SU1002896A1

SU1002896A1 - Способ определени характеристики внутреннего трени в гибком элементе

Info

Publication number: SU1002896A1
Application number: SU813366872A
Authority: SU
Inventors: Виталий Иосифович Бересневич; Семен Львович Цыфанский
Original assignee: Рижский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт
Priority date: 1981-12-15
Filing date: 1981-12-15
Publication date: 1983-03-07

Description

Изобретение относится к исследо· ванию механических свойств материалов, а именно к способам определения характеристики внутреннего трения в гибком элементе, и может быть использовано при исследовании нитей, тросов, ремней и т.п. гибких элемен-, • тов.

Известен способ определения характеристики внутреннего трения материалов и изготовленных из них элементов машин и механизмов, основанный на измерении параметров резонансного пит ка [1 ] .

Однако этот способ весьма трудоемок, так как требует регистрации резонансной^кривой и измерения час20 тоты резонанса, резонансной амплитуды/ а также дорезонансной и зарезонансной частот, при которых амплитуда вынужденных колебаний составляет заданный уровень (0,5 или 0,7) от резонансной .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ 5 определения характеристики рассеяния внутреннего трения в гибких элементах, по которому производят предварительное натяжение исследуемого гибкого элемента, возбуждают его резонансные •о поперечные колебания и измеряют амплитуду колебаний Г 2 J .

Согласно этому способу колебательную систему (исследуемый элемент с инерционными массами на его концах) ¹⁵ вывешивают в узлах колебаний, возбуждают резонансные поперечные колебания с помощью пары электромагнитов·, воздействующих на инерционные массы, измеряют амплитуду колебаний и после достижения заданной амплитуды колебаний срывают возбуждение. Характеристику рассеяния энергии, например декремент колебаний, определяют по пара3 метрам затухающих колебаний, используя соотношение _? о- И а_1+игде сГ- среднее значение декремента колебаний, а и а. ..- амплитуды колебаний, соот\ ветственно в 1-ми

1+п-ом цикле, η - число циклов колебаний.

По известному способу параметры затухающих колебаний либо определяют по виброграмме, которую записывают с помощью фоторегистрирующей аппаратуры, либо непосредственно измеряют с помощью электронного прибора, включающему дискриминаторную схему и счетчик числа периодов затухающих колебаний в интервале времени, обус иэмерения амплитуды колебаний в момомент возникновения последнего. Последнее может быть осуществлено обычными средствами виброизмерения.

На фиг.1 изображена область основного параметрического резонанса поперечных колебаний гибкого элемента в координатах А,1Ь/^ г где А - амплитуда колебаний, tjJ - частота продоль10 ных колебаний, W, - низшая собственная частота поперечных колебаний гибкого элемента; на фиг.2 изображена принципиальная схема устройства для осуществления описываемого способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Способ основан на известной зависимости порога параметрического возбуждения колебаний от величины дисси20 пации в системе ловленном заданным отношением амплитуд колебаний в начале и конце счета. В первом случае осуществление способа требует больших затрат трудами времени на регистрацию виброграммы и ее обра- 25 ботку.. В обоих случаях требуется довольно сложная дорогостоящая регистрирующая или измерительная аппаратура.

Целью изобретения является уменьшение трудоемкости и стоимости про- 30 ведения эксперимента.

Цель достигается тем, что согласно способу определения характеристики внутреннего трения в гибком элементе, по которому производят предваритель- ₃₅ное натяжение исследуемого гибкого элемента, возбуждают его резонансные поперечные колебания и измеряют амплитуду колебаний, возбуждение резонансных поперечных колебаний гибкого до элемента осуществляют сообщением его концу продольных колебаний с частотой, равной удвоенной низшей собственной частоте поперечных колебаний гибкого элемента, и амплитудой,'рлавно уве- 45 личивающейся до значения, обеспечивающего параметрический резонанс - поперечных: колебаний, измеряют амплитуду продольных колебаний в момент возникновения параметрического резонанса и ,50 по этой амплитуде и силе предварительного натяжения определяют харак- * теристику внутреннего трения в гибком элементе.

Благодаря этому процесс опредёле- ³⁵ния характеристики внутреннего трения сводится к простым операциям возбуждения параметрического резонанса и где Мкр- критическое значение коэффициента параметрического возбуждения (порог параметрического возбуждения),

В- декремент колебаний.

Параметрическое возбуждение поперечных колебаний гибкого элемента может быть обеспечено, если создать пульсацию силы натяжения гибкого элемента. В соответствии с этим произ водят предварительное натяжение исследуемого гибкого элемента 1, например, за счет подвешивания к его свободному концу груза 2 и затем сообщают с помощью вибровозбудителя 3 его другому концу продольные колебания, вызывающие пульсацию силы натяжения. Из анализа (фиг.1) видно, что параметрический резонанс поперечных колебаний гибкого элемента 1 воз никает при С1)=2^ и амплитуде А продольных колебаний, равный некоторому критическому значению А ^р· До тех пор, пока А < А^р, поперечные колебания гибкого элемента не возникают.

На практике, правда, могут иметь место малые (порядка нескольких мм на 1 м длины) поперечные колебания гибкого элемента 1, обусловленные возможной некоторой несоосностью вибровозбудителя 3 и гибкого элемента 1 , однако, путем точной установки последнего амплитуду этих колебаний можно ' свести к минимуму. В процессе экспе-.

римента плавно увеличивают амплиту

1002896 · ду А продольных колебаний. Момент возникновения параметрического резонанса. поперечных колебаний гибкого элемента 1 фиксируется визуально по резкому увеличению амплитуды попереч- S ных колебаний. В этот момент измеряют амплитуду Αχρ с помощью установ- . ленного на подвижной системе вибровозбудителя 3 виброизмерительного преобразователя 4 и подключенного к нему¹⁰измерительного прибора 5·

Характеристика внутреннего трения, в частности декремент cf колебаний, рассчитывается по формуле ’ 15

ТЕД Кр ^d 2о(?₀Т_О' где (У,- коэффициент растяжимости гибкого элемента,

1₀- первоначальная длина гибкого элемента, ²⁵

Т - сила предварительного натяθ жения гибкого элемента.

Изобретение позволяет значительно снизить затраты труда и времени на проведение эксперимента. 30

Так, на проведение всех необходимых операций по предлагаемому способу требуется 4-5минут, а по известному способу, в случае записи виброграммы затухающих колебаний - не менее .1 ч. 35

Стоимость проведения эксперимента снижается за счет исключения затрат на фото (кино) материалы и(или) на дорогостоящую аппаратуру. ·

Claims

(51) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ В ГИБКОМ ЭЛЕМЕНТЕ . 1 . Изобретение относитс к исследованию механических свойств материалов , а именно к способам определени характеристики внутреннего трени в гибком элементе, и может быть использовано при исследовании нитей, тросов, ремней и т.п. гибких элементов . Известен способ определени характеристики внутреннего трени материалов и изготовленных из них элементов машин и механизмов, основанный на измерении параметров резонансного пи ка 1 .- . Однако этот способ весьма трудоемок , так как требует регистрации резонансной чкривой и измерени частоты резонанса, резонансной амплитуды а также дорезонансной и зарезонансной частот, при которых амплитуда в йнужденных колебаний составл ет заданный ( 0,5 или 0,7) от резонансуровень ной. Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс способ определени характеристики рассе ни внутреннего трени в гибких элементах, по которому производ т предварительное нат жение исследуемого гибкого элемента, возбуждают его резонансные поперечные колебани и измер ют амплитуду колебаний Г. . Согласно этому способу колебательную систему (исследуемый элемент с инерционными массами на его концах) вывешивают в узлах колебаний, возбуждают резонансные поперечные колебани с помощью пары электромагнитов, воздействук цих на инерционные массы, измер ют амплитуду колебаний и после достижени заданной амплитуды колебаний срывают возбуждение. Характеристику рассе ни энергии, например декремент колебаний, определ ют по параметрам затухающих колебаний, использу соотношение ff О - Y И а; где о среднее значение декремента колебаний, аи а. ..-амплитуды колебаний, соот ветственно в 1-ми 1+п-ом цикле, п - число циклов колебаний. По известному способу параметры затухающих колебаний либо определ ют по виброграмме, которую записывают с помощью фоторегистрирующей аппаратуры , либо непосредственно измер ют с помощью электронного прибора, включающему дискриминаторную схему и счетчик числа периодов затухающих колебаний в интервале времени, обусловленном заданным отношением амплитуд колебаний в начале и конце счета В первом случае осуществление способа требует больших затрат трудами времен на регистрацию виброграммы и ее обработку .. В обоих случа х требуетс довольно сложна дорогосто ща регистрирующа или измерительна аппаратура Целью изобретени вл етс уменьшение трудоемкости и стоимости проведени эксперимента. Цель достигаетс тем, что согласно способу определени характеристики внутреннего трени в гибком элементе по которому производ т предварительное нат жение исследуемого гибкого элемента, возбуждают его резонансные поперечные колебани и измер ют амплитуду колебаний, возбуждение резо - ,нансных поперечных колебании гибкого элемента осуществл ют сообщением его , концу продольных колебании с частотой „ , равнои удвоенной низшей собственной - -: частоте поперечных колебании гибкого элемента, и амплитудой, рлавно уве JH н j личивающейс до значени , обеспечивающего параметрический резонанс поперечных: колебаний, измер ют амплитуду продольных колебаний в момент возникновени параметрического резонанса и по этой амплитуде и силе предварительного нат жени определ ют характеристику внутреннего трени в гибком элементе. Благодар этаму процесс опредёлени характеристики внутреннего трени сводитс к простым операци м возбуждени параметрического резонанса и 964 измерени амплитуды колебаний в момомент возникновени последнего. Последнее может быть осуществлено обычными средствами виброизмерени . На фиг.1 изображена область основного параметрического резонанса поперечных колебаний гибкого элемента в координатах А, It/U / где А - амплитуда колебани , U/- частота продольиых колебаний, Щ - низша собственна частота поперечных колебаний гибкого элемента; на фиг.2 изображена принципиальна схема устройства дл осуществлени описываемого способа. Способ осуществл етс следующим образом. Способ основан на известной зависимости порога параметрического возбуждени колебаний от величины диссипации в системе кр сГ/Тб, где М|ср критическое значение коэффициента параметрического возбуждени (порог параметрического возбуждени ), (f- декремейт колебаний. Параметрическое возбуждение поперечных колебаний гибкого элемента может быть обеспечено, если создать пульсацию силы нат жени гибкого элемента . В соответствии с этим производ т предварительное нат жение ис педуемого гибкого элемента 1, наза счет подвешивани к его свободному концу груза 2 и затем сообщают с помощью вибровозбудител 3 его другому концу продольные /г колебани , вызывающие пульсацию силы ш,а it /Z, п нат жени . Из анализа (фиг-1) видно, ч.- что параметрический резонанс попереч« - гi ных колебании гибкого элемента 1 воз ..,, „,..« никает при ( и амплитуде А - ДОЛЬНЫХ колебании, равный некоторому критическому значению А . До тех пор, пока А А п) поперечные колебани гибкого элемента не возникают. На практике, правда, могут иметь место малые (пор дка нескольких мм на 1 м дпины) поперечные колебани гибкого элемента 1, обусловленные возможной некоторой несоосностью вибровозбудител 3 и гибкого элемента 1, однако, путем точной установки последнего амплитуду этих колебаний можно свести к минимуму. В процессе экспе-. римента плавно увеличивают мплитуду А продольных колебаний, Момент возникновени параметрического резонанса , поперечных колебаний гибкого элемента 1 фиксируетс визуально по резкому увеличению амплитуды поперечных колебаний. В этот момент измер ют амплитуду с помощью установленного на подвижной системе вибровозбудите 3 виброизмерительного пре образовател k и подключенного к нему измерительного прибора 5Характеристика внутреннего трени в частности декремент сГ колебаний, рассчитываетс по формуле rf Акр ioteo o где коэффициент раст жимости кого элемента, L- первоначальна длина гибкого элемента, сила предварительного нат жени гибкого элемента. Изобретение позвол ет значительно снизить затраты труда .и времени на проведение эксперимента. Так, на проведение всех необходимых операций по предлагаемому способу тpet5yeтc +-5минут, а по известному способу, в случае записм виброграммы затухающих колебаний - не менее 1 ч. Стоимость проведени эксперимента снижаетс .за счет исключени затрат 10 64 на фото (кино) материалы и(или) на дорогосто щую аппаратуру. Формула изобретени Способ определени характеристики внутреннего трени в гибком элементе, по которому производ т предварительное нат жение исследуемого гибкого элемента, возбуждают его резонансные поперечные колебани и измер ю: амплитуду колебаний,ртличающ и и с тем, что, с целью уменьшени трудоемкости и стоимости проведени эксперимента, возбуждение резонансных поперечных колебаний гибкого элемента осуществл ют сообщением его концу, продольных колебаний с частотой , равной удвоенной низшей собственной частоте поперечных колебаний гибкого элемента, м амплитудой, плавно увеличивающейс до значени , обеспечивающего параметрический резонанс поперечных колебаний, измер ют амплитуду продольных колебаний в момент возникновени параметрического Резонанса и по этой амплитуде и силе нат жени определ ют характеристику внутреннего трени в гибком элементе. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Писаренко Г.С., Яковлев А.П. и Матвеев В.В, Вибропоглощающие свойства конструкционных материалов. Справочник . Киев. Наукова думка, 1971, С. 36-39.
2.Там же, с.130-133 rp

фуг /

.

т

iff