающего усилия, при которой сдвиг фаз перемещения колеблющейся части конструкции относительно возмущающего усилия равен 90°.

Недостатком описанного способа является то, что для измерения резонансной частоты конструкции необходимо специальное оборудование: вибровозбудитель и приспособления для соединения вибровозбудителя с испытуемой конструкцией.

Предлагаемый способ позволяет исключить применение специального оборудования при измерении резонансной частоты колебаний конструкции испытательных стендов, имитирующих инерционность объекта управления и упругость крепления привода в изделии.

Способ заключается в следующем. В качестве вибровозбудителя используют испытуемый привод. Привод устанавливают в стенд, на вход привода подают гармонический управляющий сигнал. Частоту управляющего сигнала изменяют, добиваясь, чтобы сдвиг фаз колебаний инерционной нагрузки в системе координат неподвижного основания стенда относительно колебаний выходного звена привода в системе координат корпуса привода был равен 90°. Резонансную частоту стенда определяют как частоту управляющего сигнала, при которой фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода равен 90°.

Измерение резонансной частоты стенда по предложенному способу представляет собой процесс последовательного подбора частоты управляющего сигнала, при котором фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода был бы равен 90°. Исключить процесс подбора и тем самым сократить трудоемкость измерений можно, если при изменении частоты управляющего сигнала в окрестности резонансной частоты измерить фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний штока φk при разных частотах управляющего сигнала ωk, где k - порядковый номер измерения, k≥2. В этом случае резонансная частота может быть определена как ωр=1/Т, где Т - постоянная времени, полученная путем аппроксимации значений φkk) фазовой частотной функцией колебательного звена второго порядка.

Для пояснения способа на чертеже (фиг. 1) приведена принципиальная схема стенда с установленным приводом поступательного движения. На чертеже элементы конструкции стенда, имитирующие упругость крепления привода в изделии, условно показаны в виде упругого элемента 1, один конец которого зафиксирован, а второй - механически связан с корпусом привода 2. В процессе работы привода выходное звено (шток) 3 совершает возвратно-поступательное движение, перемещая инерционную нагрузку 4, имитирующую инерционность объекта управления. Инерционная нагрузка схематично изображена в виде приведенной к выходному звену привода и жестко связанной с ним массы.

На практике масса привода мала по сравнению с приведенной массой нагрузки, ей можно пренебречь, тогда движение инерционной нагрузки описывается уравнением:

где mH - приведенная к выходному звену привода масса инерционной нагрузки;

xH - перемещение инерционной нагрузки относительно неподвижного основания (перемещение инерционной нагрузки в системе координат неподвижного основания стенда);

ƒ - условный, приведенный к выходному звену привода коэффициент сил трения в конструкции стенда;

СKP - жесткость элементов крепления привода в стенде;

xПК - перемещение выходного звена привода относительно его корпуса (перемещение выходного звена в системе координат корпуса привода).

Уравнение (1) соответствует форме записи уравнения движения массы на упругом подвесе при вынужденных колебаниях системы:

где F - возмущающее усилие.

В уравнении (1) роль возмущающей силы F играет фиктивная сила Fф=СхПК, фаза которой соответствует фазе перемещения выходного звена привода относительно его корпуса. Таким образом, резонансная частота стенда может быть определена как частота, при которой фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода равен 90°.

Колебания инерционной нагрузки в соответствии с уравнением (1) можно описать передаточной функцией колебательного звена второго порядка:

где ХH, ХПК - изображения по Лапласу соответственно перемещения инерционной нагрузки относительно неподвижного основания и перемещения выходного звена привода относительно корпуса;

К=1 - передаточный коэффициент;

- постоянная времени;

s - переменная преобразования Лапласа;

- коэффициент демпфирования.

Для колебательного звена второго порядка резонансная частота определяется как

а фазовый сдвиг описывается выражением

Аппроксимируя значения фазового сдвига колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний штока при разных частотах управляющего сигнала фазовой частотной функцией (5), можно определить постоянную времени Т и вычислить резонансную частоту стенда ωр по выражению (4).

На фиг. 2 в виде графиков проиллюстрированы результаты измерения по предлагаемому способу резонансной частоты стенда, рассматриваемого типа. Точками показаны результаты измерения фазового сдвига φk колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода при частотах управляющего сигнала ωk, где k - номер измерения; результат измерений резонансной частоты стенда путем подбора частоты управляющего сигнала, при которой фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода равен 90°, ωр=113,73 рад/с; а также график фазовой частотной функции (5), аппроксимирующей результаты измерения φkk). Результат расчета резонансной частоты по формуле (4) ωр=113,83 рад/с. Расхождение результатов измерений не превышает 0,09%, что свидетельствует о практическом совпадении результатов измерений.

1. Способ измерения резонансной частоты стенда, имитирующего инерционную нагрузку и упругость узлов крепления привода в изделии, характеризующийся тем, что в стенд устанавливают испытуемый привод, на вход привода подают гармонический управляющий сигнал и определяют фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки в системе координат неподвижного основания стенда относительно колебаний выходного звена привода в системе координат корпуса привода, изменяют частоту управляющего сигнала, при этом резонансную частоту стенда определяют как частоту управляющего сигнала, при которой фазовый сдвиг колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний штока привода равен 90°.

2. Способ измерения резонансной частоты стенда по п. 1, отличающийся тем, что резонансную частоту стенда ωр определяют согласно выражению ωр=1/Т, где Т - постоянная времени, полученная путем аппроксимации значений фазового сдвига колебаний инерционной нагрузки относительно колебаний выходного звена привода при разных частотах управляющего сигнала фазовой частотной функцией колебательного звена второго порядка.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вибрационной технике. Вибратор содержит корпус и пьезоэлемент.

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к устройствам для измерения параметров датчиков ускорений в низкочастотном диапазоне. Стенд состоит из основания, выполненного с возможностью регулирования горизонтальности, подвижной системы в виде качающегося блока, установленного между двух вертикальных стоек, соединенных с основанием, и электронного блока, включающего датчик угла качания, многоканальный усилитель, АЦП и систему цифровой связи.

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

Изобретение относится к способам испытания элементов конструкции на вибростенде и может быть использовано при усталостных испытаниях или при сравнительной диагностике элементов конструкции.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для тестирования конструкций, в частности венца фюзеляжа с продольной и окружной кривизной.

Изобретение относится к устройству тестирования венца (10) фюзеляжа, например, летательного аппарата с продольной и окружной кривизной, содержащему набор средств (80) приложения сил к венцу фюзеляжа.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний резьбовых соединений и механизированного инструмента для затяжки резьб. .

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к способам проведения однонаправленных испытаний на усталость динамическим способом для определения предела выносливости или механического ресурса консольных конструкций балочного типа и деталей.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности, к способам проведения однонаправленных испытаний на выносливость динамическим способом консольных конструкций типа лопасти или удлиненного стержня.

Изобретение относится к области измерительной техники. Заявленный способ индикации резонансных частот включает следующие этапы: закрепляют объект контроля на подвижной части вибростенда, которая приводится в колебательное движение с переменной частотой, и направляют на него излучение от источника света, причем на объект контроля направляют излучение от трех источников света: красного, синего и зеленого, с образованием при их смешении белого света, которым освещается объект контроля, при этом один источник света, например зеленый, подключают к источнику постоянного тока, а на остальные источники света подают стробирующие импульсы, затем, изменяя частоту вибрации подвижной части вибростенда, визуально фиксируют момент резонанса по появлению на объекте контроля разноцветных полос.

Изобретение относится к измерительной технике. Способ измерения добротности резонансного контура заключается в возбуждении колебаний за счет положительной обратной связи в контуре, стабилизации этих колебаний за счет введения отрицательной обратной связи по их амплитуде с помощью схемы автоматического регулирования усиления с источником опорного сигнала.

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для высокоточного определения резонансной частоты с использованием цифровых методов обработки сигналов, а также определения величин, которые функционально связаны с резонансной частотой резонаторов, входящих в состав радиочастотных датчиков и применяемых в различных областях техники и научных исследованиях.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для контроля качества микромеханических элементов. Устройство измерения резонансных частот и добротности подвижных элементов микромеханических устройств включает в себя генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд, на подвижной части которого закрепляется исследуемый МЭМС, источник излучения.

Использование: для контроля добротности пьезорезонагоров. Сущность: возбуждают колебания пьезорезонатора в области резонанса путем воздействия на него электрическим синусоидальным напряжением с переменной частотой, одновременно выделяют активную составляющую проводимости и выполняют ее дифференцирование, на частотной характеристике производной от активной составляющей проводимости измеряют значение производной на частоте максимума, измеряют частоту максимума производной от активной составляющей проводимости и значение активной составляющей проводимости на частоте максимума производной, после чего вычисляют величину добротности в соответствии с определенным математическим выражением.

Изобретение относится к измерительной технике. .

Изобретение относится к энергомашиностроению и может быть использовано при прочностной аэродинамической доводке осевых турбин и компрессоров, а также при создании систем диагностики осевых турбомашин в авиации и энергомашиностроении.

Изобретение относится к области приборостроения и может быть использовано для оценки акустики объемных помещений. .

Изобретение относится к авиадвигателестроению и может быть использовано при диагностике колебаний вращающихся лопаток ротора турбомашин. .
Наверх