CS207537B1 - Pneumatický vibrátor pro rozkmitávání konstrukční součásti - Google Patents

Description

Vynález se týká pneumatického vibrátoru pro rozkmitávání konstrukční součásti, zejména však vrtulového listu při únavových rezonančních zkouškách.

Únavové rezonanční zkoušky se provádějí u vybraného souboru vyrobených vrtulových listů v souvislosti se zjišíováním podkledů pro určení životnosti při vysokooyklovém zatěžování a pro průběžnou kontrolu kvality při sériové výrobě. Při provádění těchto zkoušek je třeba vrtulový list rozkmitat do značných výchylek působením elektrodynamického, mechanického nebo pneumatického vibrátoru s využitím rezonančního jevu. Pro daný účel se zejména dobře užívají vibrátory pneumatické. Výhodou pneumatických vibrátorů je jednoduchost jejich konstrukce a provozní spolehlivost. Zkoušená konstrukční součást není ovlivňována přídavnou tuhostí a ve většině případů ani přídavnou hmotností. Pneumatickými vibrátory lze vybudit v podstatě všechny významné vlastní tvary kmitů konzolového i volného nosníku, pokud mé dostatečně malé tlumení.

Dosud známé typy pneumatických vibrátorů rozkmitávají zkoušenou konstrukční součást pulsujícím proudem vzduchu.nebo jiného vhodného tlakového média. Zkoušená konstrukční součást je upnuta svým nekmitajícím koncem v držáku, případně je ve svých nekmitajících částech podepřena nebo zavěšena. Na vhodné ofukovaná místo kmitající části je přiváděn pulsující proud tlakového média z trysky, uchycené pevně v základně zkušebního zařízení.

207 537

207 537

Pulsujíc! proud se vytváří přerušováním proudu tlakového média před vstupem do trysky. Zpravidla ee používá rotační clona.

Nevýhodou známých typů pneumatických vibrátorů, zejména při rozkmitávání vrtulového listu do velkých výchylek rozkmitů, je slábnutí silového impulsu proudu tlakového média se vzrůstající vzdáleností ofukovaného místa kmitající části rozkmitávaného vrtulového listu od vyústéní trysky tlakového média. Slábnutí je způsobeno jednak rozptylem tryskají čího proudu ještě před dopadem na ofvkované místo a jednak nedokonalým.využitím pohybové energie tlakového média, které po dopadu na ofukované místo odtéká ve směru převážně kolmém na směr pohybu rozkmitávaného vrtulového listu.

Uvedené nevýhody odstraňuje pneumatický vibrátor pro rozkmitávání konstrukční součásti, upnuté svou nekmitající částí v držáku, podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že proti trysce pro tlakové médium je na kmitající části konstrukční součásti připevněn převaděč silového impulsu tlakového média, provedený například jako obraceč proudu tlakového média. Obraceč mé na straně přivrácené k trysce vytvořenu miskovítou prohlubeň s hrotem nebo břitem, vyčnívajícím symetricky z jejího dna proti trysce, a ae stěnou plynule napojenou na hrot nebo na břit.

Podle jedné alternativy provedení je převaděč silového impulsu proveden jako nátrubek, připevněný jedním koncem na kmitající části konstrukční součásti souose s trubkovitým nástavcem trysky tlakového média, přičemž vnitřní plocha nátrubku je v axiálním směru tvarově shodná v odstupu pracovní mezery s vnějěí plochou trubkovitého nástavce.

Podle dalěi podstatné alternativy je přerušovač proudu tlakového média tvořen rotující clonou v podobě disku, otočně uloženého v utěsněné skříni, opatřené přívodním potrubím tlakového média a nejméně jedním průchozím otvorem ve stěně přivrácené k příslušné trysce, přičemž v disku je na roztečné kružnici proti příslušnému průchozímu otvoru vytvořen nejméně jeden rozváděči otvor pro průtok tlakového média do příslušné trysky.

Výhoda pneumatického vibrátoru podle vynálezu spočívá v tom, Se se převaděčem silového impulsu využije pro užitečné rozkmitávání konstrukční součásti podstatné část “pohybové energie, obsažené v tryskajícím proudu tlakového média. Přitom hmotnost použitého převaděče je zanedbatelná vzhledem k celkové hmotnosti rozkmitávané konstrukční součásti, takže v podstatě neovlivňuje její dynamické vlastnosti.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde znázorňuje obr. 1 v nárysném řezu pneumatický vibrátor s bubnovým diskem rotační clony přerušovače tlakového média a vrtulový list s obracečem proudu tlakového média, obr. 2 detail s obracečem proudu s rozdělovacím hrotem v nárysném řezu, obr. 3 axonometrický pohled na detail s obracečem proudu s rozdělovacím břitem, obr. 4 v nárysném řezu alternativu rotační clony s kotoučovým diskem a převaděč silového impulsu tvořený nátrubkem, obr. 5 v nárysném řezu detail trubkovitého nástavce trysky a převaděč silového impulsu tvořený pístem při konstrukční součásti vykmitnuté do horní úvrati a obr. 6 tentýž detail s konstrukční součástí

207 S3 v dolní úvrati.

Pneumatický vibrátor 1 sestává ze skříně 6, 16 s otočně uloženým diskem 2» 12» tryskou £ a převaděčem silového impulsu, tvořeným obracečem 14. nátrubkem 28 nebo pístem 34.

Pneumatický vibrátor 1 podle obr. 1 má k desce J připevněnu horizontální skříň 6 s bubnovým diskem 2, otočně uloženým v ložiskách 38 kolem horizontální osy a utěsněným na hřídelové straně těsněním 12. Ve válcové stěně f horizontální skříně 6 je upraven průchozí otvor 8, k němuž je z vnější strany připevněna tryska £, usměrňující proud tlakového média na hrot 12, vystupující ze středu miskovité prohlubně 24 obraceče 14. připevněného na ofukované mleto 2 kmitající části konstrukční součásti 2, například vrtulového listu, upnuté svou nekmitající částí v neznázorněném držáku.

Proti vstupu do trysky £ je na roztečné kružnici bubnového disku 2 upraven nejméně jeden rozváděči otvor 10, zužující se směrem k vstupu do trysky £. Uvnitř bubnového disku 2 je upraven uklidňovací prostor 11. krytý na otevřené straně horizontální skříně 6 víkem XI» do kterého zaúsluje potrubí-13 přívodu tlakového média z neznázorněného zdroje. Z víka 37 vystupuje do uklidňovaciho prostoru 11 uzavřené válcová přepážka 31 souoaá s bubnovým diskem 2 ^a opatřené v ose trysky £ vstupním otvorem 32 odpovídajícího velikostí a tva rem rozváděcimu otvoru 10. Přepážka 31 ohraničuje uzavřený prostor JO, ve kterém se otáčí bubnový disk 2·

Rozkmitávaná konstrukční youčást 2 je svou nekmitající částí upnuta, podepřena nebo zavěšena v neznázorněném držáku, podpěrách nebo závěsech. Trysk pulsujícího tlakového média, vystupující z trysky £ ve směru šipky, je přiváděn v podstatě kolmo na ofukované mís to 2 kmitající části konstrukční součásti 2, na kterém je připevněn obraceč 14 proudu tla kového média s miskovítou prohlubni 24 (obr. 2). Z jejího středu vyčnívá symetricky umístěný hrot 12» plynule napojený na stěny vybrání 25 miskovité prohlubně 24. jejíž tvar může být kruhový (obr. 1, obr. 2) nebo jinak vhodně aerodynamicky tvarovaný. V případech ne kruhového provedení hrot 12 přechází v břit 22 (obr. 3), který je plynule napojen na korýtka 26.

Pneumatický vibrátor podle obr. 4 mé k základní desce 36 připevněnu vertikální skříň 16 s přívodním potrubím 2J tlakového média v boku válcové stěny. Nahoře je vertikální skříň 16 uzavřena čelní stěnou 17, v níž je upraven průchozí otvor 18, rozšiřující se smě rem dovnitř, k němuž je připevněna tryska £ s trubkovitým nástavcem 33.

Uvnitř vertikální skříně 16 je vytvořen uklidňovací prostor 21. vymezený nahoře přepážkou £1, propojující válcovou stěnu vertikální skříně 16 se středovým ložiskovým tělěsem £J, uloženým v základní desce 36.

V ložiskovém tělese £J jsou uložena vertikální ložiska J2> ^v nichž je otočně uložen hřídel utěsněný těsněním £2 a nesoucí na svém horním konci kotoučový disk 12, otáčející se v uzavřeném prostoru 40, vymezeném přepážkou 41 a spodní stranou čelní stěny 17.

O 7 S 3 7

V kotoučovém disku 19 na roztečné kružnici v ose trysky £ je upraven nejméně jeden rozváděči otvor 22» odpovídající svou velikostí a tvarem příčného průřezu vstupní straně průchozího otvoru 18. V přepAce 41 je v ose trysky £ odpovídající otvor 42.

Na ofukovaném místě g (obr. 4) je připevněn svým jedním koncem válcový nátrubek 28 s vnitřní plochou 22» která je v axiálním směru nejméně v délce rovné rozkmitu kmitající části konstrukční součásti 2 tvarově shodná v odstupu pracovní mezery s vnější plochou trubkovitého nástavce 33. Druhý konec nátrubku 28 v horní úvrati kmitající části vytváří oproti ukončeni trubkovitého nástavce 3β odfukovací mezeru c pro únik tlakového média z vnitřního prostoru nátrubku 28.

Podle obr. 5 a obr. 6 je na ofukovaném místě konstrukční součásti 2 připevněn svým jedním koncem píst 34. který se při kmitání konstrukční součásti 2 zasunuje do trubkovitého nástavce 33 v délce rozkmitu a. Mezi druhým koncem pístu 34 a ukončením trubkovitého nástavce 33 je v horní úvrati konstrukční součásti 2 vytvořena odfukovací mezera b. Vnější plocha 35 pístu 34 je v axiálním směru nejméně v délce rovné rozkmitu a tvarově shodná v odstupu pracovní mezery s vnitřní plochou trubkovitého nástavce 33.

Při otáčení rotující clony, al již bubnového disku g nebo kotoučového disku 19. se periodicky otvírá a zavírá výtokové cesta tlakového média z uklidňovaclho prostoru 11. 21 do trysky £. Při otevřené výtokové cestě tryská proud tlakového média z trysky £ směrem šipky a nárazem na ofukované místo g vytváří silový impuls, jehož účinek pro rozkmitévání konstrukční součásti 2 se zesiluje převaděčem, který využívá pohybovou energii, obsaženou v proudu tlakového média, z velké části pro rozkmitévání. Účinnost převaděče silového impulsu je závislá ne tom, jak velké množství pohybové energie proudu tlakového média, dopadajícího na ofukované místo g, se podaří předat rozkmitávané konstrukční součásti 2. Podle vynálezu převaděč řeší problém dynamicky nebo quasistaticky.

U dynamického řešení převaděče obraceč 1£ proudu tlakového média rozráží hrotem lg nebo břitem 27 střed proudu, který vybráním 25 nebo korýtky 26 převádí k obvodu miskovité prohlubně 24. Proud se plynule obrací a po předání své dynamické energie konstrukční součásti 2 opouští obraceč 1£ vně a proti směru proudu, vystupujícímu z trysky 4, a rozptyluje se v prostoru.

Obraceč 14 s hrotem 15 se používá pro malé rozkmity a. Pro větší rozkmity a se používá obraceč 14 s břitem 2g, který se ori_ven.tuje tak, aby se střed proudu tlakového média při dopadu pohyboval po délce břitu 2g.

U quasistatického řešení převaděče se používá nátrubek 28 nebo píst 34. který se při kmitání konstrukční součásti 2 nasouvá nebo zasouvá do trubkovitého nástavce 33. Tlakové médium působí v těchto typech převaděčů obdobně jako v pístových strojích. Mezi trubkovitým nástavcem gg a nátrubkem 28 nebo pístem g£ musí být při vzájemném oscilačním pohybu dodržena vůle, aby nevznikaly ztráty třením. V horní úvrati konstrukční součásti 2 se nátrubek 28 vysune z trubkovitého nástavce gg, čímž vznikne odfukovací mezera c (obr. 4),

207 S37 kterou unikne z vnitřního pro6toru nátrubku 28 zbylé tlakové médium v době, kdy je proud tlakového média přerušen kotoučovým diskem 1£. Odfukovací mezera může být vytvořena také mezi vnitřní plochou 29 a koncem vnější plochy trubkovitého nástavce 33.

V alternativním provedení (obr. 5, obr. 6) je použit píst 34., který je pulsem tlakového média vytlačován z vnitřku trubkovitého nástavce 33 trysky £ ven až v horní úvrati konstrukční součásti 2 při rozkmitu a vytvoří odfukovou mezeru b. Při přerušení proudu tlakového média kotoučovým diskem 19 odfoukne zbylé tlakové médium z vnitřku trysky £ a do vzniklého podtlakového prostoru se opět zasune píst 34.

Po nastavení otáček rotujícího disku £, 19 tak, že frekvence přerušování proudu se rovná některé vlastní frekvenci vrtulového listu, nastane rezonance, při níž dynamické výchylky, způsobené silovým účinkem proudu tlakového média, jsou při obvyklé velikosti útlumu řádově větší, než statická výchylka, příslušná stejně velkému, ale neperiodickému, statickému, silovému účinku.

Pro zvýšení silového účinku pneumatického vibrátoru 1 na rozkmitávanou konstrukční součást 2 lze na skříň 6, 16 připevnit větší počet trysek £ a na konstrukční součást 2 připevnit jim příslušné převaděče 1£, 28, 3£. K těmto tryskám £ může být tlakové médium přiváděno rozváděcími otvory 10, 20, umístěnými na stejné roztečné kružnici nebo na různých roztečných kružnicích. Převaděče 1£, 28, 34 musí být umístěny se zřetelem na tvar kmitu, do něhož má'· být konstrukční součást 2 vybuzena, přičemž je nutno dbát správné fázové synchronizace. Pro dosažení tohoto požadavku lze převaděče 14, 28, 34 upevnit na libovolné straně rozkmitávané konstrukční součásti 2 s příslušným upravením velikosti a tvaru trysky £ a trubkovitého nástavce 33.

Velikost uklidňovacího prostoru 11. 21 se volí v závislosti na počtu a velikosti trysek 4.

Hmotnost převaděčů 14. 28, 34 je nutno volit co nejmenší vzhledem k hmotnosti rozkmitávané konstrukční součásti 2, aby nedošlo k nežádoucímu zkreslení rozložení dynamického namáhání konstrukční součásti 2.

Pneumatický vibrátor podle vynálezu je určen zejména pro rozkmitávání vrtulového listu při únavových rezonančních zkouškách.

Claims (7)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Pneumatický vibrátor pro rozkmitávání konstrukční součásti, upnuté svou nekmitající části v držáku, přičemž pneumatický vibrátor sestává z přerušovače proudu tlakového média a z trysky pro ně, vyznačený tím, že proti trysce (4) pro tlakové médium je na kmitající části konstrukční součásti (2) připevněn převaděč silového impulsu tlakového

   207 337 média, provedený například jako obraceδ (14) proudu tlakového média, nebo jako nátrubek (28) s trubkovitým nástavcem (33) trysky (4).
2. 2. Pneumatický vibrátor podle bodu 1, vyznačený tím, Se obraceč (14) proudu má na straně přivrácené k trysce (4) vytvořenu miskovitou prohlubeň (24) s hrotem (15) nebo s břitem (27), vyčnívajícím symetricky z jejího dna proti trysce (4), a se stěnou plynule napojenou na hrot (15) nebo na břit (27).
3. 3. Pneumatický vibrátor podle bodu 1, vyznačený tím, Se vnitřní plocha (29) nátrubku (28) je v axiálním směru tvarově shodná v odstupu pracovní mezery s vnějěi plochou trubkovitého nástavce (33) souose uspořádaného vzhledem k nátrubku (28).
4. 4. Pneumatický vibrátor podle bodů 1 až 3, vyznačený tim, Se přeruěovač proudu tlakového média je tvořen rotujíc! clonou v podobě disku (9, 19), otočně uloženého v utěsněné skříni (6, 16), opatřené přívodním potrubím (13, 23) tlakového média a nejméně jedním průchozím otvorem (8, 18) ve stěně (7, 17), přivrácené k příslušné trysce (4), přičemž v disku (9, 19) je na roztečné kružnici proti přlsluSnému průchozímu otvoru (8, 18) vytvořen nejméně jeden rozváděči otvor (10, 20) pro průtok tlakovového média do příslušné trysky (4).
5. 5. Pneumatický vibrátor podle bodu 4, vyznačený tím, Se rozváděči otvor (10, 20) v disku (9, 19) má alespoň ve své vstupní části vzhledem k směru pro proud tlakového média větěi plochu svého příčného řezu, než je plocha příčného řezu vyústěni tryslQr (4).
6. 6. Pneumatický vibrátor podle bodů 1 až 5, vyznačený tím, Se uvnitř skříně-(6, 16) je vytvořen uklidňovací prostor (11, 21).
7. 7. Pneumatický vibrátor podle bodů 1 až 6, vyznačený tím, že část disku (9, 19) s rozváděcím otvorem (10, 20) je ukryta v uzavřeném prostoru (30, $0),’ vymezeném stěnou (7,

   17) a přepážkou (31, 41), tvořící součást skříně (6, 16), a'opatřenou otvorem (32, 42) v ose vstupu tlakového média, vstupujícího do trysky (4).