RU78572U1

RU78572U1 - SUSPENDED DEVICE FOR VIBRATION SYSTEM OF A TORQUE PENDULUM FOR RESEARCH OF PROPERTIES OF MATERIALS

Info

Publication number: RU78572U1
Application number: RU2008127825/22U
Authority: RU
Inventors: Нематулла Машрабов
Original assignee: Челябинский государственный агроинженерный университет (ЧГАУ)
Priority date: 2008-07-08
Filing date: 2008-07-08
Publication date: 2008-11-27

Abstract

Полезная модель относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к устройствам, применяемым для исследования динамических свойств материалов образца или деталей машин, например динамического модуля сдвига, внутреннего трения, накопленных повреждений и др. материала изделий. Полезная модель, с одной стороны, позволяет исследовать параметры крутильных колебаний, а с другой стороны, исследовать свойства материала образцов или деталей машин. Предлагаемое устройство содержит гибкую подвеску из двух и более уровней подвески, соединенных между собой опорным стержнем, при этом на каждом последующем уровне количество гибких связей должно увеличиваться на одну и более, чем на предыдущем. Предлагаемая полезная модель позволяет повысить точность регистрируемых показателей колебаний, что, в свою очередь, приводит к повышению точности контроля исследуемых свойств материала образцов или деталей машин.The utility model relates to the study of the physical and mechanical properties of materials, namely, devices used to study the dynamic properties of sample materials or machine parts, for example, dynamic shear modulus, internal friction, accumulated damage, and other product materials. The utility model, on the one hand, allows one to study the parameters of torsional vibrations, and, on the other hand, to study the properties of the material of samples or machine parts. The proposed device contains a flexible suspension of two or more levels of the suspension, interconnected by a support rod, while at each subsequent level the number of flexible connections should increase by one or more than at the previous one. The proposed utility model allows to increase the accuracy of the recorded vibration parameters, which, in turn, leads to an increase in the accuracy of control of the studied properties of the material of samples or machine parts.

Description

Полезная модель относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к колебательным системам крутильных маятников, применяемых для исследования динамических свойств материалов образца или деталей машин, например динамического модуля сдвига, внутреннего трения, накопленных повреждений и др. материала изделий.The utility model relates to the study of the physicomechanical properties of materials, namely, to the vibrational systems of torsion pendulums used to study the dynamic properties of sample materials or machine parts, for example, dynamic shear modulus, internal friction, accumulated damage, and other product materials.

Известна колебательная система крутильного маятника для исследования динамических свойств материалов, содержащая подвешенную через подвесное устройство посредством гибкой связи к основанию колебательную систему в вертикальном положении [А.С. №896499 Колебательная система крутильного маятника для исследований динамических свойств материалов. Бюл. №1, 1982 г.].Known oscillatory system of a torsion pendulum for the study of the dynamic properties of materials, containing suspended through a suspension device through flexible connection to the base of the oscillating system in a vertical position [A.S. No. 896499 Oscillating system of a torsion pendulum for studying the dynamic properties of materials. Bull. No. 1, 1982].

Недостатком такой конструкции является низкая чувствительность при определении динамических свойств материалов.The disadvantage of this design is the low sensitivity in determining the dynamic properties of materials.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является колебательная система крутильного маятника для исследования свойств материалов, содержащая подвесное устройство, двухмассовую колебательную систему и гибкую связь [Козлов И.А. и др. Исследование прочности деталей машин при помощи тензодатчиков сопротивлений. Киев, 1967, с.178, рис.84].Closest to the technical nature of the proposed solution is an oscillatory system of a torsion pendulum for studying the properties of materials, containing a suspension device, a two-mass oscillatory system and flexible connection [Kozlov I.A. et al. Investigation of the strength of machine parts using resistance strain gauges. Kiev, 1967, p.178, Fig. 84].

Недостатком такой конструкции является низкая чувствительность при определении динамических свойств материалов крупногабаритных деталей машин.The disadvantage of this design is the low sensitivity when determining the dynamic properties of materials of large-sized machine parts.

Целью предлагаемой полезной модели является повышение точности контроля исследуемых свойств материала образцов или деталей машин.The purpose of the proposed utility model is to increase the accuracy of control of the studied properties of the material of samples or machine parts.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое подвесное устройство колебательной системы крутильного маятника для исследования свойств материалов, как и в прототипе, содержит подвешенную к основанию двухмассовую This goal is achieved by the fact that the proposed suspension device of the oscillatory system of the torsion pendulum to study the properties of materials, as in the prototype, contains a two-mass suspended from the base

колебательную систему, находящуюся посредством гибкой связи в вертикальном положении.an oscillating system located by means of a flexible connection in an upright position.

В предлагаемом устройстве в отличие от прототипа гибкая подвеска содержит два и более уровней подвески, соединенных между собой опорным стержнем, при этом на каждом последующем уровне количество гибких связей должно увеличиваться на одну и более, чем на предыдущем.In the proposed device, in contrast to the prototype, a flexible suspension contains two or more levels of suspension, interconnected by a support rod, while at each subsequent level the number of flexible connections should increase by one or more than at the previous one.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое подвесное устройство колебательной системы крутильного маятника для исследования свойств материалов отличается наличием нового признака:Comparative analysis with the prototype shows that the inventive suspension device of the oscillatory system of the torsion pendulum for studying the properties of materials is characterized by the presence of a new feature:

- гибкая подвеска содержит два и более уровней подвески, соединенных между собой опорным стержнем, при этом на каждом последующем уровне количество гибких связей должно увеличиваться на одну и более, чем на предыдущем.- a flexible suspension contains two or more levels of suspension, interconnected by a support rod, while at each subsequent level the number of flexible connections should increase by one or more than at the previous one.

При анализе патентной и технической литературы заявитель не обнаружил другого тождественного и эквивалентного заявляемому устройству технического решения и поэтому полагает, что предполагаемая полезная модель соответствует критерию охраноспособности «новизна».When analyzing the patent and technical literature, the applicant did not find another identical and equivalent technical solution to the claimed device and therefore believes that the proposed utility model meets the eligibility criterion of “novelty”.

По нашему мнению, неизвестным отличительным признаком заявляемого устройства является то, что гибкая подвеска содержит два и более уровней подвески, при этом на каждом последующем уровне количество гибких связей должно увеличиваться на одну и более, чем на предыдущем. При такой конструкции устройства нагруженность гибких подвесок уменьшается, что приводит к уменьшению влияния вибраций и колебаний опоры на колебательную систему. Все это в совокупности позволяет повысить точность контроля исследуемых свойств материала образцов или деталей машин.In our opinion, an unknown distinguishing feature of the claimed device is that a flexible suspension contains two or more levels of suspension, while at each subsequent level the number of flexible connections should increase by one or more than at the previous one. With this design of the device, the load of flexible suspensions decreases, which leads to a decrease in the influence of vibrations and vibrations of the support on the oscillatory system. All this together allows you to increase the accuracy of the control of the studied properties of the material of samples or machine parts.

Таким образом, этот признак обеспечивает повышение точности контроля исследуемых свойств материала образцов или деталей машин, что подтверждает соответствие предложенной полезной модели критерию «промышленная применимость».Thus, this feature provides increased accuracy of control of the studied properties of the material of samples or machine parts, which confirms the compliance of the proposed utility model with the criterion of "industrial applicability".

Конструкция гибкого подвесного устройства колебательной системы крутильного маятника для исследований свойства материала (на примере коленчатого вала двигателя ЯМЗ-240) представлена на рисунке 1, испытания устройства в производственных условиях на рисунке 2.The design of the flexible suspension device of the oscillatory system of the torsion pendulum for studying the properties of the material (for example, the crankshaft of the YaMZ-240 engine) is shown in Figure 1, and testing the device under production conditions in Figure 2.

В заявляемом устройстве рисунок 1, 2, содержащем подвешенную к основанию двухмассовую колебательную систему, находящуюся посредством гибкой связи в вертикальном положении, установлены гибкие подвески второго уровня 1 в количестве 2 шт., уровни подвески соединены между собой опорным стержнем 2. Он выполнен из круглого стального материала марки сталь 45, диаметр 26 мм, длина 800 мм. Гибкая подвеска первого уровня 3 и второго уровня выполнена из капронового шпагата диаметром 8 мм, длиной 400 мм (в прототипе рекомендуется диаметр 0,5...2,0 мм, длиной 2...3 м). К детали, в данном случае к коленчатому валу, прикрепляется механизм для подвеса, который состоит из рым-болта 4, оси подшипника 5, корпуса подшипника 6 и подшипника 7. Кроме этого, устройство имеет дополнительные инерционные массы 9, прикрепленные к крайним коренным шейкам коленчатого вала 10 и датчика 8. Датчик пъезокерамический 8 жестко закреплен к одной из инерционных масс и служит для преобразования механических колебаний в электрические сигналы. Таким образом, предлагаемое устройство подвешено на раме 11, а рама установлена на вибраопорах 12 (рис.2). Количество уровней гибкой связи, количество гибких связей, габаритные размеры, материалы гибких связей и опорного стержня зависят от массы и конструктивных размеров проверяемой детали, а также уровня вибрации, шума, колебаний внешней среды, где проводятся исследования.In the inventive device, figure 1, 2, containing a two-mass oscillatory system suspended from the base, located by means of flexible communication in an upright position, sets 2 flexible suspensions of the second level 1 in the amount of 2 pcs., The suspension levels are interconnected by a support rod 2. It is made of round steel material grade steel 45, diameter 26 mm, length 800 mm. Flexible suspension of the first level 3 and the second level is made of kapron twine with a diameter of 8 mm, 400 mm long (in the prototype, a diameter of 0.5 ... 2.0 mm, length 2 ... 3 m is recommended). A suspension mechanism is attached to the part, in this case to the crankshaft, which consists of an eyebolt 4, the axis of the bearing 5, the bearing housing 6 and the bearing 7. In addition, the device has additional inertial masses 9 attached to the extreme root necks of the crankshaft shaft 10 and sensor 8. The piezoceramic sensor 8 is rigidly fixed to one of the inertial masses and serves to convert mechanical vibrations into electrical signals. Thus, the proposed device is suspended on the frame 11, and the frame is mounted on the vibration mounts 12 (Fig. 2). The number of levels of flexible connection, the number of flexible connections, overall dimensions, materials of flexible connections and a support rod depend on the mass and design dimensions of the part being tested, as well as the level of vibration, noise, and fluctuations in the environment where the studies are conducted.

Изготовленное подвесное устройство колебательной системы крутильного маятника для исследования свойств материалов коленчатого вала двигателя ЯМЗ-240 проходило испытания в заводских условиях, где производят их ремонт (рис.2).The manufactured suspension device of the oscillatory system of the torsion pendulum for studying the properties of the materials of the crankshaft of the YaMZ-240 engine was tested in the factory, where they are repaired (Fig. 2).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Собранную двухмассовую колебательную систему подвешивают с помощью предлагаемого устройства вертикально. Если в плоскости инерционных масс 9 приложить две равные противоположно направленные закручивающие пары сил, а затем их внезапно снять или по одной из масс нанести импульсный удар, или способом, описанным в прототипе, то в данной системе возникнут свободные крутильные колебания. В процессе колебаний инерционные массы все время будут вращаться в противоположных направлениях, это следует из закона сохранения главного момента количества движения. В начальный момент количество движений двух масс относительно вала равно нулю и должно оставаться равным нулю. Равенство нулю главного момента количества движений требует, чтобы обе массы вращались в противоположных направлениях.The assembled two-mass oscillatory system is suspended using the proposed device vertically. If two equal oppositely directed twisting pairs of forces are applied in the plane of inertial masses 9, and then they are suddenly removed or one of the masses is pulsed, or by the method described in the prototype, free torsional vibrations will occur in this system. In the process of oscillations, inertial masses will always rotate in opposite directions, this follows from the law of conservation of the main moment of momentum. At the initial moment, the number of movements of two masses relative to the shaft is zero and should remain equal to zero. Equating to zero the main moment of the number of movements requires that both masses rotate in opposite directions.

Механические колебания системы воспринимаются датчиком 8, находящимся в механическом контакте с инерционной массой 9. Датчик преобразует их в электрические колебания с частотой, равной частоте механической системы. Электрические колебания подаются в регистрирующую часть установки (на рисунках они не показаны). Регистрирующий прибор фиксирует время затухания колебаний или частоту свободных крутильных колебаний или другой показатель. При такой конструкции устройства нагруженность гибких подвесок второго уровня уменьшается приблизительно в два раза, что приводит к уменьшению влияния вибраций и колебаний опоры на колебательную систему, это позволяет повысить точность контроля исследуемых свойств материала образцов или деталей машин. Снимаются показания регистрирующего прибора и делается вывод об исследуемом свойстве материала детали.Mechanical vibrations of the system are perceived by the sensor 8, which is in mechanical contact with the inertial mass 9. The sensor converts them into electrical vibrations with a frequency equal to the frequency of the mechanical system. Electrical vibrations are fed into the recording part of the installation (they are not shown in the figures). The recording device records the decay time of the vibrations or the frequency of free torsional vibrations or another indicator. With this design of the device, the loading of the flexible suspensions of the second level is reduced by about half, which leads to a decrease in the influence of vibrations and vibrations of the support on the oscillating system, this allows to increase the accuracy of control of the studied properties of the material of samples or machine parts. The readings of the recording device are taken and a conclusion is made about the investigated property of the material of the part.

Claims

Suspension device of the oscillatory system of a torsion pendulum for studying the properties of materials, containing a two-mass oscillatory system suspended from the base, which is vertically flexible by flexible coupling, characterized in that the flexible suspension contains two or more suspension levels interconnected by a support rod, with each at the next level, the number of flexible connections should increase by one or more than at the previous one.