RU189575U1

RU189575U1 - EDUCATIONAL INSTALLATION FOR THE STUDY OF RADIAL OSCILLATIONS OF CYLINDRICAL SHELL

Info

Publication number: RU189575U1
Application number: RU2018144606U
Authority: RU
Inventors: Михаил Николаевич Ларин; Алексей Витальевич Солодовников; Юрий Гарьевич Беляев; Евгений Григорьевич Максименко; Артём Александрович Шалыго; Даниил Михайлович Рощупкин; Роман Алексеевич Ширяев; Андрей Сергеевич Воробьёв; Павел Андреевич Мягков; Роман Сергеевич Воробьёв
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2018-12-14
Publication date: 2019-05-28

Abstract

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для демонстрации радиальных колебаний цилиндрической оболочки.Изменяя местоположение дополнительной опоры 7 вдоль цилиндрической оболочки 1 и фиксируя относительно основания 4, получаем возможность исследовать влияние длины оболочки на частоты ее собственных радиальных колебаний за счет изменения внутреннего избыточного давления в корпусе с резиновой мембраной, облегающей торец цилиндрической оболочки 1 и реализующей закрепление от свободного до шарнирного опирания и жесткого защемления, демонстрируя возможности ухода от опасных резонансных режимов колебаний.Техническим результатом является возможность визуализации динамического поведения цилиндрической оболочки, которая испытывает радиальные колебания, а также влияние на частоты собственных колебаний длины оболочки и способов ухода от опасных резонансных режимов колебаний.The utility model relates to the means of training and can be used in the educational process to demonstrate the radial vibrations of the cylindrical shell. By changing the location of the additional support 7 along the cylindrical shell 1 and fixing it relative to the base 4, we are able to investigate the effect of the shell length on the frequencies of its own radial oscillations by changing internal overpressure in the housing with a rubber membrane, fitting the end of the cylindrical shell 1 and realizing fixing from th to the hinged support and rigid support, demonstrating the possibility of avoiding dangerous resonant modes kolebaniy.Tehnicheskim result is a visualization of the dynamic behavior of a cylindrical shell, which undergoes radial vibrations, and the influence on the natural frequency and the length of the sheath ways of avoiding dangerous resonant oscillation modes.

Description

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для демонстрации радиальных колебаний цилиндрической оболочки.The utility model relates to the means of learning and can be used in the educational process to demonstrate the radial vibrations of a cylindrical shell.

Известна учебная установка для изучения колебаний конструкции, содержащая подпружиненный груз, установленный на основании, средство задачи колебаний при его перемещении и средство регистрации параметров колебаний, груз состоит из нескольких вертикально расположенных и связанных между собой посредством упругих связей секций, каждая из которых имеет телескопические направляющие с площадками, при этом средство задачи колебаний выполнено в виде установленного на основании и жестко связанного с нижней секцией груза вибровозбудителя, а средство регистрации параметров колебаний состоит из установленных на площадках каждой секции вибродатчиков и связанных с ними интегрирующих усилителей (Авторское свидетельство СССР №1196942, 1985).A well-known educational installation for studying structure oscillations, containing a spring-loaded load, mounted on the base, means of the task of oscillations during its movement and means of registering the parameters of oscillations, the load consists of several sections vertically arranged and interconnected by means of elastic connections, each of which has telescopic guides with at that, the tool of the oscillation task is executed in the form of an exciter installed on the base and rigidly connected with the lower section of the load, and redstvo registration parameters oscillations consists of vibration sensors each section and associated integrating amplifier installed on platforms (USSR Author's Certificate №1196942, 1985).

Известна учебная установка для изучения колебаний диска, содержащая груз, вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, груз выполнен в виде металлического диска с постоянными толщиной и радиусом, неподвижно закрепленного на штоке, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлены кольцевой нагревательный элемент и вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний представляет собой песочные фигуры, образованные из тонкого слоя сухого песка на лицевой поверхности диска (Патент на полезную модель №167940, 2017).A well-known educational installation for studying disk vibrations, containing a load, a vibration exciter, a means of registering vibration parameters, the load is made in the form of a metal disk with constant thickness and radius fixedly mounted on the rod, on the bottom side, near the edge of which there is a ring heating element and the vibration exciter, the vibration parameter recording means is sand figures formed from a thin layer of dry sand on the front surface of the disk (Utility Model Patent 167 940, 2017).

Наиболее близким по технической сущности решением является учебная установка для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки, содержащая металлический груз с постоянными толщиной и радиусом, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлен вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, металлический груз выполнен в виде цилиндрической оболочки, жестко защемленной по краям в опорах, неподвижно закрепленных на основании, средство регистрации параметров колебаний, состоящее из осциллографа, частотомера, звукового генератора и вибропреобразователя, представляющего собой чувствительный элемент, состоящий из пьезоэлемента и инерционной массы, скрепленных клеем, помещенных в корпус с крышкой, а одна из опор снабжена штуцером, соединенным трубопроводом с системой наддува (Заявка №2018118868 опубликована 8.10.2018).The closest to the technical essence of the solution is the training unit for the study of radial vibrations of a cylindrical shell containing a metal load with constant thickness and radius, on the bottom side, near the edge of which there is a vibration exciter, a means of registering vibration parameters, the metal load is made in the form of a cylindrical shell rigidly clamped along the edges in the supports fixedly mounted on the base, a means of registering oscillation parameters, consisting of an oscilloscope, with a frequency a sound generator and a vibration transducer, which is a sensitive element consisting of a piezoelectric element and inertial mass, held together with glue, placed in a housing with a lid, and one of the supports is equipped with a nozzle connected by a pipeline to the pressurization system (Application No. 2014118868 published 8.10.2018).

Недостатком прототипа является невозможность исследовать влияние длины оболочки и внутреннего избыточного давления на частоты ее собственных радиальных колебаний.The disadvantage of the prototype is the inability to investigate the effect of shell length and internal overpressure on the frequencies of its own radial oscillations.

Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей при изучении особенностей динамического поведения цилиндрической оболочки, за счет исследования влияния длины оболочки и внутреннего избыточного давления на частоты ее собственных радиальных колебаний.The task of the utility model is to expand the visual possibilities when studying the characteristics of the dynamic behavior of a cylindrical shell, by studying the effect of the shell length and internal overpressure on the frequencies of its own radial oscillations.

Техническим результатом является возможность визуализации динамического поведения цилиндрической оболочки, которая испытывает радиальные колебания, а также влияние на частоты собственных колебаний длины оболочки и способов ухода от опасных резонансных режимов колебаний.The technical result is the ability to visualize the dynamic behavior of a cylindrical shell, which experiences radial oscillations, as well as an effect on the natural vibration frequencies of the shell length and ways to avoid dangerous resonant vibration modes.

Сущность полезной модели заключается в том, что в учебной установке для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки, содержащей металлический груз с постоянными толщиной и радиусом, выполненный в виде цилиндрической оболочки, жестко защемленной по краям в опорах, неподвижно закрепленных на основании, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлен вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, одна из опор снабжена штуцером, соединенным трубопроводом с системой наддува, она снабжена дополнительной опорой, зафиксированной на основании, размещенной между основными опорами с возможностью перемещения вдоль цилиндрической оболочки; закрепления от свободного до шарнирного опирания и жесткого защемления ее за счет резиновой мембраны, облегающей торец цилиндрической оболочки, соединенной трубопроводом с системой наддува.The essence of the utility model lies in the fact that in the training facility for the study of radial vibrations of a cylindrical shell containing a metal load with constant thickness and radius, made in the form of a cylindrical shell rigidly clamped at the edges in the supports fixedly mounted on the base, from the bottom the edge of which is with a gap; an exciter is installed; a means for registering oscillation parameters; one of the supports is provided with a nozzle connected by a pipeline to the pressurization system; a support fixed on a base placed between the main supports for movement along a cylindrical shell; fastening from free to hinged support and rigid pinching it by a rubber membrane, fitting the end of a cylindrical shell connected by a pipeline to the pressurization system.

Новизна заключаются в том, что она снабжена дополнительной опорой, зафиксированной на основании, размещенной между основными опорами с возможностью перемещения вдоль цилиндрической оболочки; закрепления от свободного до шарнирного опирания и жесткого защемления ее за счет резиновой мембраны, облегающей торец цилиндрической оболочки, соединенной трубопроводом с системой наддува.The novelty lies in the fact that it is equipped with an additional support fixed on the base placed between the main supports with the ability to move along the cylindrical shell; fastening from free to hinged support and rigid pinching it by a rubber membrane, fitting the end of a cylindrical shell connected by a pipeline to the pressurization system.

Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.Analysis of the known technical solutions (analogues) in the study area and related areas allows us to conclude that there are no signs in them that are similar to the salient distinctive features in the claimed device.

На фиг. 1 изображен общий вид учебной установки.FIG. 1 shows a general view of the training installation.

Учебная установка для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки содержит металлическую цилиндрическую оболочку 1 постоянной толщины и радиуса, жестко защемленную по краям в опорах 2 и 3, неподвижно закрепленных на основании 4. На основании 4, с нижней стороны оболочки 1, около края с зазором, установлен вибровозбудитель 5. Наддув цилиндрической оболочки 1 осуществляется через штуцер от системы наддува. Средство регистрации параметров колебаний включает в себя вибропреобразователь 6 и систему измерения.Training installation for the study of radial vibrations of a cylindrical shell contains a metal cylindrical shell 1 of constant thickness and radius rigidly clamped along the edges in supports 2 and 3 fixedly mounted on the base 4. On the base 4, on the lower side of the shell 1, near the edge with a gap, vibration exciter 5. The cylindrical shell 1 is pressurized through a nozzle from the pressurization system. The means for recording vibration parameters includes a vibration transducer 6 and a measurement system.

Дополнительная опора 7 размещена между основными опорами 2 и 3 с возможностью перемещения вдоль цилиндрической оболочки 1 и выполнена в виде корпуса с резиновой мембраной, облегающей торец цилиндрической оболочки 1, и фиксации на основании 4, соединенной трубопроводом с системой наддува.Additional support 7 is placed between the main supports 2 and 3 with the ability to move along the cylindrical shell 1 and is made in the form of a housing with a rubber membrane, fitting the end of the cylindrical shell 1, and fixing on the base 4, connected by a pipeline with a pressurization system.

Демонстрация колебаний радиальных колебаний цилиндрической оболочки на учебной установке производится следующим образом.Demonstration of oscillations of radial oscillations of a cylindrical shell on the training installation is as follows.

Переменный ток поступает в вибровозбудитель 5, который, в свою очередь, заставляет цилиндрическую оболочку 1 совершать вынужденные радиальные колебания. Резонанса колебаний цилиндрической оболочки 1 можно добиться путем плавного изменения частот вибровозбудителя 5, поддаваемой системой нагружения. Для регистрации колебаний цилиндрической оболочки 1 к ней необходимо приложить вибропреобразователь 6, перемещая его вдоль образующей оболочки 1 и в поперечном направлении, связанный с системой измерения.Alternating current enters the vibration exciter 5, which, in turn, causes the cylindrical shell 1 to perform forced radial oscillations. The resonance of oscillations of the cylindrical shell 1 can be achieved by smoothly changing the frequencies of the vibration exciter 5 supplied by the loading system. To register the oscillations of the cylindrical shell 1, it is necessary to attach a vibration transducer 6 to it, moving it along the generator of the shell 1 and in the transverse direction associated with the measurement system.

Для исследования влияния наддува оболочки 1 внутренним избыточным давлением добиваются произвольного резонансного режима.To study the effect of pressurization of the shell 1 by internal overpressure, an arbitrary resonant mode is obtained.

Изменяя местоположение дополнительной опоры 7 вдоль цилиндрической оболочки 1 и фиксируя относительно основания 4, получаем возможность исследовать влияние длины оболочки на частоты ее собственных радиальных колебаний за счет изменения внутреннего избыточного давления в корпусе с резиновой мембраной, облегающей торец цилиндрической оболочки 1 и реализующей закрепление от свободного до шарнирного опирания и жесткого защемления, демонстрируя возможности ухода от опасных резонансных режимов колебаний.By changing the location of the additional support 7 along the cylindrical shell 1 and fixing relative to the base 4, we are able to investigate the effect of the shell length on the frequencies of its own radial oscillations due to a change in the internal overpressure in the housing with a rubber membrane that fits the end face of the cylindrical shell 1 and implements the fixing from free to hinge support and hard pinching, demonstrating the possibility of avoiding dangerous resonant vibration modes.

Предлагаемая учебная установка позволяет доходчиво и наглядно показать особенности динамического поведения цилиндрической оболочки, которая испытывает радиальные колебания, а также влияние на частоты собственных колебаний длины оболочки и способов ухода от опасных резонансных режимов колебаний.The proposed training installation allows you to clearly and visually show the features of the dynamic behavior of a cylindrical shell, which is experiencing radial oscillations, as well as the effect on the natural vibration frequencies of the shell length and methods of avoiding dangerous resonant vibration modes.

Claims

A training facility for studying radial vibrations of a cylindrical shell containing a metallic load with constant thickness and radius, made in the form of a cylindrical shell rigidly clamped along the edges in supports fixedly mounted on the base, on the underside, around the edge of which there is a vibration exciter installed registration of vibration parameters, one of the supports is provided with a nozzle connected by a pipeline with a pressurization system, characterized in that it is provided with an additional support fixed on warping, located between the main supports to be movable along the cylindrical shell; fastening from free to hinged support and rigid pinching it by a rubber membrane, fitting the end of a cylindrical shell connected by a pipeline to the pressurization system.