RU2775513C1

RU2775513C1 - Apparatus and method for determining the mechanical properties of a prototype

Info

Publication number: RU2775513C1
Application number: RU2021112350A
Authority: RU
Inventors: Андре Гарсия Лима СУЭТТИ
Original assignee: Тмд Фрикшн Сервисиз Гмбх
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2022-07-04

Abstract

FIELD: measuring equipment.

SUBSTANCE: invention relates to an apparatus and a method for determining the mechanical properties, e.g., the natural frequency or the natural oscillation mode of a prototype material with ferromagnetic components, in particular, a brake pad lining for an automobile. Provided is an electromagnetic actuator, in particular, an electric magnet, for acting on the prototype with the force of magnetic attraction so that said actuator pushes the prototype with force, and the prototype is put into oscillations, the spectrum whereof contains at least one prototype oscillation with the natural frequency.

EFFECT: creation of an apparatus and a method for determining the mechanical properties, e.g., the natural frequency or the natural oscillation mode of a prototype material with ferromagnetic components, enabling reliable and quick determination of the mechanical properties of the prototype.

17 cl, 3 dwg

Description

Изобретение касается устройства и способа для определения механических свойств, например, собственной частоты опытного образца, в частности тормозной накладки для автомобилей, согласно ограничительной части п.1 и п.12 формулы изобретения.The invention relates to a device and a method for determining the mechanical properties, for example, the natural frequency of a prototype, in particular a brake lining for cars, according to the restrictive part of claims 1 and 12 of the claims.

Механические свойства, такие как, например, собственная частота или модальное демпфирование какого-либо конструктивного элемента, используются, например, в рамках контроля качества при изготовлении конструктивных элементов, в частности в автомобильной области.Mechanical properties, such as, for example, natural frequency or modal damping of a structural element, are used, for example, as part of quality control in the manufacture of structural elements, in particular in the automotive field.

Конструктивные элементы, такие как, например, тормозная накладка автомобиля или другие части в конструкции автомобилей при изготовлении могут иметь недостатки, которые вызывают при эксплуатации нежелательные колебания, перегрузку и обусловленные этим шумовые показатели или дополнительный расход энергии. Такие колебания могут вызываться измененными физическими свойствами, геометрическими свойствами, дисбалансом во вращающихся частях, неравномерным трением, весом, влажностью или напряжением конструктивных элементов.Structural elements, such as, for example, the brake lining of a motor vehicle or other parts in the construction of motor vehicles, may have deficiencies during manufacture, which cause undesirable vibrations, overload and the resulting noise or additional energy consumption during operation. Such vibrations can be caused by altered physical properties, geometric properties, imbalances in rotating parts, uneven friction, weight, moisture, or structural stress.

В автомобильной промышленности одним из параметров качества тормозных накладок является сжимаемость. Однако испытание для измерения этого параметра часто является очень дорогим и трудоемким, так как его очень трудно имплементировать в большой производственной линии, в которой применяется основывающийся на выборках анализ сжатия.In the automotive industry, one of the quality parameters of brake linings is compressibility. However, a test to measure this parameter is often very expensive and time consuming since it is very difficult to implement in a large production line that uses sample-based compression analysis.

Обычно характеристика колебаний возбужденного опытного образца определяется по возникновению собственных колебаний при его собственных частотах. Эти собственные колебания могут иметь разные формы. Собственные частоты представляют собой характеристические значения системы или, соответственно, конструктивного элемента, то есть характерные для этого конструктивного элемента частоты. Для каждой из этих собственных частот есть соответствующая собственная форма, которая представляет собой ту деформацию, которую показывал бы анализируемый конструктивный элемент при колебании с этой частотой. По собственной частоте и собственной форме конструктивного элемента получают указание, как ведет себя какое-либо тело или какая-либо система при динамической нагрузке. С помощью модального анализа возникающая характеристика колебаний опытного образца может исследоваться и количественно оцениваться путем определения собственных частот и собственных форм. Результаты модального анализа, т.е. собственные значения, собственные частоты и собственные формы являются важными параметрами для расчета какой-либо структуры на динамические нагрузки. Основами модальной модели являются одна или несколько измеренных передаточных функций.Usually, the oscillation characteristic of an excited prototype is determined by the occurrence of natural oscillations at its natural frequencies. These natural vibrations can have different forms. Natural frequencies are the characteristic values of a system or, respectively, of a structural element, that is, the frequencies characteristic of this structural element. For each of these natural frequencies, there is a corresponding natural form, which represents the deformation that the analyzed structural element would show when vibrating at this frequency. According to the natural frequency and the natural shape of a structural element, an indication is obtained of how a body or a system behaves under dynamic loading. With modal analysis, the resulting oscillation characteristic of a prototype can be investigated and quantified by determining natural frequencies and natural shapes. Modal analysis results, i.e. eigenvalues, eigenfrequencies and eigenmodes are important parameters for designing any structure for dynamic loads. The bases of the modal model are one or more measured transfer functions.

При модальном анализе в некоторой точке исследуемого опытного образца передается сила, в другой точке измеряется ответный сигнал или, соответственно, реакция опытного образца, и отсюда рассчитывается передаточная функция. Путем определения передаточной функции в множестве точек опытного образца находятся так называемые модовые формы, т.е. формы колебаний. На основе этой информации может определяться характеристика колебаний опытного образца. Решающими факторами для количества и распределения собственных частот опытного образца являются геометрия и физические свойства материала, т.е. масса и жесткость или демпфирование.In modal analysis, a force is transmitted at some point of the test sample, and the response signal or reaction of the test sample is measured at another point, and the transfer function is calculated from there. By determining the transfer function in the set of points of the prototype, the so-called mode forms are found, i.e. waveforms. Based on this information, the oscillation characteristic of the prototype can be determined. The decisive factors for the number and distribution of natural frequencies of the prototype are the geometry and physical properties of the material, i.e. mass and stiffness or damping.

Для определения модальных параметров исследуемый опытный образец, как правило, возбуждается силовым толчком с помощью надлежащего источника возбуждения, например, импульсного молотка или электродинамического или, соответственно, гидравлического шейкера. Возбуждающая сила может измеряться пьезоэлектрическим датчиком силы. Одновременно регистрируются ответы структуры, например, с помощью датчиков ускорения, измерительных микрофонов или с помощью лазерных виброметров. Затем с использованием быстрого преобразования Фурье (FFT/FRF) рассчитываются частотные характеристики, или, соответственно, передаточная функция между возбуждением и ответом.In order to determine the modal parameters, the test piece under test is typically energized by a force push using an appropriate excitation source, such as a pulse hammer or an electrodynamic or hydraulic shaker, respectively. The driving force can be measured with a piezoelectric force sensor. At the same time, the responses of the structure are recorded, for example, using acceleration sensors, measuring microphones or using laser vibrometers. Then, using the Fast Fourier Transform (FFT/FRF), the frequency responses, or, respectively, the transfer function between excitation and response, are calculated.

При методе импульсного молотка возбуждение опытного образца посредством импульса достигается предпочтительно с помощью модального или импульсного молотка для определения передаточной функции. Импульсный молоток представляет собой оснащенный молоток для возбуждения опытного образца импульсом. Импульсный молоток может быть снабжен сенсором силы.In the impulse hammer method, excitation of the prototype by means of a pulse is preferably achieved using a modal or impulse hammer to determine the transfer function. The pulse hammer is a hammer equipped to excite the prototype with a pulse. The impact hammer can be equipped with a force sensor.

С помощью других установленных на опытном образце сенсоров может исследоваться передача этого импульса в опытном образце. Такие исследования позволяют делать заключения, например, о структурных или об акустических свойствах предмета. Этим методом могут устанавливаться дефекты материала внутри данного опытного образца, например, строительного или технического материала, и оцениваться их масштабы. В акустической измерительной технологии импульсные молотки используются для возбуждения корпусного шума.With the help of other sensors installed on the prototype, the transmission of this impulse in the prototype can be investigated. Such studies make it possible to draw conclusions, for example, about the structural or acoustic properties of an object. This method can establish material defects within a given prototype, for example, building or technical material, and evaluate their scale. In acoustic measurement technology, pulse hammers are used to excite structure-borne noise.

Для определения характеристики передачи определенных опытных образцов опытный образец возбуждается импульсным молотком с некоторым, как правило, известным благодаря сенсору силы, характером изменения силы. Датчиками корпусного шума может определяться колебание опытного образца, а микрофонами излучаемый воздушный шум. Из этих измеренных сигналов может рассчитываться характеристика передачи опытного образца.In order to determine the transmission characteristics of certain prototypes, the prototype is excited by an impulse hammer with a certain force pattern, usually known from a force sensor. Structure-borne noise sensors can determine the vibration of the prototype, and radiated airborne noise can be determined by microphones. From these measured signals, the transmission characteristic of the prototype can be calculated.

Идеальный силовой толчок является почти бесконечно коротким во времени и имеет бесконечную амплитуду, и дает таким образом постоянную спектральную плотность мощности по всем частотам.An ideal force pulse is almost infinitely short in time and has infinite amplitude, and thus gives a constant power spectral density over all frequencies.

Для оптимальных результатов опытный образец должен располагаться так, чтобы он мог свободно колебаться. Обычно он упруго подвешивается или располагается на мате из вспененного материала.For optimal results, the prototype should be positioned so that it can oscillate freely. It is usually resiliently suspended or placed on a foam mat.

Во избежание мешающих шумов, например, в автомобиле, применяются трудоемкие способы, так, например, у фрикционных тормозов в автомобилях, которые, как известно, склонны к тому, чтобы при приведении их в действие создавать неравномерным образом шумы, которые ощущаются человеком как неприятные. Если частота возникающих колебаний попадает в область собственных частот конструктивных элементов тормоза, или, соответственно, всей тормозной системы, имеющих большую площадь, они возбуждаются с колебаниями, имеющими возникающие на большой площади амплитуды перемещения, которые возникают при резонансных колебаниях в случае относительно малого демпфирования. Результирующие отсюда волны давления в окружающей атмосфере проникают в человеческий слух в виде мешающих шумов. В качестве ответной меры физические свойства, а также геометрия тормозной накладки, а также ее конструкция адаптируются так, чтобы возникновение нежелательных колебаний по возможности подавлялось. Однако это тоже реализуемо только с трудом, и даже тогда только не полностью.In order to avoid disturbing noises, for example in an automobile, laborious methods are used, such as, for example, friction brakes in automobiles, which, as is known, tend to produce uneven noises when actuated, which are perceived by a person as unpleasant. If the frequency of the resulting oscillations falls into the range of natural frequencies of the structural elements of the brake, or, accordingly, the entire braking system, having a large area, they are excited with oscillations that have displacement amplitudes that occur over a large area, which occur during resonant oscillations in the case of relatively small damping. The resulting pressure waves in the surrounding atmosphere penetrate the human ear in the form of interfering noise. As a countermeasure, the physical properties as well as the geometry of the brake lining as well as its design are adapted so that the occurrence of undesired vibrations is suppressed as much as possible. However, this too can be realized only with difficulty, and even then only not completely.

DE 199 03 757 A1 предлагает, например, чтобы энергия колебаний, которая передается при по меньшей мере одной вызванной трением частоте возбуждения фрикционного тормоза или, соответственно, сцепления в какой-либо конструктивный элемент тормоза или, соответственно, сцепления, преобразовывалась путем возбуждения по меньшей мере одного соединенного с конструктивным элементом резонатора, первая собственная частота которого настроена на частоту возбуждения, а площади которого недостаточно для атмосферной передачи шумов. Поэтому один из конструктивных элементов соединен по меньшей мере с одним резонатором, первая собственная частота которого настроена на вызванную трением частоту возбуждения системы тормоза или, соответственно, сцепления, и площадь которого недостаточна для атмосферной передачи шумов.DE 199 03 757 A1 proposes, for example, that the vibrational energy which is transmitted at at least one friction-induced excitation frequency of a friction brake or clutch into a component of the brake or clutch can be converted by excitation of at least one resonator connected to the structural element, the first natural frequency of which is tuned to the excitation frequency, and the area of \u200b\u200bwhich is not enough for atmospheric transmission of noise. Therefore, one of the structural elements is connected to at least one resonator, the first natural frequency of which is tuned to the friction-induced excitation frequency of the brake or clutch system, and whose area is insufficient for atmospheric transmission of noise.

Чтобы можно было обнаруживать колебания конструктивного элемента уже перед монтажом, например, в автомобиль, обычно применяются сенсоры колебаний. Для анализа опытного образца он, как правило, извлекается из промышленной производственной линии и только затем подвергается анализу. Из-за трудоемкого способа измерения происходит, таким образом, только выборочный контроль отдельных конструктивных элементов.In order to be able to detect vibrations of a structural element already before installation, for example in a car, vibration sensors are usually used. For analysis of a prototype, it is usually removed from an industrial production line and only then subjected to analysis. Due to the labor-intensive measurement process, only a selective inspection of the individual components is thus carried out.

Из DE 248 438 A1 известен, например, способ неразрушающей проверки дискообразных тел. Проверяемая заготовка приводится в колебания ударом о ее поверхность. С помощью датчика колебаний снимаются механические колебания заготовки и преобразуются в электрические сигналы колебаний. Эти электрические сигналы колебаний вводятся в прецизионный импульсный измеритель уровня шума. После многократного усиления и фильтрации создается оцениваемый по частоте сигнал переменного напряжения, а также эффективное значение постоянного напряжения, которые вводятся в схему аналитической обработки и подвергаются электронной аналитической обработке. Проверяемая заготовка расположена в настраивающихся при возбуждении колебаний узловых точках колебаний без демпфирования и без напряжения. Возбудитель колебаний может быть выполнен в виде тела маятника, имеющего заглубленный закаленный стальной шар, который совершает удар по поверхности заготовки, приводящий тело в свободно затухающие колебания и одновременно создающий звук.From DE 248 438 A1, for example, a method for non-destructive testing of disk-shaped bodies is known. The workpiece to be tested is brought into vibration by a blow against its surface. With the help of the vibration sensor, the mechanical vibrations of the workpiece are removed and converted into electrical vibration signals. These electrical vibration signals are fed into a precision impulse noise level meter. After multiple amplification and filtering, a frequency-estimated AC voltage signal is created, as well as the effective value of the DC voltage, which are introduced into the analytical processing circuit and subjected to electronic analytical processing. The workpiece to be tested is located in the nodal points of oscillations, which are tuned upon excitation of oscillations, without damping and without voltage. The oscillation exciter can be made in the form of a pendulum body having a deepened hardened steel ball that strikes the surface of the workpiece, bringing the body into freely damped oscillations and at the same time creating sound.

Из DE 10 2016 221 761 A1 известен способ и устройство для управления динамическими свойствами колеблющегося конструктивного элемента машины. Анализирующее устройство наблюдает за колебанием конструктивного элемента машины в реальном времени. Если динамические свойства конструктивного элемента машины ниже и близки к некоторому пороговому значению, анализирующее устройство в реальном времени дает указание на то, что колебание конструктивного элемента машины близко к пороговому значению. Анализирующее устройство получает динамические свойства конструктивного элемента машины на базе данных колебаний, которые ниже и близки к этому пороговому значению. Изменение динамических свойств влияет на близость колебания к этому пороговому значению.From DE 10 2016 221 761 A1 a method and apparatus for controlling the dynamic properties of an oscillating machine component is known. The analyzing device monitors the oscillation of the structural element of the machine in real time. If the dynamic properties of the machine structural element are lower and close to a certain threshold value, the real-time analysis device gives an indication that the oscillation of the machine structural element is close to the threshold value. The analyzing device derives the dynamic properties of the machine structural element from vibration data that are below and close to this threshold value. Changing the dynamic properties affects the proximity of the oscillation to this threshold value.

Из EP 0 906 560 B1 известен способ и устройство для неразрушающего определения жесткости, прочности и/или структурных свойств испытуемого объекта. Для этого этот испытуемый объект перемещается в испытательное устройство, имеющее поворотный кронштейн и имеющее боек. Посредством этого бойка испытуемый объект приводится в свободные вибрации, имеющие по меньшей мере одно собственное резонансное колебание, так что путем обнаружения вибраций могут обнаруживаться механические свойства испытуемого объекта.From EP 0 906 560 B1 a method and apparatus for non-destructive determination of the stiffness, strength and/or structural properties of a test object is known. To do this, this test object is moved into a test device that has a swivel arm and has a striker. By means of this striker, the test object is brought into free vibrations having at least one natural resonant vibration, so that by detecting the vibrations, the mechanical properties of the test object can be detected.

Наконец, из DE 10 2014 116 034 A1 известно устройство и способ для определения механических свойств мягкого на изгиб измеряемого объекта, которое имеет первое фиксирующее устройство, которым измеряемый объект может разъемно неподвижно фиксироваться в первом месте, а также второе фиксирующее устройство, которым измеряемый объект может разъемно неподвижно фиксироваться на стороне, противоположной его первой стороне. Первое фиксирующее устройство соединено с первым актуатором, с помощью которого на измеряемый объект могут передаваться механические возбуждения. Далее, устройство имеет блок управления для управления актуатором, а также оптическую сенсорную систему для сканирования трехмерной поверхности измеряемого объекта в фиксированном состоянии. Механические свойства измеряемого объекта находятся посредством модального анализа с помощью первого и второго блока аналитической обработки.Finally, DE 10 2014 116 034 A1 discloses a device and a method for determining the mechanical properties of a bending-soft object to be measured, which has a first locking device, with which the object to be measured can be releasably fixed in a first place, as well as a second locking device, with which the object to be measured can be releasably fixed on the side opposite to its first side. The first fixing device is connected to the first actuator, through which mechanical excitations can be transmitted to the measured object. Further, the device has a control unit for controlling the actuator, as well as an optical sensor system for scanning the three-dimensional surface of the measured object in a fixed state. The mechanical properties of the measured object are found through modal analysis using the first and second blocks of analytical processing.

Предпосылкой для выполнения модального анализа и следующего из него вывода собственных частот отдельных опытных образцов является, что опытный образец во время измерения находится в так называемом «состоянии свободного колебания». Это означает, что опытный образец динамически изолирован от физического окружения, и устраняется контакт опытного образца с другими поверхностями. В идеальном случае опытный образец должен находиться в так называемом «состоянии парения». Однако известные способы определения собственных частот предусматривают подвеску опытного образца посредством гибких проволок или нитей или укладывание опытного образца на, как правило, мягкие маты из вспененного материала, так что это «состояние парения» не достигается.The prerequisite for performing a modal analysis and the resulting derivation of the natural frequencies of the individual prototypes is that the prototype is in the so-called "free oscillation state" during the measurement. This means that the prototype is dynamically isolated from the physical environment, and contact of the prototype with other surfaces is eliminated. Ideally, the prototype should be in the so-called "hovering state". However, known methods for determining natural frequencies involve suspending the test piece by means of flexible wires or threads, or resting the test piece on generally soft foam mats so that this "hovering state" is not achieved.

Недостатком способов и устройств из уровня техники является, что из-за трудоемких способов измерения не может происходить проверка всех конструктивных элементов, например, в производственной линии. Происходит только анализ отдельных опытных образцов, которые, например, должны извлекаться из производственной линии для проверки. Поэтому этот способ проверки очень трудоемок и дает только выборочные точечные результаты.A disadvantage of the methods and devices of the prior art is that, due to labor-intensive measurement methods, it is not possible to check all structural elements, for example, in a production line. Only the analysis of individual prototypes takes place, which, for example, must be removed from the production line for verification. Therefore, this verification method is very laborious and gives only selective point results.

Также недостатком у способов и устройств из уровня техники является, что применяемые там измерительные устройства имеют подвижные конструктивные элементы, которые особенно подвержены неисправностям. В частности, известные ударные актуаторы используют магнитную систему, имеющую подвижные поршни.It is also a disadvantage with the methods and devices of the prior art that the measuring devices used there have movable structural elements, which are particularly susceptible to malfunctions. In particular, known impact actuators use a magnetic system having movable pistons.

Исходя из вышеописанных недостатков, в основе изобретения лежит задача, предложить устройство и способ для определения механических свойств, например, собственной частоты или собственной формы колебаний имеющего ферромагнитные компоненты материала опытного образца, которое делает возможным надежное и быстрое определение механических свойств опытного образца.Based on the disadvantages described above, the invention is based on the object of providing a device and method for determining the mechanical properties, for example, natural frequency or natural mode of vibration of a ferromagnetic material of a prototype, which makes it possible to reliably and quickly determine the mechanical properties of the prototype.

Эта задача решается с помощью устройства для определения механических свойств опытного образца по п.1 формулы изобретения и с помощью способа по п.12 формулы изобретения.This problem is solved using a device for determining the mechanical properties of a prototype according to claim 1 of the claims and using the method according to claim 12 of the claims.

Изобретение касается устройства для определения механических свойств, например, собственной частоты, модального демпфирования или собственной формы колебаний имеющего ферромагнитные компоненты материала опытного образца, в частности тормозной накладки для автомобиля.The invention relates to a device for determining mechanical properties, such as natural frequency, modal damping or natural mode of vibration of a prototype material having ferromagnetic components, in particular a brake lining for a motor vehicle.

В соответствии с изобретением предусмотрен электромагнитный актуатор, в частности электромагнит, для воздействия на опытный образец с силой магнитного притяжения, так что актуатор совершает силовой толчок опытного образца, и опытный образец приводится в колебания, спектр которых содержит по меньшей мере одно колебание опытного образца с собственной частотой.In accordance with the invention, an electromagnetic actuator, in particular an electromagnet, is provided for acting on a prototype with a magnetic attraction force, so that the actuator makes a force push of the prototype, and the prototype is driven into vibrations, the spectrum of which contains at least one vibration of the prototype with its own frequency.

Этот электромеханический актуатор воздействует на опытный образец с силой магнитного притяжения, так что он притягивается в направлении электромагнитного актуатора, когда сила магнитного притяжения имеет достаточную величину. Эта сила притяжения выбрана так, что опытный образец бьется об актуатор, так что на опытный образец действует силовой толчок, вследствие чего в опытный образец передаются механические возбуждения.This electromechanical actuator acts on the prototype with a magnetic attraction force, so that it is attracted towards the electromagnetic actuator when the magnetic attraction force is of sufficient magnitude. This attractive force is chosen so that the prototype hits the actuator, so that a force push acts on the prototype, as a result of which mechanical excitations are transferred to the prototype.

Продолжительность силы магнитного притяжения рассчитана таким образом, чтобы обычно лежащий на рабочем столе или на транспортерной ленте промышленной производственной линии или двигающийся опытный образец притягивался вверх к находящемуся над этим опытным образцом актуатору, так чтобы мог осуществляться силовой толчок.The duration of the magnetic attraction force is calculated in such a way that a prototype, usually lying on a work table or on a conveyor belt of an industrial production line, or moving, is attracted upwards to an actuator located above this prototype, so that a force push can be carried out.

Поэтому в момент силового толчка опытный образец находится в так называемом «состоянии парения», т.е. он динамически изолирован от физического окружения. Поэтому подвеска или демпфирование опытного образца посредством матов из вспененного материала или тому подобного, как известно из уровня техники, не является необходимым. Поэтому устройство может инсталлироваться в промышленные процессы, включающие в себя производственные линии, рабочие столы и т.д., так что сохраняются предпосылки состояния свободного колебания.Therefore, at the moment of the force push, the prototype is in the so-called "hovering state", i.e. it is dynamically isolated from the physical environment. Therefore, suspension or damping of the prototype by means of foam mats or the like, as is known in the art, is not necessary. Therefore, the device can be installed in industrial processes, including production lines, work tables, etc., so that the prerequisites of a state of free oscillation are maintained.

Так как это устройство, в противоположность известным ударным актуаторам, имеющим подвижные поршни, не имеет подвижных частей, получаются в целом более долгий срок службы устройства и, помимо этого, простая конструкция.Since this device, in contrast to known impact actuators having movable pistons, has no moving parts, a generally longer service life of the device and, in addition, a simple design are obtained.

Благодаря этому изобретению также можно выполнять испытание на собственную частоту, которое базируется на испытании методом модулярного анализа и быстро и экономично и особенно предпочтительно может имплементироваться в сто процентов промышленного производства конструктивных элементов, в частности тормозных накладок. Поэтому настоящее изобретение представляет собой существенный вклад в автоматизацию и стандартизацию модального испытания ферромагнитных опытных образцов. Ведь собственная частота или демпфирование опытных образцов могут применяться в ста процентах производимых частей вместо применения только в отдельных образцах.Thanks to this invention, it is also possible to carry out a natural frequency test, which is based on a modular analysis test, and can be quickly and economically and particularly preferably implemented in one hundred percent of the industrial production of structural components, in particular brake linings. Therefore, the present invention represents a significant contribution to the automation and standardization of modal testing of ferromagnetic prototypes. After all, the natural frequency or damping of prototypes can be applied in one hundred percent of the parts produced instead of being used only in individual samples.

Как упомянуто, может быть предусмотрен электромагнит для притягивания опытного образца. Применение электромагнита для возбуждения собственных частот в опытном образце предпочтительно, так как как его сила магнитного притяжения, так и длительность могут настраиваться таким образом, что хотя опытный образец и притягивается к активирующей головке, однако прилипания к электромагниту удается избежать, и возможно возбуждение в частотном диапазоне прибл. до 10 кГц. Также путем управления электромагнитом можно избежать многократного биения опытного образца об активирующую головку.As mentioned, an electromagnet may be provided to attract the prototype. The use of an electromagnet for excitation of natural frequencies in a prototype is preferable, since both its magnetic attraction strength and duration can be adjusted in such a way that although the prototype is attracted to the activating head, sticking to the electromagnet can be avoided, and excitation in the frequency range is possible approx. up to 10 kHz. Also, by controlling the electromagnet, repeated beating of the prototype against the activating head can be avoided.

Длительность соударения опытного образца с активирующей головкой сравнительно коротка и лежит в пределах сотых частей, или, соответственно, миллисекунд.The duration of the impact of the prototype with the activating head is relatively short and lies within hundredths, or, respectively, milliseconds.

По первому предпочтительному варианту осуществления изобретения в исходном состоянии актуатор расположен, вися напротив опытного образца, в частности посредством удерживающего устройства. Под исходным состоянием следует понимать, что на опытный образец не воздействует сила магнитного притяжения актуатора, так что он без помех опирается на подложку. Удерживающее устройство вместе с актуатором может особенно просто вставляться в существующую производственную линию для обеспечения качества, при этом оно, например, располагается на транспортировочном устройстве, в частности конвейерной ленте, таким образом, что расположенный при эксплуатации, в частности на удерживающем устройстве, вися над опытными образцами, актуатор делает возможным измерение всех проходящих через этот актуатор опытных образцов.According to the first preferred embodiment of the invention, in the initial state, the actuator is located, hanging against the prototype, in particular by means of a holding device. Under the initial state, it should be understood that the prototype is not affected by the force of the magnetic attraction of the actuator, so that it rests on the substrate without interference. The holding device together with the actuator can be particularly easily inserted into an existing production line for quality assurance, while it is, for example, located on a transport device, in particular a conveyor belt, in such a way that it is located in operation, in particular on a holding device, hanging over experimental samples, the actuator makes it possible to measure all prototypes passing through this actuator.

Так как актуатор расположен, вися, при контакте опытного образца с актуатором во время силового толчка имеют место свободные условия колебаний опытного образца. Ведь опытный образец в момент времени силового толчка приводится силой магнитного притяжения в состояние парения, так что не нужны никакие держатели, такие как упругие тросы, или маты из вспененного материала.Since the actuator is suspended, upon contact of the prototype with the actuator during the force push, there are free vibration conditions of the prototype. After all, the prototype at the time of the force push is brought by the force of magnetic attraction into a state of hover, so that no holders such as elastic cables or foam mats are needed.

По одному из предпочтительных вариантов изобретения актуатор удерживается на удерживающем устройстве посредством по меньшей мере одного демпфирующего элемента. Этот демпфирующий элемент может быть выполнен в виде подкладной шайбы, чтобы демпфировать создаваемые в устройстве колебания, так чтобы была обеспечена высокая стабильность устройства во время эксплуатации.According to one of the preferred variants of the invention, the actuator is held on the holding device by means of at least one damping element. This damping element can be in the form of a washer to dampen vibrations generated in the device, so that a high stability of the device during operation is ensured.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения предусмотрено транспортировочное устройство для транспортирования через устройство нескольких опытных образцов, расположенных друг за другом. Актуатор периодически воздействует на опытный образец с силой магнитного притяжения. Как упомянуто, удерживающее устройство может быть интегрировано в промышленную производственную линию. Обычно конструктивные элементы при изготовлении в промышленной производственной линии транспортируются, например, располагаясь на конвейерной ленте, лежа друг за другом, в частности для транспортировки от одного технологического шага к следующему. В конце технологического процесса или же для промежуточного анализа конструктивных элементов предлагаемое изобретением устройство может вставляться в эти производственные линии, чтобы обеспечивать анализ всех транспортируемых там конструктивных элементов.In another preferred embodiment of the invention, a transport device is provided for transporting a plurality of prototypes arranged one behind the other through the device. The actuator periodically acts on the prototype with a force of magnetic attraction. As mentioned, the holding device can be integrated into an industrial production line. Typically, the structural elements are transported during production in an industrial production line, for example, lying on a conveyor belt, lying one behind the other, in particular for transport from one technological step to the next. At the end of the production process or for intermediate analysis of structural elements, the device according to the invention can be inserted into these production lines in order to ensure the analysis of all structural elements transported there.

Когда какой-либо конструктивный элемент проходит через устройство, активируется актуатор, так что на конструктивный элемент действует сила магнитного притяжения, и он притягивается к актуатору для передачи силового толчка. Как правило, прочие конструктивные элементы в это время продолжают двигаться посредством транспортировочного устройства. После анализа опытного образца актуатор обесточивается, так что опытный образец снова падает обратно на транспортировочное устройство и продолжает транспортироваться.When any structural element passes through the device, the actuator is activated, so that the structural element is subjected to a magnetic attraction force, and it is attracted to the actuator to transmit a force impulse. As a rule, other structural elements at this time continue to move through the transport device. After analyzing the prototype, the actuator is de-energized so that the prototype falls back onto the transport device and continues to be transported.

Благодаря периодическому воздействию силы магнитного притяжения на опытные образцы они могут непрерывно продолжать двигаться посредством транспортировочного устройства. Предпосылкой для этого является, что расстояние между соседними опытными образцами выбрано таким образом, что возможен анализ всех опытных образцов, и не происходит столкновений между отдельными опытными образцами, когда через устройство уже проходит следующий опытный образец, хотя еще происходит анализ опытного образца.Due to the periodic effect of the force of magnetic attraction on the prototypes, they can continuously continue to move through the transport device. The prerequisite for this is that the distance between adjacent samples is chosen in such a way that analysis of all samples is possible, and no collisions between individual samples occur when the next sample is already passing through the device, although the analysis of the prototype is still in progress.

Во избежание ошибок измерения и помех при анализе транспортировочное устройство может быть изготовлено из неферромагнитного материала. Тем самым, в частности, предотвращается одновременное притягивание или, соответственно, подъем самих частей транспортировочного устройства, например, конвейерной ленты, при воздействии силы магнитного притяжения на опытный образец.To avoid measurement errors and interference during analysis, the transport device can be made of non-ferromagnetic material. In particular, this prevents the parts of the transport device themselves, such as a conveyor belt, from being simultaneously attracted or, respectively, lifted, when a magnetic attraction force is applied to the prototype.

По другому предпочтительному варианту осуществления изобретения актуатор имеет активирующую головку для передачи силового толчка на опытный образец. Движение, форма, масса и жесткость активирующей головки определены так, что достигается надлежащее физическое воздействие на опытный образец по частоте и содержанию энергии. Активирующая головка может, в частности, иметь выступающий участок, чтобы была возможна практически точечная передача силового толчка, так чтобы подвергающийся воздействию опытный образец имел отчетливо воспринимаемый спектр колебаний.According to another preferred embodiment of the invention, the actuator has an actuating head for transmitting a force push to the prototype. The movement, shape, mass, and stiffness of the activation head are determined so that the appropriate physical impact on the prototype is achieved in terms of frequency and energy content. The activating head can in particular be provided with a protruding portion, so that an almost point-like transmission of the force impulse is possible, so that the prototype being exposed has a distinctly perceptible vibration spectrum.

Активирующая головка своим ударным импульсом создает плоский, непрерывный спектр. Этот спектр при применении надлежащих активирующих головок может согласовываться с релевантным частотным диапазоном. Активирующая головка может быть выполнена по существу полусферической или пирамидальной. Длительность или, соответственно, форма спектра возбуждения получается из массы и жесткости активирующей головки и ее структуры. При твердой структуре, которая возбуждается относительно маленькой активирующей головкой, на спектр влияет преимущественно жесткость активирующей головки. Благодаря применению активирующих головок из различных материалов существует возможность адаптации спектра возбудителя к исследуемому частотному диапазону.The activating head creates a flat, continuous spectrum with its shock pulse. This spectrum can be matched to the relevant frequency range when the appropriate activation heads are used. The activating head may be substantially hemispherical or pyramidal. The duration or, respectively, the shape of the excitation spectrum is obtained from the mass and rigidity of the activating head and its structure. With a solid structure that is excited by a relatively small activation head, the spectrum is affected predominantly by the rigidity of the activation head. Thanks to the use of activating heads made of various materials, it is possible to adapt the exciter spectrum to the frequency range under study.

Активирующая головка может быть изготовлена, например, по существу из стали или пластмассы, или резины. Во-первых, тем самым гарантируется, что качество силового толчка опытного образца будет достаточным, и одновременно обеспечена хорошая сохранность активирующей головки.The activating head can be made, for example, essentially from steel or plastic or rubber. Firstly, this ensures that the quality of the force impact of the prototype will be sufficient, and at the same time a good preservation of the activating head is ensured.

По другому варианту осуществления изобретения предусмотрен сенсорный блок для оптической и/или акустической регистрации колебаний с собственной частотой возбужденного опытного образца, в частности микрофон или лазерный виброметр.According to another embodiment of the invention, a sensor unit is provided for optical and/or acoustic registration of vibrations with natural frequency of an excited prototype, in particular a microphone or a laser vibrometer.

Лазерный виброметр является измерительным прибором для количественной оценки механических колебаний. Он может применяться для измерения частоты колебаний и амплитуды колебаний. Лазерный свет фокусируется на исследуемой поверхности. За счет эффекта Доплера при движении измеряемой поверхности, например, при колебании опытного образца, частота рассеиваемого обратно света смещается. Это смещение частоты аналитически обрабатывается в виброметре посредством интерферометра и выдается в виде сигналов напряжения или в виде потока цифровых данных. Такие виброметры применяются, например, в автомобильной области для замера режимов колебаний отдельных компонентов или же целых транспортных средств.The laser vibrometer is a measuring instrument for quantifying mechanical vibrations. It can be used to measure the oscillation frequency and oscillation amplitude. The laser light is focused on the surface to be examined. Due to the Doppler effect, when the measured surface moves, for example, when a prototype oscillates, the frequency of the backscattered light shifts. This frequency offset is processed analytically in the vibrometer by means of an interferometer and output as voltage signals or as a digital data stream. Such vibrometers are used, for example, in the automotive industry to measure vibration modes of individual components or entire vehicles.

Триггер этого сенсорного блока может быть синхронизирован с началом силового толчка. Поэтому устройство по другому предпочтительному варианту может иметь блок управления для управления актуатором и/или для синхронизации сенсорного блока с передачей силового толчка на опытный образец.The trigger of this sensor block can be synchronized with the start of the force push. Therefore, the device according to another preferred embodiment may have a control unit for controlling the actuator and/or for synchronizing the sensor unit with the transmission of a force push to the prototype.

По другому предпочтительному варианту осуществления изобретения сенсорный блок имеет сенсор силы для измерения функции силы. Предлагаемый изобретением актуатор может быть предусмотрен не только для того, чтобы регистрировать собственные частоты опытного образца. Кроме того, он может быть также предусмотрен, чтобы включенный последовательно с актуатором сенсор силы определял функцию силы во время силового толчка. Этот сенсор силы может быть расположен на ударяющей стороне активирующей головки. Измерение сигнала силы позволяет судить о том, с какой силой и каким спектром осуществлен силовой толчок. Сигнал микрофона или, соответственно, лазерного виброметра может обсчитываться математически с сигналом сенсора силы, например, для вычисления неравномерных возбуждений.According to another preferred embodiment of the invention, the sensor unit has a force sensor for measuring a force function. The actuator according to the invention can be provided not only to register the natural frequencies of the prototype. In addition, it can also be provided for a force sensor connected in series with the actuator to determine the force function during the force impact. This force sensor may be located on the striking side of the activation head. Measuring the force signal makes it possible to judge with what force and what spectrum the force push was carried out. The signal of a microphone or, respectively, a laser vibrometer can be calculated mathematically with the signal of a force sensor, for example, to calculate non-uniform excitations.

В одном из усовершенствований изобретения предусмотрено устройство аналитической обработки для сравнения, для расчета и/или для проверки данных, измеренных и/или сохраненных в памяти предпочтительно посредством сенсорного блока. Эти данные могут сохраняться в памяти для обеспечения качества, а также для оценки технологического процесса.In one development of the invention, an analytical processing device is provided for comparing, calculating and/or verifying data measured and/or stored in a memory, preferably by means of a sensor unit. This data can be stored in memory for quality assurance as well as process evaluation.

Путем измерения онлайн у каждого конструктивного элемента проводится оценка, является ли этот конструктивный элемент бездефектным или имеет какой-либо недостаток. Дефектные конструктивные элементы могут изыматься из дальнейшего производственного процесса с помощью выводящего устройства.By means of an online measurement, an assessment is made of each structural element whether this structural element is defect-free or has some kind of defect. Defective structural elements can be withdrawn from the further production process with the help of an output device.

Согласно независимой идее изобретения предусмотрен способ определения механических свойств, например, собственной частоты, демпфирования или собственной формы колебаний имеющего ферромагнитные компоненты материала опытного образца, в частности тормозной накладки для автомобиля, с помощью вышеописанного устройства, при этом на опытный образец действует сила магнитного притяжения для передачи на опытный образец силового толчка, так что он приводится в колебания, спектр которых содержит по меньшей мере одно колебание опытного образца с собственной частотой.According to an independent idea of the invention, a method is provided for determining mechanical properties, for example, natural frequency, damping or natural mode of oscillation of a prototype material having ferromagnetic components, in particular a brake lining for a car, using the above-described device, while a magnetic attraction force acts on the prototype to transmit on the prototype of the power shock, so that it is brought into oscillations, the spectrum of which contains at least one oscillation of the prototype with its own frequency.

Опытный образец движется за счет силы магнитного притяжения в направлении актуатора, в частности активирующей головки актуатора, и вступает с ним в контакт, так что происходит воздействие на опытный образец силовым толчком об активирующую головку.The prototype moves due to the force of magnetic attraction in the direction of the actuator, in particular the activating head of the actuator, and comes into contact with it, so that there is an impact on the prototype with a force push against the activating head.

По первому предпочтительному варианту осуществления предлагаемого изобретением способа в момент времени воздействия активирующей головки имеют место по существу свободные условия колебаний опытного образца.According to a first preferred embodiment of the method according to the invention, substantially free oscillation conditions of the prototype take place at the moment of action of the activating head.

По другому предпочтительному варианту осуществления изобретения измеряются собственные частоты, которые принадлежат к собственному колебанию опытного образца, и эти измеренные собственные частоты сравниваются с референтными значениями.According to another preferred embodiment of the invention, eigenfrequencies are measured which belong to the eigenmode of the prototype and these measured eigenfrequencies are compared with reference values.

В другом варианте изобретения путем сравнения измеренных значений с референтными значениями выполняется согласование, которое используется в качестве базы для определения значений сжимаемости опытного образца.In another embodiment of the invention, by comparing the measured values with the reference values, a match is made, which is used as a basis for determining the compressibility values of the prototype.

Другие цели, преимущества, признаки и возможности применения настоящего изобретения вытекают из последующего описания одного из примеров осуществления с помощью чертежа. При этом все описанные и/или изображенные графически признаки самостоятельно или в любой целесообразной комбинации образуют предмет настоящего изобретения, также независимо от их формулировки в пунктах формулы изобретения или ссылки на них.Other objects, advantages, features and applications of the present invention follow from the following description of one of the exemplary embodiments with the aid of the drawing. Moreover, all the features described and/or depicted graphically, alone or in any suitable combination, form the subject matter of the present invention, also independently of their wording in the claims or reference to them.

При этом, отчасти схематично, показано:In this case, partly schematically, it is shown:

фиг.1: устройство для определения механических свойств опытного образца в первом положении a) на изображении в сечении сбоку и b) на изображении в сечении сверху,figure 1: device for determining the mechanical properties of the prototype in the first position a) in the image in the side section and b) in the image in the top section,

фиг.2: устройство в соответствии с фиг.1 a) во втором положении иfigure 2: the device according to figure 1 a) in the second position and

фиг.3: схематичная блок-схема устройства в соответствии с фиг.1.figure 3: schematic block diagram of the device according to figure 1.

Одинаковые или одинаково действующие конструктивные элементы на изображенных ниже фигурах чертежа по одному из вариантов осуществления снабжаются ссылочными обозначениями для улучшения читаемости.The same or similarly effective structural elements in the figures of the drawing below, according to one of the embodiments, are provided with reference signs to improve readability.

Из фиг.1 явствует устройство 10 для определения механических свойств, например, собственной частоты, демпфирования или собственной формы колебаний имеющего ферромагнитные компоненты материала опытного образца 1, в частности тормозной накладки для автомобиля. Электромагнитный актуатор 2, в частности электромагнит 4, предусмотрен для воздействия на опытный образец 1 с силой магнитного притяжения.FIG. 1 shows a device 10 for determining mechanical properties, for example, natural frequency, damping or natural mode of vibration of a ferromagnetic material of a prototype 1, in particular a brake lining for a motor vehicle. An electromagnetic actuator 2, in particular an electromagnet 4, is provided to act on the prototype 1 with a force of magnetic attraction.

Эта сила магнитного притяжения выбрана так, что опытный образец 1 притягивается в направлении актуатора 2, так что актуатор за счет этой силы магнитного притяжения совершает силовой толчок опытного образца 1. Опытный образец 1 приводится силовым толчком в колебания, спектр которых содержит по меньшей мере одно колебание с собственной частотой опытного образца 1.This magnetic attraction force is chosen so that the test sample 1 is attracted in the direction of the actuator 2, so that the actuator, due to this magnetic attraction force, makes a force push of the test sample 1. The test sample 1 is driven by the force push into oscillations, the spectrum of which contains at least one oscillation with the natural frequency of the prototype 1.

Как явствует из фиг.1 и 2, актуатор 2 расположен, вися напротив опытного образца 1 посредством удерживающего устройства 11. Актуатор 2 в настоящем примере осуществления закреплен на удерживающем устройстве 11 посредством винта 12, так то актуатор 2 в рабочем положении, вися, находится над проверяемыми конструктивными элементами или, соответственно, опытными образцами 1.As can be seen from figures 1 and 2, the actuator 2 is located, hanging opposite the prototype 1 by means of a holding device 11. The actuator 2 in the present embodiment is fixed to the holding device 11 by means of a screw 12, so the actuator 2 in the working position, hanging, is above verifiable structural elements or, respectively, prototypes 1.

Актуатор 2 также удерживается на удерживающем устройстве 11 посредством двух демпфирующих элементов 9. Эти демпфирующие элементы 9 могут быть выполнены в виде подкладных шайб, чтобы при силовом толчке демпфировать создаваемые внутри устройства 10 колебания, так чтобы была обеспечена высокая стабильность устройства 10 во время эксплуатации.The actuator 2 is also held on the holding device 11 by means of two damping elements 9. These damping elements 9 can be made in the form of washers in order to damp the vibrations generated inside the device 10 during a force impact, so that the high stability of the device 10 during operation is ensured.

Актуатор 2 имеет активирующую головку 3 для передачи силового толчка на опытный образец 1. Эта активирующая головка 3 своим ударным импульсом создает плоский, непрерывный спектр. Активирующая головка 3 может быть выполнена по существу полусферической или пирамидальной. Длительность или, соответственно, форма спектра возбуждения получается из массы и жесткости активирующей головки 3 и ее структуры. Благодаря применению активирующих головок из различных материалов существует возможность адаптации спектра возбудителя к исследуемому частотному диапазону.The actuator 2 has an actuating head 3 for transmitting a force impulse to the prototype 1. This actuating head 3 creates a flat, continuous spectrum with its impact impulse. The activating head 3 may be substantially hemispherical or pyramidal. The duration or, respectively, the shape of the excitation spectrum is obtained from the mass and rigidity of the activation head 3 and its structure. Thanks to the use of activating heads made of various materials, it is possible to adapt the exciter spectrum to the frequency range under study.

Активирующая головка может быть изготовлена, например, по существу из стали или пластмассы, или резины.The activating head can be made, for example, essentially from steel or plastic or rubber.

Удерживающее устройство 11, имеющее актуатор 2, может вставляться в существующую промышленную производственную линию для обеспечения качества конструктивных элементов, при этом оно, например, располагается на транспортировочном устройстве, в частности на конвейерной ленте.The holding device 11, having the actuator 2, can be inserted into an existing industrial production line to ensure the quality of the structural elements, while it is, for example, located on a transport device, in particular on a conveyor belt.

В момент времени активирования актуатора 2 на опытный образец 1 действует сила магнитного притяжения, так что он притягивается в направлении висящего актуатора 2, то есть вверх, как показано на фиг.2. Когда сила магнитного притяжения имеет достаточную величину, он ударяет по активирующей головке 3 актуатора 2, так что совершается силовой толчок опытного образца 1, и в опытный образец 1 передаются механические возбуждения. Длительность соударения опытного образца 1 с активирующей головкой 3 сравнительно коротка и лежит в пределах сотых частей, или, соответственно, миллисекунд.At the moment of activation of the actuator 2, the prototype 1 is subjected to a magnetic attraction force, so that it is attracted in the direction of the hanging actuator 2, i.e. upwards, as shown in Fig.2. When the magnetic attraction force is of sufficient magnitude, it hits the actuating head 3 of the actuator 2, so that a force push of the prototype 1 is made, and mechanical excitations are transmitted to the prototype 1. The duration of the impact of the prototype 1 with the activating head 3 is relatively short and lies in the range of hundredths, or, respectively, milliseconds.

Так как актуатор расположен, вися, при контакте опытного образца 1 с актуатором имеют место свободные условия колебаний опытного образца 1. Ведь опытный образец 1 в момент времени силового толчка приводится в так называемое состояние парения. В этом состоянии парения опытный образец 1 динамически изолирован от физического окружения и не имеет контакта с другими поверхностями. Поэтому подвеска или упругая опора опытного образца 1 посредством матов из вспененного материала или тому подобного не является необходимой.Since the actuator is located hanging, upon contact of the prototype 1 with the actuator, free vibration conditions of the prototype 1 take place. After all, the prototype 1 at the time of the force push is brought into the so-called hovering state. In this hover state, prototype 1 is dynamically isolated from the physical environment and has no contact with other surfaces. Therefore, suspension or resilient support of the prototype 1 by means of foam mats or the like is not necessary.

Применение электромагнита 4 для возбуждения собственных частот в опытном образце 1 предпочтительно, т.к. как величина силы магнитного притяжения, так и продолжительность активирования могут настраиваться таким образом, что, хотя опытный образец 1 и притягивается к активирующей головке 3, но прилипания к электромагниту 4 удается избежать. Также путем управления электромагнитом 4 может предотвращаться многократное биение опытного образца 1 об активирующую головку 3.The use of an electromagnet 4 for excitation of natural frequencies in the prototype 1 is preferable, because both the magnitude of the magnetic attraction force and the duration of the activation can be adjusted in such a way that although the prototype 1 is attracted to the activation head 3, sticking to the electromagnet 4 can be avoided. Also, by controlling the electromagnet 4, repeated beating of the prototype 1 against the activating head 3 can be prevented.

Устройство 10 при промышленном способе изготовление может особенно просто и эффективно интегрироваться также в существующие производственные линии. Обычно в таких производственных линиях предусмотрено транспортировочное устройство для транспортирования нескольких расположенных друг за другом конструктивных элементов.The device 10 can also be integrated into existing production lines in an especially simple and effective way in the industrial production process. Typically, such production lines are provided with a transport device for transporting several structural elements located one after the other.

Актуатор 2 такого интегрированного устройства 10 действует на анализируемый опытный образец 1 с силой магнитного притяжения для силового толчка. Находящиеся на транспортировочном устройстве прочие опытные образцы 1 в это время продолжают двигаться посредством транспортировочного устройства. После выполнения силового толчка опытного образца 1 актуатор 2 обесточивается, так что опытный образец 1 снова падает обратно на транспортировочное устройство и продолжает транспортироваться, прежде чем будет притянут магнитом следующий опытный образец.The actuator 2 of such an integrated device 10 acts on the analyzed prototype 1 with a magnetic attraction force for a force push. Other prototypes 1 located on the transport device at this time continue to move through the transport device. After the power push of the prototype 1, the actuator 2 is de-energized so that the prototype 1 again falls back onto the transport device and continues to be transported before the next prototype is attracted by the magnet.

Благодаря периодическому воздействию силы магнитного притяжения на опытные образцы 1 они могут непрерывно продолжать двигаться посредством транспортировочного устройства. Предпосылкой для этого является, что расстояние между соседними опытными образцами 1 выбрано таким образом, что не происходит столкновений между отдельными опытными образцами, например, когда через устройство 10 уже проходит следующий опытный образец, хотя еще происходит анализ опытного образца 1.Due to the intermittent action of the force of magnetic attraction on the prototypes 1, they can continuously continue to move through the transport device. The prerequisite for this is that the distance between adjacent test pieces 1 is chosen in such a way that collisions between individual test pieces do not occur, for example when the next test piece is already passing through the device 10, although the test piece 1 is still being analyzed.

Во избежание ошибок измерения и помех при анализе транспортировочное устройство может быть изготовлено из неферромагнитного материала.To avoid measurement errors and interference during analysis, the transport device can be made of non-ferromagnetic material.

Как показано на схематичном изображении в соответствии с фиг.3, посредством сенсорного блока 5 оптически и/или акустически регистрируются собственные частоты колебаний с собственной частотой возбужденного опытного образца 1. Измерение колебания опытного образца 1 может выполняться с помощью сенсорного блока 5, такого как, например, вибрационный сенсор, в частности микрофон или лазерный виброметр. Триггер этого сенсора 5 может быть синхронизирован с началом силового толчка. Поэтому устройство 10 может иметь блок 6 управления для управления актуатором 2 и/или для синхронизации сенсорного блока 5 с передачей силового толчка на опытный образец 1.As shown in the schematic representation in accordance with figure 3, the sensor unit 5 optically and/or acoustically registers natural vibration frequencies with the natural frequency of the excited prototype 1. Measurement of the vibration of the prototype 1 can be performed using the sensor unit 5, such as, for example , a vibration sensor, in particular a microphone or a laser vibrometer. The trigger of this sensor 5 can be synchronized with the start of the force push. Therefore, the device 10 may have a control unit 6 for controlling the actuator 2 and/or for synchronizing the sensor unit 5 with the transmission of a force impulse to the prototype 1.

Дополнительно сенсорный блок 5 может предусматривать сенсор 7 силы для измерения функции силы. Этот сенсор 7 силы может быть включен последовательно с актуатором 2 и определять функцию силы во время силового толчка. Измерение сигнала силы позволяет судить о том, с какой силой и каким спектром осуществлен силовой толчок. Например, сигнал микрофона/лазерного виброметра может обсчитываться математически с сигналом сенсора силы, так чтобы можно было вычислять неравномерные возбуждения.Additionally, the sensor unit 5 may include a force sensor 7 for measuring the force function. This force sensor 7 can be connected in series with the actuator 2 and determine the force function during the force push. Measuring the force signal makes it possible to judge with what force and what spectrum the force push was carried out. For example, a microphone/laser vibrometer signal can be mathematically calculated with a force sensor signal so that uneven excitations can be calculated.

Для аналитической обработки измеренных данных предусмотрено устройство 8 аналитической обработки, в котором происходит сравнение измеренных данных, например, с заложенными ранее референтными данными, чтобы определять, имеет ли анализируемый опытный образец 1 какой-либо недостаток и, возможно, должен быть отсортирован. Также в устройстве 8 аналитической обработки может происходить перерасчет и/или проверка измеренных данных.For analytical processing of the measured data, an analytical processing device 8 is provided, in which the measured data is compared, for example, with previously stored reference data, in order to determine whether the test sample 1 to be analyzed has any drawback and may need to be sorted. It is also possible for the analytical processing device 8 to recalculate and/or check the measured data.

Для случая, когда опытный образец 1 представляет собой тормозную накладку, которая имеет несущую пластину тормозной накладки, имеющую расположенную на ней фрикционную накладку, он притягивается магнитом стороной несущей пластины к активирующей головке 3 актуатора 2, так что силовой толчок передается на сторону несущей пластины тормозной накладки. При этом тормозная накладка приводится в колебания. Эти колебания, как уже описано, анализируются. Из измеренных таким образом собственных частот тормозной накладки могут делаться заключения о сжимаемости тормозной накладки и о состоянии тормозной накладки. Путем этого измерения у каждого конструктивного элемента проводится оценка, является ли он бездефектным или имеет какой-либо недостаток. Имеющие недостатки конструктивные элементы могут изыматься из дальнейшего производственного процесса с помощью выводящего устройства.For the case where the test piece 1 is a brake lining that has a brake lining carrier plate having a friction lining disposed thereon, it is magnetically attracted by the side of the carrier plate to the actuating head 3 of the actuator 2, so that a force impulse is transmitted to the brake lining carrier plate side . In this case, the brake lining is oscillated. These fluctuations, as already described, are analyzed. From the natural frequencies of the brake lining measured in this way, conclusions can be drawn about the compressibility of the brake lining and the condition of the brake lining. By means of this measurement, each structural element is assessed whether it is defect-free or has some kind of defect. Defective structural elements can be withdrawn from the further production process with the help of an output device.

Измеренные или рассчитанные данные могут использоваться для наблюдения за технологическим процессом, отсортировки частей, которые выпадают из заданной полосы разброса, или обнаружения дефектов.Measured or calculated data can be used to monitor the process, sort out parts that fall outside a given scatter band, or detect defects.

Извлечение отдельных накладок для выполнения анализа качества не является необходимым, так как все накладки проверяются устройством для определения механических свойств.Removing individual overlays for quality analysis is not necessary, since all overlays are checked by the device for determining mechanical properties.

Таким образом, благодаря изобретению можно выполнять испытание на собственную частоту, которое быстро и экономично и особенно предпочтительно может имплементироваться в сто процентов промышленного производства конструктивных элементов, в частности тормозных накладок. Поэтому настоящее изобретение представляет собой существенный вклад в автоматизацию и стандартизацию модального испытания ферромагнитных опытных образцов 1.Thus, thanks to the invention, it is possible to carry out a natural frequency test, which can be quickly and economically and particularly preferably implemented in one hundred percent of the industrial production of structural elements, in particular brake linings. Therefore, the present invention represents a significant contribution to the automation and standardization of modal testing of ferromagnetic prototypes 1.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙLIST OF REFERENCES

1 Опытный образец1 prototype

2 Электромагнитный актуатор2 Electromagnetic actuator

3 Активирующая головка3 Activating head

4 Электромагнит4 Electromagnet

5 Сенсорный блок5 Sensor block

6 Блок управления6 Control unit

7 Сенсор силы7 Force sensor

8 Устройство аналитической обработки8 Analytical Processing Unit

9 Демпфирующий элемент9 Damping element

10 Устройство10 Device

11 Удерживающее устройство11 Holding device

12 Винт.12 Screw.

Claims

1. Device (10) for determining the mechanical properties of the material of the prototype (1) having ferromagnetic components, made in the form of a brake lining for a car, characterized in that an electromagnetic actuator (2) is provided to act on the prototype (1) with a magnetic attraction force , and the prototype (1) due to the force of magnetic attraction moves in the direction of the activating head (3) of the actuator (2) and comes into contact with it, so that this actuator (2) with the help of the activating head (3) transmits a force push to the experimental the sample (1) and the prototype (1) are brought into vibrations, the spectrum of which contains at least one vibration of the prototype (1) with a natural frequency.

2. The device (10) according to claim 1, characterized in that the mechanical properties of the prototype are natural frequency, damping or natural waveform.

3. Device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the electromagnetic actuator (2) is an electromagnet.

4. The device (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the initial state the actuator (2) is located, hanging opposite the prototype (1) by means of the holding device (11).

5. Device (10) according to claim 4, characterized in that the actuator (2) is held on the holding device (11) by means of at least one damping element (9).

6. The device (10) according to one of claims 1-5, characterized in that a transport device is provided for transporting several prototypes (1) one after another through the device (10), and the actuator (2) periodically acts on the experimental sample (1) with a force of magnetic attraction.

7. Device (10) according to claim 6, characterized in that the transport device is made of a non-ferromagnetic material.

8. Device (10) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a sensor unit (5) is provided for optical and/or acoustic registration of vibrations with a natural frequency of the excited prototype (1), in particular a microphone or a laser vibrometer.

9. Device (10) according to claim 8, characterized in that the sensor unit (5) has a force sensor (7) for measuring the force-time function during the push.

10. Device (10) according to one of claims 1-9, characterized in that a control unit (6) is provided for controlling the actuator (2) and/or for synchronizing the sensor unit (5) with the transmission of a force push to the prototype (1 ).

11. Device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that an analytical processing device (8) is provided for comparison, calculation and/or verification of data measured and/or stored in memory, preferably by means of a sensor unit (5).

12. Device (10) according to claim 1, characterized in that the activating head (3) is substantially hemispherical or pyramidal.

13. A method for determining the mechanical properties of a material of a prototype (1) having ferromagnetic components, made in the form of a brake lining for a car, using the device according to one of the previous paragraphs, while the magnetic attraction force acts on the prototype (1), and the prototype ( 1) due to the force of magnetic attraction moves in the direction of the activating head (3) of the actuator (2) and comes into contact with it, in order to transmit a force impulse to the prototype (1), so that it is driven into oscillations, the spectrum of which contains at least one oscillation with the natural frequency of the prototype (1).

14. Method according to claim 13, characterized in that natural frequency, damping or natural mode of oscillation are determined as mechanical properties.

15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that at the moment of action of the activating head (3) there are essentially free vibration conditions of the prototype (1).

16. A method according to one of claims 13 to 15, characterized in that natural frequencies are measured which belong to the natural vibration of the prototype (1), wherein these measured natural frequencies are compared with reference values.

17. The method according to claim 16, characterized in that by comparing the measured values with the reference values, a matching is performed, which is used as a basis for determining the compressibility values of the prototype (1).