Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия. Сущность: на основании через вибродемпфирующую прокладку закрепляют жесткую переборку, на которой устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, при этом один объект устанавливают на штатных виброизоляторах, а другой – на исследуемой многомассовой системе виброизоляции, включающей в себя виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту. На жесткой переборке закрепляют датчик уровня вибрации, который соединяют с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок. Записывают осциллограммы свободных колебаний и определяют логарифмический коэффициент затухания δ₁ колебательной системы по следующей зависимости:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции. Для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание стенда размещают на вибродемпфирующей платформе посредством, по крайней мере трех, демпфирующих элементов. Технический результат: расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта. 6 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции, заключающийся в том, что на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции, и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик по патенту РФ №2335747, G01M 7/08, G01N 3/313 (прототип).

Недостатком прототипа является сравнительно невысокие возможности и точность для исследования систем, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.

Технически достижимый результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.

Это достигается тем, что в способе испытаний многомассовых систем виброизоляции, содержащим основание, на котором закреплена жесткая переборка с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции, и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик, на основании через вибродемпфирующую прокладку закреплена жесткая переборка, на которой установлено два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора летательных аппаратов, при этом один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор - на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например в виде пластин из полиуретана, при этом на жесткой переборке закреплен датчик уровня вибрации, который соединен с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, и определяют логарифмический коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы по следующей зависимости:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции, а для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание стенда размещают на вибродемпфирующей платформе посредством, по крайней мере трех, демпфирующих элементов.

На фиг. 1 представлен общий вид стенда для испытаний многомассовых систем виброизоляции, на фиг. 2 - его принципиальная схема, на фиг. 3 - математическая модель системы «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции», на фиг. 4 - динамические характеристики системы - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ - TW от частоты р [сек^-1]) «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции» при следующих переменных параметрах упругодемпфирующей промежуточной плиты (позиция 5): P₁ - вес плиты от 50 до 150 кГс); на фиг. 5 - характеристики логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, на фиг. 6 - вариант демпфирующего элемента 14, размещенного между основанием 12 стенда и вибродемпфирующей платформой 13.

Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции (фиг. 1) состоит из основания 12, на котором установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора 1 и 2 для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 2) установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например в виде пластин из полиуретана, которые также как и штатные резиновые виброизоляторы 7 компрессора 1 установлены на жесткой переборке 8, которая через вибродемпфирующую прокладку 11 установлена на основании 12. На фиг. 3 показана математическая модель двухмассовой системы «компрессор 2 на промежуточной плите 4 с виброизоляторами 5 и 6», где

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты 4 и ее масса,

где c₂ и m₂ - соответственно жесткость виброизоляторов 5 и масса компрессора 2,

h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы следующей зависимостью (1):

На жесткой переборке 8, между компрессорами 1 и 2, закреплен вибродатчик 3, сигнал с которого поступает на усилитель 10 и, затем на регистрирующую колебания, аппаратуру 9, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот (Гц): 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции работает следующим образом.

Сначала включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1 и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2 и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (на чертеже не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).

На основании 12 через вибродемпфирующую прокладку 11 закрепляют жесткую переборку 8, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора 1 и 2 для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 1 и 2) устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например в виде пластин из полиуретана. На жесткой переборке 8 закрепляют датчик уровня вибрации 3, который соединяют с усилителем 10 и спектрометром 9.

Затем включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1, и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2, и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того, чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (на чертеже не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).

Возможен вариант (фиг. 2), когда для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание 12 стенда размещают на вибродемпфирующей платформе 13 посредством, по крайней мере трех, демпфирующих элементов 14 (фиг. 6).

На фиг. 6 приведена схема демпфирующего элемента 14, размещенного между основанием 12 стенда и вибродемпфирующей платформой 13.

Каждый из демпфирующих элементов 14 (фиг. 6) выполнен в виде демпфирующего сетчатого пакета, содержащего упругую втулку 15 с центральным отверстием 29, которая расположена в центральной части пакета, и жестко связана с центральной пластиной 26, разделяющей демпфирующий сетчатый пакет на две идентичные части, расположенные оппозитно друг другу: соответственно верхний 21 и нижний 22 сетчатые упругие элементы.

На центральной пластине 26 закреплены опорные кольца 25 и 23, при этом верхний 21 сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой 19 сетчатого пакета, а нижний 22 сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой 27 пакета.

При этом в верхнем сетчатом упругом элементе 21, в его центре, осесимметрично упругой втулке 15 расположен верхний демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней гильзы 18, жестко соединенной с крышкой 19, и нижней гильзы 17, жестко соединенной с центральной пластиной 26, при этом гильзы 17 и 18 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 15 размещена в них коаксиально и с зазором.

В нижнем сетчатом упругом элементе 22, в его центре, осесимметрично упругой втулке 15 расположен нижний демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней гильзы 28, жестко соединенной с нижней нажимной шайбой 27, и верхней гильзы 24, жестко соединенной с центральной пластиной 26, при этом гильзы 24 и 28 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 15 размещена в них коаксиально и с зазором 16.

Плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Упругие сетчатые элементы 21 и 22 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Демпфирующий сетчатый пакет работает следующим образом.

При колебаниях основания 12 стенда упругие сетчатые элементы 21 и 22 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. При этом с помощью датчика 3 снимаются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) всей многомассовой системы виброизоляции (фиг. 4) и делаются выводы по демпфирующей способности исследуемого демпфирующего элемента 14 в совокупности с основанием 12 стенда, размещенного на вибродемпфирующей платформе 13.

Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции осуществляют следующим образом.

На основании через вибродемпфирующую прокладку закрепляют жесткую переборку, на которой устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, при этом один объект устанавливают на штатных виброизоляторах, а другой - на исследуемой многомассовой системе виброизоляции, включающей в себя виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту, при этом на жесткой переборке закрепляют датчик уровня вибрации, который соединяют с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок, при этом записывают осциллограммы свободных колебаний и определяют логарифмический коэффициент затухания δ₁ колебательной системы по следующей зависимости:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции, отличающийся тем, что для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание стенда размещают на вибродемпфирующей платформе посредством, по крайней мере трех, демпфирующих элементов.

Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции, заключающийся в том, что на основании через вибродемпфирующую прокладку закрепляют жесткую переборку, на которой устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, при этом один объект устанавливают на штатных виброизоляторах, а другой - на исследуемой многомассовой системе виброизоляции, включающей в себя виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту, при этом на жесткой переборке закрепляют датчик уровня вибрации, который соединяют с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок, при этом записывают осциллограммы свободных колебаний и определяют логарифмический коэффициент затухания δ₁ колебательной системы по следующей зависимости:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции, отличающийся тем, что для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание стенда размещают на вибродемпфирующей платформе посредством, по крайней мере трех, демпфирующих элементов.