Вибростенд

 

О П И С А Н И Е (734629 избы итиния

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 1 5.1 2.77 (2 I ) 2557 1 42/18-24 (Я ) ) Щ. Кл с присоединением заявки Ж о05 I3 15/00

Государстеенный комитет (23) Приоритет до делам изобретений и открытий

Опублнковано15.05.80. Бюллетень .%18 (53) УДК621.315 (088.8) Дата опубликования описания 17.05 .80

А. F Божко, В. И. Савченко, В. А. Пушня, E. А. Личкатый и B. А. Потиченко (72) Авторы изобретения

Институт проблем машиностроения АН УССР (? I ) Заявитель (54) ВИБРОСТЕНД

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на синусоидальные вибрации с фиксированной или плавно меняющейся частотой.

Известны вибростенды для проведения испытаний на фиксированных или плавно меняющихся частотах с устройствами коррекции часто тной характеристики вибратора и регуляторами амплитуды. параметра вибрации (1$ и J2) .

В рассмотренных устройствах расширение динамического диапазона регулирова ния и выравнивания частотной характеристики достигается с помощью либо регулятора амплитуды. параметра вибраций, либо корректирующих звеньев. Регуляторы амплитуды в зависимости от величины изменения входного сигнала и его частоты не позволяют поднимать завалы частотной характеристики до установленного уровня с одинаковой точностью. Корректирующие звенья позволяют поднимать завалы частотной характеристики, но сложны в наст

2 ройке и требуют знания частотной характеристики до испытаний, а при уходе резонансов объекта в процессе испытаний требуют перестройки. Кроме того, аппаратурная реализация таких устройств для широкого диапазона частот требует наличия большого числа фильтров и системы оперативного управления фильтрацией.

Из известных вибростендов наиболее близким по технической сущности является вибростенд, содержащий задающий генератор и последовательно связанные регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратор, вибрсхтреобразователь, усилитель, первый выпрямитель первый фильтр и элемент еревнении (3

Однако известный вибростенд характеризуется недостаточной точностью сглаживания частотной характеристики на различных уровнях динамическо""о диапазона, а также тем, что завалы частотной характеристики, обуславливаемые обратным влиянием испытуемого объекта, и завалы и затухание уровня частотной характеристи3 7346 ки, наблюдаемые после высокочастотного резонанса подвижной системы вибратора, выровнять с одинаковой точностью невозможно.

Бель изобретения - расширение области 5 применении вибростенда путем увеличения динамического диапазона изменения амплитуд вибраций и расширения работы вибростенда в область более высоких частот.

Поставленная цель достигается тем, 10 что вибростенд содержит последовательное соединенные второй выпрямитель и второй фильтр, а также преобразэватель частоты, ключ и третий фильтр, первый вход которого подключен к выходу задающего гене-15 ратора, к первому входу ключа и ко aõîдам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй вход - ко второму входу ключа, первому входу регулятора амплитуды колебаний и выходу элемента 20 сравнения, третий axon — к выходу преобразователя частоты и вторым входам первого и второго фильтров, а выход — к выходу ключа и второму входу регулятора амплитуды колебаний, а второй ахоп элемента сравнения соединен с выходом а рого фильтра.

На чертеже представлена схема вибростенда.

Вибростенд содержит задающий генера- З0 тор 1, ключ 2, регулятор 3 амплитуды колебаний, усилитель 4 мощности, в ;братор

5,вибропреобразователь 6, усилитель 7„ первый выпрямитель B, первый фильтр 9, элемент 10 сравнения, второй фильтр 11, 5 второй выпрямитель 12, преобразователь

13 частоты, третий фильтр 14.

Параллельно соединенные ключ 2 и третий фильтр 14 образуют корректирующую

40 цепь.

Ключ 8 служит для подключения в цепь вибростенда фильтра 14.

Фильтр 14 перестраивается по частоте управляющим напряжением преобразовате45 ля частоты и добротности напряжением с элемента сравнения. Выход корректирующей цепи соединен с входсм регулятора 3 амплитуды колебаний, выполненного на двухзатворном полевом транзисторе и из50 меняющего коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения цепи обратной связи. Регулятор 3 амплитуды колебаний последовательно соединен с усилителем 4 мощности и вибратором 5, 55

На столе вибратора 5 установлен вибрс преобразователь 6, преобразующий механи! ческие колебания стола в электрический сигнал, Выход вибропреобразователя 6

29 соединен с усилителем 7. Усиленный си нал с усилителя 7 поступает на вход выпрямителя 8. Выпрямленный сигнал сглаживается фильтром 9. Фильтр выполнен перестраиваемым, с целью исключения модуляции полезного сигнала управляющим напряжением. Выходной сигнал сглаживающего фильтра 9 поступает на первый вход элемента 10 сравнения, который осуществляет сравнение опорного сигнала с сигналсы обратной связи и разностный сигнал поступает на управляемый вход регулятора 3 амплитуды колебаний. Второй вход элемента 10 сравнения связан с последовательно соединенными выпрямителем 12 и сглаживающим фильтром 11. Эта цепь формирует опорное напряжение с выходного сигнала задающего генератора с последующим выпрямлением и согласованием. Кроме этого, сигнал с элемента сравнения 10 поступает íà вход перестраиваемого полосового фильтра 14, осуществляя изменение его добротности в зависимости от изменения амплитуды сигнала элемента сравнения. Элемент 10 сравнения соединен с управляющим входом ключа 2.

Преобразователь частоты формирует сигнал управления для перестраиваемых фильтров.

Устройство работает следующим образом.

Сигнал с задающего генератора 1 через управляющий ключ 2 поступает на ре- . гулятор 3 амплитудь1 колебаний. В момент включения частотная характеристика линейна,и управляющий ключ 2 находится в открытом состоянии. Рабочая точка регулятора смещена в нижнюю часть регулировочной характеристики. Сигнал с регулятора 3 амплитуды колебаний усиливается усилителем 4 мощности и прикладываем=я к вибратору 5, возбуждая в нем механические колебания с частотой входного сигнала и уровнем параметра вибраций, например ускорением, определяемым амплитудой входного сигнала и коэффипяентом передачи цепи обратной связи. Постоянная времени сглаживающего фильтра 9 изменяется пропорционально изменению управляющего напряжения формируемого преобразователя 13. Сигнал с сглаживающего фильтра

9 поступает на первый вход элемента 10 сравнения. На второй вход элемента сравнения поступает сигнал с задающего ге-. нератора 1 через выпрямитель 12 и сглаживающий фильтр 11. Постоянная времени сглаживающего фильтра 11 перестраивается также, как и фильтра 9. Таким образач, эта цепь формирует опорное напря734629 6 ов- ный подъем выходного сигнала отработает нт регулятор амплитуды колебаний. Управляющий ключ 2 перекпючае к:я в исходное состояние только в том случае, если уровень

Выходного сигнала превысит уровень, определенный начальным значением, В случае работы вибростенда в высокочастотной обт- ласти, где наблюдается затухание уровня частотной характеристики, включение

10 перестраиваемого полосового фильтра соответствует подъему входного сигнала регулятора 3 амплитуды копебаний, чем достигается расширение полосы воспроизводимых е- частот вибратором.

Использование в вибростенде управпяемой корректирующей цепи поэвопяет увеличить точность поддержания уровня амппитудно-частотной характеристики вибратора ат- и расширить диапазон работь вибратора в область более высоких частот, применение в регуляторе амплитуды полевого транзисн- тора (например М ОП-тетрода) обеспечивает увеличение динамического диапазона регупирования при высокой амплитудно-фазовой стабильности и хорошей согласовано- ности с другими блоками вибростейда,включение задающего генератора через выпряо- митепь и фильтр на вход устройства сравнения позволило получить опорный сигнал, зависимый от изменения входного сигнала, что исключает перестройку управляющего устройства и устройства сравнения. Это позволяет программно изменять уровень входного сигнала непосредственно с задающего генератора 1. жение, которое зависит от изменения ур ня сигнала задающего генератора. Эдеме сравнения 10 настроен так, что если вибратор работает на линейном участке характеристики, то разносный сигнал, получаемый на элементе сравнения и прикпадываемый к управлявшему входу регулятора 3,. и амплитуда колебаний соответс вует начальному положению рабочей точки регулятора. В случае работы вибратора на участке частотной характеристики,име щей пик ипи провал, изменится выходной сигнал вибропреобразоватепя 6 и соотве ственно выходной сигнал элемента сравн ния, который изменяет коэффициент усиления регулятора 3 амплитуды копебаний. Регулятор 3 амплитуды колебаний выпоп нен на двухзатворном полевом транзисторе, например МОП-тетроде. На первый з вор полевого транзистора поступает входной сигнал от задающего генератора 1, на второй — управляющий сигнал с эдеме та сравнения 10. Схема регулятора отли чается большим динамическим диапазоном рет4улирования и высокой амплитудно-фаэовой стабильностью. Высокое входное с противпение регулятора 3 амплитуды коп баний дает возможность хорошего согпас вания с другими узлами вибростенда. Одн ко при наличии гпубоких узкополосных за валов в частотной характеристике вибратора,особенно в зоне высоких частот, точность поддержания уровня выходного сигнала регулятором 3 заметно снижается.

Кроме того, после высокочастотного резонанса подвижной системы вибратора 5 уровень asaconmoro сигнала заметно, затухает при наличии нескольких завалов,обус ловленных конструктивными особенностя40 ми вибратора ипи обратным влиянием испытуемых объектов. Для значительно пучшего выравнивания частотной характеристики в перечисленных случаях введена корректирующая цепь. При работе на ли 45 нейном участке частотной характеристики или на подъемах управляющий ключ 2 на.ходится в исходном состоянии (замкнут) и корректирующая цепь отключена. Если вибратор работает на участке частотой характеристики, имеющей завал, что соответствует отрицатепьному сигналу с элемента 10 сравнения управпяющий ключ

2 разомкнут и перестраиваемый по частоте и доброчности попосовой фильтр 14 подключен. Фильтр 14 поднимает уровень входного сигнала, а поскольку рабочая точка регупятора выбрана в нижней части регупировочной характеристики, то возможФормула изобретения

1. Вибростенд, содержащий задающий генератор и поспедоватепьно связанные регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразоватепь, усилитель, первый выпрямитель, первый фильтр и элемент сравнении, о т и и ч аю шийся тем, что, с целью расширения области применения вибростенда, он с одержит последовательно соединенные второй выпрямитепь и второй фильтр, а также преобразователь частоты, ключ и трйтий фильтр, первый вход которого подключен к выходу задающего генератора, к первсыу входу ключа и ко входам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй axon — к второму входу ключа, первсму входу регулятора амплитуды колебаний и выходу эпемента сравнения, третий вход — к выходу преобразователя

Составитель Л. ЗЛаллагова

Редактор С. Патрушева Техред М. Петко Корректор Ю. Макаренко

Заказ 2218/9 Тираж 956 Подписное

БНИИН И Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент, г. У ot4.ул. Проектная, 4

7 73 ! частоты и вторым входам первого и вто,рого фильтра, а выход - к выходу ключа и .второму входу регулятора амплитуды, а второй вход элемента сравнения соединен с выходам второго фильтра.

2. Вибростенд по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что регулятор амплитуды выполнен на двухзатворном полевом транзисторе.

4629 8

Источники. информации, 1принятые во вниманио при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

No 319861, кл. Q 01 М 7/00, 1972.

2. Случайные колебания, под ред.

С. Кренделла. М., «Мир", 1967, с. 313-, 134.

3. Лепи 3. А., Репитц Ю. Механичес- кие испытания приборов и,аппаратов, М., 10 «Мир, 1976, с. 207-212 (прототип).