Способ определения собственных частот колебаний объекта

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (и>672503 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 11.10.76 (2! ) 2410321/18-28 (51) М,К, G 01 Н 13/00 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

G 01М7/00

Государственный квинтет

СССР оо делам нэооретвннй н открытнй (53) УДК 620.178..53 (088.8) Опубликовано 05.07.79. Бюллетень № 25

Дата опубликования описания 10.07.79 (72) Авторы изобретения

В. А. Егоров, Б. Ф. Шорр и P. И. Исаев (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТОТ

КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТА

Изобретение относится к виброметри и, а именно к способам определения собственных частот и форм колебаний объектов и их элементов и может быть использовано, например, при исследовании роторов турбин.

Известен способ определения собственных частот колебаний объекта, заключающийся в том, что в исследуемом объекте возбуждают колебания переменной частоты при постоянном уровне возбуждающей силы с помощью электродинамического вибратора, измеряют реакцию объекта или его элемента виброизмерительным преобразователем и по ее изменению определяют собственные частоты колебаний объекта или его элемента (l j.

Однако при таком способе существенное влияние на точность определения собственной частоты оказывает присоединенная масса и жесткость подвижной системы вибратора.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения собственных частот колебаний объекта, заключающийся в том, что в объекте возбуждают колебания переменной частоты при постоянном уровне возбуждающей силы с помощью пьезоэлектрического вибратора, измеряют реакцию объекта или его элемента пьезоэлектрическим преобразователем ускорения и по ее изменению определяют собственные частоты колебаний (2).

По этому способу вибратор возбуждает колебания объекта в целом. Поэтому при определении собственных частот колебаний одного из элементов объекта со сложной разветвленной структурой, например ротора турбины, колебания будут возбуждаться тв во всех элементах объекта. Возбуждепныс в элементах колебания, уровень которых зависит от механических характеристик этих элементов, через механические связи оказывают влияние друг на друга, причем степень этого влияния зависит от многих факторов. Поэтому собственные частоты колебаний конкретного элемента могут быть опре делены лишь с незначительной степень о достоверности.

Уровень колебаний различных частей элемента зависит от места приложения возбуждающей силы и конструкции элемента.

Так например. у наиболее распространенного элемента, представляющего собой балку с одним защепленным концом, возбуждае672503

Формула изобретения трии распрсдслсния уров- Способ определения собственных частот длине элемента. Возбуж- колебаний объекта, заключающийся в том, "1енЯЯ частотУ 1зозбУ> I, lc- 30 что в объекте возоуждают колебания перепостоянный уровень воз- мснной частоты при постоянном уровне возрсдсляют собственного буждаюшей силы с помощью пьезоэлекэлечснта по измеренной трического вибратора, измеряют реакцию я, соответствующей мак- объекта или его элемента пьезоэлектричесв точке размещения пье- ким преобразователем и по ее изменению теля. Затем снижают уро- 35 определяют собственные частоты колеба:,î такого уровня, при ний, отличающийся тем, что, с целью повыфорчации оставался бы шения точности определения собственных очного определения соб- частот колебаний элементов объекта, имеюолебаний. 1цего сложную разветвленную структуру ьезотензопреобразовате- 40 объекта, пьезоэлектрический вибратор закстаточной степенью точ- репляют непосредственно на исследуемом ормации порядка 5.10 " элементе, возбуждают колебания, создаюх единиц, поэтому при щие деформации гюрядка 5 10 — 10 отния до уровня, обеспе- носительных единиц, а измерение реакции еформацию, уровень ко- производят по деформации в области ее удет настолько мал, что 45 максимальных уровней. ных элементов объекта, Источники информации, принятые во вниовлияние будут практи- мание при экспертизе

1. Бисплингхоф Р. Л,, Эшли Х. и Халуровень деформации в фиэн Р. А. Аэроупругость. М., «Иностр. элемента не зависит от лит»., 1958, с. 650 — 659.

50 и поэтому реакция эле- 2. Анализ и воспроизведение вибраций. определена на наиболее Часть 2, материалы семинара, ЛДНТП, Л.. гке. 1967, 74 — 78.

Составитель Ю. Грузов тор С. Головенко Техред О. Луговая Корректор Н. Горват

3878/42 Тираж 765 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

I ) 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., p,. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Редак

Заказ ч,ю в 1есте зашсilrieíèÿ, наибольший ) ровснь колебаний будет Ia свободном конце элемента, а наименьший — у защемленного. Поэтому и точность определения собственной частоты колебаний элемента будет зависеть от честа размещения вибро5 прсооразователя ускорения и от протяженности элемента. Это влияние особенно зачетiio при определении собственной формы колебаний элемента.

Цель изобретения — повышение точности определения собственных частот колеба- 10 ний элементов объекта, имеющего сложную разветвленную структуру.

Для этого пьезоэлектрический вибратор закрепляют непосредственно на исследуемом элементе, возбуждают колебания, создаюп ис деформации порядка 5 10 — 10 относительных единиц, а измерение реакций производят по деформации в области ее чаксичальных уровней.

Осуществляется способ следующим образом. >0

Пьезоэлектрический вибратор закрепляют на исследуемом элементе объекта. На этом же элементе размещают и пьезоэлектри 1еский тепзоизмерительный преооразователь (пьезотензопреобразователь), причем место размещения пьезотснзопреобразователя выбирают по результатам предварительного исследования чстодом голографической интсрферомс ней деформ а ци и Iio . да от вибратор и, из ния и поддерживая буждаюп сй силы, or. частоту колсбаний частоте возбуждсни симуму деформации зотензопреобразова вень возбуждения котором уровень де достаточным для т ственной частоты к

Современные п ли позволяют с дo ности изчерять деф !

О относительны. снижении возбужде чиваюгцего таку1о д лебаний элемсIITB б возбуждение оста;b а также их взаим чески отсутствовать

В то жс время различных частях его протяженности, vIc IITà может быть интересу1о1цсir учас

В случае необходимости, перемещая по элементу пьезотензопреобразователь и измеряя деформацию в различных точках, можно определить и собственную форму колебаний.

Если масса вибратора соизмерима с массой возбуждаемого элемента, т. е, если масса вибратора влияет на механические свойства элемента, изменяя его собственную частоту, точка закрепления вибратора должна быть перенесена таким образом, чтобы влияние массы вибратора на собственную частоту отсутствовала. Это нетрудно сделать, зная собственную форму колебаний.

Размещение вибратора на исследуемом элементе, возбуждение низкого уровня колебаний в элементе, обеспечивающего отсутствие взаимовлияния колебаний элементов друг на друга, а также измерение реакции объекта или элемента с помо1цью пьсзотензопреобразователя позволяют значительно повысить точность определения собственных частот колебаний, особенно для объектов со сложной разветвленной структурой.

Вместе с тем использование предлагаемого способа позволяет снизить уровень шума и снизить потребляемую мощность.