Устройство для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте

 

I =,.

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз . Советских

Социалистических

Республик

<»> 731338

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ey— (22) Заявлено 16.05.75 (21) 2135368/25-28 (51) М. Кл.

G 01 М 7/00

G 01 N 3/38

G 05 0 19/02 с присоединением заявки РЙ

Гасударственный комитет (23) Приоритет по делам изебретеннй и атхрытий

Опубликовано 30.04.80. Бюллетень Ле 16

Дата опубликования описания 05,05.80 (53) УДК

620.178.53+620. .178.311.5 (088.8) В. Л. Щавелев„А. И. Романов и Е. И. Федоткин (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

Ивановский энергетический институт им. В. И. Ленина (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИБРАЦИОННЫХ ИСПЫТАНИЙ ИЗДЕЛИЙ

НА РЕЗОНАНСНОЙ ЧАСТОТЕ

Изобретение относится к технике механических испытаний, а именно к устройствам для вибрационных NcllbITBHMH на резонансной частоте, и может быть использовано, например, в различных отраслях приборостроения, а также для исследования сопротивления усталости деталей машин и образцов материалов.

Известны устройства указанного назначения, работающие по принципу фаэовой подстройки частоты. задающего генератора, возбуждающего через усилитель мощности вибратор, содержащие фазовый детектор, сигнал которого, соответствующий сдвигу фаз между возбуждающим усилием и реакцией на последнее испытуемого изделия, подается на реверсивный электродвигатель, кинематически связанный с движком потенциометра блока подстройки частоты задающего генератора (1).

Однако такие устройства имеют недостаточные быстродействие и устойчивость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ус ройство для вибрационных испытаний изделий на резо. нансной частоте, реализующее автоколебательный режим возбуждения, содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусилитель и подключенные к нему цепь автоматической регулировки уровня возбуждения и цепь положительной обратной -связи, включающую широкополосный фазовращатель с ручной настройкой и фильтр (2).

Использование в данном устройстве фазовращателя с ручной настройкой обуславливает трудоемкость поддержания резонансного режима, в особенности в случае изменения резонансной частоты изделия в процессе испытания.

По этой же причине существенную часть времени испытания испытуемое изделие возбужс дается в нерезонансном режиме, что снижает точность испытания.

Цель изобретения — повышение точности испытания и уменьшение его трудоемкости.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено фазовым цетектором, один вход которого соединен со входом вибратора, а другой — с выходом предусилителя. и под73 1338

%0

55 ключсниым к выходу фазового дечектора исполни1ельным блоком управления фазовращателем.

Кроме того, устройство снабжено ограничителями амплитуды, включенными на входах фазового детектора.

Фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор, широкополосный фазорасщепитель и синусно- косинусный враив1кицийся транеформатор; статорные обмотки которого подключены к выходам фазорасщепителя через согласующие усилители, а исполни ель ный блок управления фазовращателем выполнен в виде последовательно включенных усилителя постоянного тока, электронного ключа и реверсивного электродвигателя, кинематически связанного с ротором вращающегося трансформатора.

На чертеже изображена блок-схема устройства для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте.

Устройство содержит электродинамический вибратор l, подвижная катушка которого соеди няется с испьпуемым изделием 2, на котором устанавливается виброизмерительный преобразователь 3, в частности акселерометр, одключенный к выходу последнего предусилитель 4, усит1итель 5 мощности, к которому подключен вибратор 1, и подключенные к предусилителю 4 цель положительной обратной связи и цепь автоматической регулировки уровня возбуждения. Цель положительной обратной связи содержит широкополосный фазовращатель 6, в состав которого входятпоследовательно включенные фазоинвертор 7, широкополосный фаэорасщепитель 8 и подключенный к выходам последнего через согласующие усилители 9 и 10 своими статорными обмотками (на чертеже не показаны) синуснокосинусный вращающийся трансформатор 11; регулируемый делитель 12 напряжения и усилитель 13, выход которого подключен ко входу усилителя 5 мощности. В цепь автоматической регулировки уровня входят усилители 14 и !5 переменного тока, детектор 16, дифференциальный усилитель 17 и регулируемый делитель 12 напряжения, который выполнен на основе полевого транзистора и является общим элементом для цепей автоматической регулировки уровня и положительной обратной связи.

Для автоматической регулировки фазы сигнала положительной обратной связи в устройство введены фазовый деаектор I8, один вход:которого1 соединен с выходом предусилителя 4 через ограничитель 19 амплитуды. а другой — со входом вибратора 1 через ограничитель 20 амплитуды, и исполнительный 6JIoK 21 управления фаэовраща1елем 6, вылол5

35 неннь1й в виде последовательно включенных усили1еля 22 постоянного тока, электронного ключа 23 и рсверсивно1.о электродвигагеля 24, кинематически связаннсго с ротором вращающегося трансформ;пора ) 1 через редуктор 25.

Резистор, включенный последовательно с подвижной катушкой вибратора 1, служит для съема входного сигнала вибратора I, подаваемого на фазовый детектор 18.

Работа устройсэва основана на использо-. вании фазового критерия резонанса. Так, если в качестве виброиэмерительного преобразователя 3 используется акселерометр, то фаза его сигнала при резонансе: опережает фазу возмущающей силы на 90 . В данном устройстве за сигнал возмущающей силы приняа входной сигнал вибратора 1. При отклонении разности фаз указанных сигналов от требуемой на выходе фазового детектора появляется сигнал рассогласования соответствующей величины и знака, который через усилитель 22 постоянного тока и ключ 23 управляет реверсивным электродвигателем 24. Последний поворачивает ротор вращающегося трансформатора 11, вследствие чего изменяется фаза сигнала положительной обратной связи, Это изменение происходит до тех пор, пока не установится требуемый сдвиг фаз. Для стабильной работы фазового детектора 18 необходимо его входные напряжения поддерживать на определенном уровне. Эту функцию выполняют ограничители 19 и 20 амплитуды. Устойчивость автоколебаний обеспечивается также благодаря наличию автоматического регулятора уровня.

Уменьшение трудоемкости и повышение точности, достигаемые--при использовании изобретения, позвбляют снизить стоимость испьпаний и повысить надежность изделий., Формула изобретения

1. Устройство для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте, содержащее усипитель мощности, подключенный к нему внрратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусилитель и подключенные к нему цепь автоматической! регулировки уровня возбуждения и цепь положительной обратной связи, включающую широкополосный фазовраиипель, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости испытаний, оно снабжено фаэовым де1сктором, один вход которого соединен со входом вибратора, а другой — с выходом предусилителя и подключенным к выходу фазового детектора исполнительным блоком управления фа зов ращателем.