RU123950U1 - Стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, исключающий влияние подвижных масс вибратора на определяемые характеристики - Google Patents

Abstract

Стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, исключающий влияние подвижных масс вибратора на определяемые характеристики, содержащий разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект специальных электродинамических вибростендов (ЭДВ), комплект переходных упругих элементов для соединения испытуемого объекта с подвижными частями вибраторов, специализированный управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, отличающийся тем, что содержит набор добавочных грузов для установки на подвижных частях вибраторов или дополнительный комплект ЭДВ с другими подвижными массами.

Description

Полезная модель относится к области испытательной техники, в частности, к частотным испытаниям механических конструкций, обеспечивает экспериментальное определение величин обобщенных масс и собственных частот используемых конструкций, свободных от влияния испытательного оборудования и может быть использована в машиностроении, ветроэнергетике и т.д.

Известные стенды частотных испытаний («Вибрации в технике», справочник в 6-ти томах под ред. М.Д.Генкина, Москва, «Машиностроение», 1981. том 5, стр.341…348) содержат устройство (силовую стойку, разгрузочную ферму) для размещения испытуемого объекта, устройство для мягкой подвески или стыковки испытуемого объекта с силовой стойкой, комплект специальных электродинамических вибростендов (ЭДВ), переходные упругие элементы для соединения испытуемого объекта с подвижными частями вибраторов ЭДВ, специализированный управляющий и измерительно-вычислительный комплекс (УИВК). Все данные признаки присутствуют (являются общими) и в предлагаемом техническом решении.

Недостатком принятых в качестве прототипов стендов является то, что определяемые на таких стендах динамические характеристики являются характеристиками системы, состоящей из испытуемого объекта, совокупности подвижных частей вибраторов и устройств, соединяющих объект испытаний с вибраторами, что особенно существенно для объектов малой массы.

Предлагаемым полезной моделью решается задача экспериментального определения динамических характеристик (собственных частот и обобщенных масс) собственно испытуемого объекта.

Для достижения названного технического результата стенд для определения частот и обобщенной массы испытываемого объекта, содержащий разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект специальных электродинамических вибростендов, комплект переходных упругих элементов для соединения испытуемого объекта с подвижными частями вибраторов ЭДВ, специализированный управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, доукомплектовывается набором добавочных грузов для установки на подвижных частях вибраторов или дополнительным комплектом ЭДВ с другими подвижными массами.

Отличительным признаком предлагаемого стенда является наличие в его составе набора добавочных грузов для установки на подвижных частях вибраторов или дополнительным комплектом ЭДВ с другими подвижными массами.

Благодаря наличию указанного отличительного признака в совокупности с известными приобретается возможность экспериментального определения величин собственных частот и обобщенных масс непосредственно испытуемого объекта, свободных от ошибок, вносимых испытательным оборудованием.

В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации, решений, содержащих аналогичные признаки, не обнаружено.

Таким образом, можно сделать заключение о том, что предложенный стенд неизвестен из уровня техники и, следовательно, соответствует критерию «патентоспособности».

Предложенное решение может найти применение везде, где требуется определение собственных частот колебаний и соответствующих им обобщенных масс, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость».

Общее устройство стенда поясняется на фиг.1 структурной схемой, где схематически показано устройство 1 для размещения испытуемого объекта 2 (силовая стойка или разгрузочная ферма), система мягкой подвески 3, электродинамические вибраторы 4 с усилителями мощности 5, специализированный управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, состоящий из системы управления возбуждением 6, генератора гармонических сигналов 7, система измерения и анализа 8, датчики первичной информации (акселерометры, датчики скоростей или перемещений с предусилителями) 9, упругие элементы 10 с крепежом для соединения испытуемого объекта с подвижными частями 11 вибраторов.

Работа стенда осуществляется следующим образом: испытуемый объект с помощью системы мягкой подвески подвешивают на разгрузочной ферме или с помощью технологического стыковочного приспособления жестко крепят на силовой стойке. Измеряют массы подвижных частей всех вибраторов, упругих элементов и крепежа, предназначенного для соединения каждого вибратора с испытуемым объектом. Для каждого вибратора определяют подвижную массу µ_i как сумму масс подвижной части, связанных с данным вибратором. В выбранных точках B_i(i==1,…n) к испытуемому объекту через упругие соединительные элементы подсоединяют вибраторы и датчики первичной информации, подключив их к системе измерения и анализа. Возбуждают испытываемый объект гармоническими силами с единой для всех вибраторов последовательно пошагово изменяемой частотой и постоянными для каждого вибратора амплитудами сил, измеряют отклики, определяют резонансные частоты f_r1 r-ого тона колебаний и соответствующие амплитуды колебаний точек возбуждения u_r1(B_i). По формуле

определяют обобщенные массы подвижных систем, отнесенные к выбранной точке возбуждения B. Отсоединяют вибраторы от испытываемой конструкции. Устанавливают на подвижных частях вибраторов дополнительные груза и в тех же точках подсоединяют вибраторы к испытуемой конструкции. Или в тех же точках испытуемой конструкции подсоединяют вибраторы с другими массами подвижных частей. Повторяют испытания и определяют резонансные частоты f_r2, амплитуды u_r2(B_i) и обобщенные массы подвижных частей

. Для каждого тона колебаний находят собственные частоты f_s и обобщенные массы m_s(B) испытываемого объекта, приведенные к выбранной точке возбуждения B, перемещение которой приняты за обобщенные координаты, как комбинацию резонансных частот f_r1 и f_r2 и амплитуд u_r1(B_i) и u_r2(B_i) по формулам:

,

В качестве иллюстрации рассмотрим испытания на предлагаемом стенде трапециевидной пластины переменной толщины со свободными краями (фиг.2), закрепленной по оси вращения. Масса пластины M=10,8 кг. Возбуждение осуществлялось последовательно с точки B (фиг.2) вибраторами с подвижными массами µ₁=0,44 кг. и µ₂=1,06 кг. Получены два первых тона колебаний с частотами f_r1 и f_r2 узловыми линиями I-I и II-II соответственно. По приведенным формулам для каждого тона колебаний рассчитаны обобщенные массы подвижных частей Δm_r1(B) и Δm_r2(B),

собственные частоты f_s и обобщенные массы пластины Δm_s(B), приведенным к точке возбуждения B. По полученным значениям Δm_s(B) по формуле

, где η_SS - расстояния от точки возбуждения до соответствующей узловой линии, рассчитаны величины C_S, являются обобщенными массами пластины, при выборе в качестве обощенных координат углов поворота пластины относительно узловых линий. Результаты приведены в таблице 1.

Таблица 1.
Параметр Тон колебаний S	fr1, Гц	fr2, Гц	fS, Гц	CS, кг·м
1	44,6	37.6	49,9	0,191
2	120,8	117,5	127,8	0,052

Claims (1)

1. Стенд для определения частот собственных колебаний и обобщенной массы испытываемого объекта, исключающий влияние подвижных масс вибратора на определяемые характеристики, содержащий разгрузочную ферму или силовую стойку, систему мягкой подвески или устройство для стыковки объекта испытаний с силовой стойкой, комплект специальных электродинамических вибростендов (ЭДВ), комплект переходных упругих элементов для соединения испытуемого объекта с подвижными частями вибраторов, специализированный управляющий и измерительно-вычислительный комплекс, отличающийся тем, что содержит набор добавочных грузов для установки на подвижных частях вибраторов или дополнительный комплект ЭДВ с другими подвижными массами.

   

Images