SU1121592A1

SU1121592A1 - Method of transmitting vibrations from vibration exciter to object

Info

Publication number: SU1121592A1
Application number: SU792832258A
Authority: SU
Inventors: Георгий Сергеевич Мигиренко; Геннадий Сергеевич Юрьев; Георгий Алексеевич Куриленко; Израиль Абрамович Панн; Владимир Яковлевич Шитов
Original assignee: Новосибирский электротехнический институт; Новосибирский Завод Точного Машиностроения
Priority date: 1979-07-26
Filing date: 1979-07-26
Publication date: 1984-10-30

Abstract

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ВИБРАЦИЙ ОТ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ К ОБЪЕКТУ при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровоз будител соедин ют с объектом стержнем, св занным одним концом со столом вибровозбудител , о т л и ча ющи и с тем, что, с целью повышени точности воспроизведени однонаправленного вибрационного Vut.i ма путем исключени дополнительприспособлений дл вывешивани кта, используют стержень, иза жесткость которого ЕЗ опрена из услови (A4lJ T)-. -ifT., 6 - длина стержн ; ш - масса испытуемого объекта, ЗОБ момент инерции массы объекта относительно ее центральной оси, перпендикул рной плоскости поперечного двиткени рассто ние от центра т жести объекта до точки его креплени на стержне; нижн граница рабочего диапазона испытательных частот Ц 0,04-0,08, пытуемый объект жестко укрепл ют вободном конце стержн .VIBRATION TRANSMISSION METHOD FROM THE VIBRATOR TO THE OBJECT when it is tested on a vibrating table, in which the mobile system is connected to the object by a rod connected at the end of the vibration exciter with a table, in order to improve the reproducibility unidirectional vibratory Vut.i ma by eliminating additional devices for hanging kta, use a rod, and the rigidity of which is EZ determined from the condition (A4lJ T) -. -ifT., 6 - rod length; W is the mass of the object under test, the goiter the moment of inertia of the object mass relative to its central axis, perpendicular to the plane of transverse twisting, is the distance from the center of gravity of the object to its point of attachment to the rod; the lower limit of the working range of test frequencies is 0.04-0.08, the test object is rigidly fixed to the free end of the rod.

Description

I11 Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано дл механических испытаний различных объектов на виброустойчивость и вибропрочность при однонаправленном движении. Известен способ передачи вибраций от виброврзбудител к объекту, предусматривающий жесткое соединение испытуемого объекта с подвижной частью вибратора. сообщающей ему колебательное движение в направлении его оси. Подвижна часть вибратора (а вместе с ним и испытуемый объект ) удерживаетс относительно неподвижной с помощью анизотропноупругой подвески, размещенной внутри вибратора и ориентированной наименьшей жесткостью в направлении основного движени , а наибольшей - перпен дикул рно к нему Q. Вследствие ограниченных возможнос тей известных конструкций упругой подвески при возбуждении управл емых вынужденных колебаний в направлении основногодвижени возникают непреду смотренные паразитные колебани подвижной части вибратора в поперечном направлении, уровень которых .на определенных частотах рабочего диапазона может многократно превышать норму установленйого программой испытаний вибрационного воздействи в основном направлении. Это приводит к механическим повреждени м или расстройству характеристик испытуемого объекта от непредусмотренного воздействи и к его неоправданной забраковке . Наиболее близким к изобретению вл етс способ передачи вибраций от вибровозбудител к объекту при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровозбудитеЛ соедин ют с объектом стержнем, св занным одним концом со столом вибровозбудител 21, Дл сообщени основного колебательного движени объекту вибростол соединен с подвижной частью вибратора стержнем, ориентированным вдоль оси испытаний и предназначенным в то же врем за счет гибкости в поперечном направлении уменыпить передачу поперечных колебаний подвижной част вибратора киспытаемому объекту. Однако и в этом случае вследствие ограниченной жесткости поддерживающе го устройства в поперечном направлении паразитные колебани издели не устранены в достаточной мере. Цель изобретени - повьш1ение точности воспроизведени однонаправленного вибрационного режима путем исключени дополнительных приспособлений дл вьшешивани объекта. Цель достигаетс тем, что соглас,но способу передачи вибраций от вибровозбудител к объекту при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровозбудител соедин ют с объектом стержнем, св занным одним концом со столом вибровозбудител , используют стержень, изгибна жесткость которого ЕЗ определена из услови (ff , ц..А t JL е е me где 6 - длина стержн ; In - масса испытуемого объекта; 3 - момент инерции массы объекта относительно ее централь-i ной оси, перпендикул рной плоскости поперечного движени ; А - рассто ние от центра т жес . ти объекта до точки его креплени на стержне; СО - нижн граница рабочего диапазона испытательных частотJ V: 0,04-0,08, а испытуемый объект жестко укрепл ют на свободном конце стержн . На фиг. 1 изображено устройство дл реали-зации способа; на фиг. 2 экспериментальна зависимость уровн поперечных колебаний объекта от частоты возмущающей силы дл известного и предлагаемого способов. Виброустановка (фиг.1) содержит вибратор 1 с подвижной частью 2, испытуемьм объект 3, закрепленный на стержне 4. Последний вл етс единственно несущим дл объекта 3. Длина стержн 4, форма и размеры его сечени , а также модуль упругости материала выбраны так, что собственные частоты колебаний объекта 3 в поперечном направлении (перпен3 дикул рно оси основного движени ) размещены ниже рабочего диапазона испытательных частот. По этой причине рассматриваема механическа система (объект 3 и несущий его стержень 4) приобретает в рабочем диапазоне частот высокую динамическую жесткость к поперечным смещени возрастающую по мере удалени испытательной частоты колебаний от резонансной . В этом состоит принципиальное отличие предпагаемого устройства от известных, в которых ограничение поперечных колебаний достигаетс увеличением статической жесткости креплени испытуемого издели . Последн же не может обес печить достаточной динамической жесткости, котора при увеличении частоты испытаний непременно уменьшаетс как дл вс кой дорезонансной системы. Параметры виброустановки выбраны с учетом прочности и устойчивости несущего стержн А по методике расч та, частью которой вл етс расчетное соотношение, указанное в формуле . Кроме того, собственные частоты виброустановки н -параметры стержн 4 определены экспериментально путем наблкдени собственных поперечных колебаний объекта 3 после ударного возмущени . Вынужденные колебани упругоподвешенного объекта резко увеличиваютс при частоте возмушеки . равной или близкой к частоте собственных колебаний этого объекта (резонанс). Именно наличие поперечных резонансов объекта 3 с подвижно частью 2 вибратора 1 в известных виброустановках приводит к резкому увеличению паразитньк колебаний. Пр частоте возмущени , большей собственной частоты объекта, амплитуда вынужденных колебаний снижаетс и по мере увеличени расстройки этих частот быстро затухает (зарезонансный режим). В предлагаемом устройст ве резонансные частоты объекта 3 размещены ниже рабочего диапазона частот по крайней мере в 1,5 раза, что соответствует прин тому коэффициенту отстройки от резонанса 0,50 ,7 Таким образом, объект 3 в системе со стержнем 4 и подвижной частью 2 вибратора работает в зарезонансном режиме, чем и достигаетс снижение вынужденных (паразитных) 24 колебаний. Последнее тем эффективнее , чем меньше частота собственных поперечных колебаний объекта 3 по . отношению к нижней границе частотного диапазона испытаний. Способ реализуют следующим образом . Колебательное движение в основном направлении генерируетс вибратором 1и передаетс его подвижной частью 2к испытуемому объекту 3 посредством стержн 4, который на врем испытани вл етс единственно несущим элементом, удерживающим объект 3. Пор док изменени частоты и интенсивности генерируемых колебаний не вли ет на работоспособность виброустановки , достаточно лишь соблюдать нижнюю и верхнюю границы частотного диапазона и н% выходить за пределы частот, установленные в соответствии с параметрами стержн 4. Параметры виброустановки следующие: масса испытуемого объекта 34 кг, длина стержн 100 мм, диаметр стержн 6 мм, вибростенд типа ST-1000. Результаты работы опытной виброустановки представлены на фиг. 2 в виде зависимостей уровней колебаний её элементов от частоты испытаний в относительных единицах (отн. ед.): лини А - посто нный во всем частотном диапазоне уровень колебаний подвижной части 2 вибратора 1 по оси основного движени , прин той за единицу, крива Б уровень колебаний испытуемого объекта 3 в поперечном направлении при известном способе передачи вибрации (жесткое соединение объекта 3 с подвижной частью 2 вибратора 1), при частоте испытаний 5,5 отн.ед. имеет место резонанс колебаний в поперечном направлении , превосход щий уровень колебаний по оси основного движени , в 4,5 раза, крива 8 - уровень паразитных колебаний испытуемого объекта 3 в поперечном направлении при установке его предлагаемым способомс помощью стержн 4, который во всем частотном диапазоне не превосходит 5Z от уровн колебаний по оси основного движени . .Таким образом, с помощью предложенного способа практически пол-I11 The invention relates to a vibration technique and can be used to mechanically test various objects for vibration resistance and vibration strength in unidirectional motion. A known method of transmitting vibrations from vibrators to an object provides for a rigid connection of the test object with the movable part of the vibrator. telling him the oscillatory motion in the direction of its axis. The movable part of the vibrator (and with it the test object) is kept relatively stationary by means of an anisotropic-elastic suspension placed inside the vibrator and oriented with the least rigidity in the direction of the main motion, and the largest - perpendicular to it Q. Due to the limited possibilities of the known structures of the elastic suspension when excited controlled oscillations are excited in the direction of the main movement, unforeseen parasitic oscillations of the movable part of the vibrator in the transverse direction occur m direction, the level of which at certain frequencies of the operating range can exceed many times the norm of the vibration effect set in the main direction by the test program. This leads to mechanical damage or degradation of the characteristics of the test object from unintended effects and to its unjustified rejection. The closest to the invention is a method of transmitting vibrations from a vibration exciter to an object when tested on a vibration stand, in which a mobile vibration exciter system is connected to the object by a rod connected at one end to the vibration exciter table 21, to communicate the vibrating table to the movable part to the object vibrator rod, oriented along the axis of the test and designed at the same time due to the flexibility in the transverse direction to reduce the transmission of transverse oscillations of the movable Part of the vibrator to the object to be cured. However, in this case, due to the limited rigidity of the supporting device in the transverse direction, the parasitic oscillations of the product are not eliminated sufficiently. The purpose of the invention is to improve the accuracy of reproduction of the unidirectional vibration mode by eliminating additional devices for sewing an object. The goal is achieved by agreeing, but the method of transmitting vibrations from the vibration exciter to the object when tested on a vibration table, in which the moving vibration exciter system is connected with the object by a rod connected at one end to the vibration exciter table, is used a rod whose flexural rigidity E3 is determined from (ff, c..A t JL e e me where 6 is the length of the rod; In is the mass of the test object; 3 is the moment of inertia of the mass of the object relative to its central i axis, perpendicular to the plane of transverse motion; A is the distance from the center t the object to the point of its attachment to the rod, CO is the lower limit of the working range of test frequenciesJ V: 0.04-0.08, and the object to be tested is rigidly fixed on the free end of the rod. Fig. 2 shows the experimental dependence of the level of transverse oscillations of the object on the frequency of the disturbing force for the known and proposed methods. The vibration unit (Fig. 1) contains a vibrator 1 with a moving part 2, the test object 3 fixed on the rod 4. The latter is the only carrier for volume 3. The length of the one rod 4, the form and size of its section, as well as modulus of elasticity selected so that the natural vibration frequency of the object 3 in the transverse direction (perpen3 Dikulja primary tuft axis movement) are arranged below the operating range of test frequencies. For this reason, the mechanical system under consideration (object 3 and the rod 4 carrying it), in the operating frequency range, acquires a high dynamic stiffness to transverse displacements that increases with the distance of the test vibration frequency from the resonant one. This is the fundamental difference between the predictable device and the known ones, in which the limitation of transverse vibrations is achieved by increasing the static rigidity of the tested product. The latter cannot provide sufficient dynamic stiffness, which, as the test frequency increases, will certainly decrease for any preresonant system. The parameters of the vibratory installation were chosen taking into account the strength and stability of the supporting rod A according to the design method, part of which is the calculated ratio indicated in the formula. In addition, the natural vibration frequencies of the n-parameters of the rod 4 are determined experimentally by observing the natural transverse oscillations of the object 3 after the shock perturbation. The forced vibrations of the elastic-suspended object increase dramatically with the frequency of the wind. equal to or close to the natural frequency of this object (resonance). It is the presence of transverse resonances of the object 3 with the movable part 2 of the vibrator 1 in the known vibration installations leads to a sharp increase in parasitic oscillations. If the frequency of the disturbance is greater than the natural frequency of the object, the amplitude of the forced oscillations decreases and as the detuning of these frequencies increases, it quickly attenuates (resonant mode). In the proposed device, the resonant frequencies of the object 3 are placed below the working frequency range at least 1.5 times, which corresponds to the received coefficient of the detuning from the resonance of 0.50, 7 Thus, the object 3 in the system with the rod 4 and the movable part 2 of the vibrator works in the resonance mode, and this results in the reduction of forced (parasitic) 24 oscillations. The latter is the more effective, the lower the frequency of natural transverse oscillations of the object 3 along. relation to the lower limit of the frequency range of the test. The method is implemented as follows. The oscillatory motion in the main direction is generated by the vibrator 1 and transmitted by its movable part 2k to the test object 3 by means of the rod 4, which for the time of the test is the only supporting element holding the object 3. The order of changing the frequency and intensity of the generated oscillations does not affect the operation of the vibration unit, it is enough only observe the lower and upper limits of the frequency range and n% go beyond the limits of the frequencies set in accordance with the parameters of the rod 4. Parameters of the vibration setting ki following: the mass of the test object 34 kg, the length of the rod 100 mm, the diameter of the rod 6 mm, type V-ST-1000. The results of the work of the experimental vibration installation are presented in FIG. 2 in the form of dependences of vibration levels of its elements on the frequency of tests in relative units (relative units): line A is a constant in the entire frequency range level of oscillations of the moving part 2 of the vibrator 1 along the main motion axis taken as a unit, curve B level oscillations of the test object 3 in the transverse direction with a known method of vibration transmission (rigid connection of the object 3 with the moving part 2 of the vibrator 1), with a test frequency of 5.5 relative units there is a resonance of oscillations in the transverse direction, which is 4.5 times higher than the level of oscillations along the axis of the main movement, curve 8 is the level of parasitic oscillations of the test object 3 in the transverse direction when installed by the proposed method using rod 4, which is not exceeds 5z from the level of oscillations along the axis of the main movement. Thus, using the proposed method is almost completely

ностью.устранены (менее 5% от уровн управл емых вынужденных колебаний в направлении основного движени ) паразитные колебани объекта в поперечном направлении, достигающие при обычной установке 450%, что позвол ет качественно улучшить процесс виброиспытаний .The parasitic oscillations of the object in the transverse direction, reaching 450% with a normal installation, are eliminated (less than 5% of the level of controlled forced oscillations in the direction of the main motion), which allows to qualitatively improve the process of vibration tests.

1.5 2 2,5 3 3.5 Ч tt,5 Фиг.21.5 2 2.5 3 3.5 × tt, 5 Figure 2

вat

5 5,5 6 6,5 tJа cm от а кол еда f/t/a5 5,5 6 6,5 tJa cm from a count food f / t / a

Claims

METHOD FOR TRANSFER OF VIBRATIONS 'FROM THE VIBRATOR TO AN OBJECT during its testing on a vibration stand, according to which the movable system of the exciter is connected to the object where C is the length of the rod;

m is the mass of the test object,

Goiter is the moment of inertia of the mass of the object relative to its central axis. perpendicular to the plane of the transverse movement ^

A is the distance from the center of gravity of the object to the point of attachment to the rod;

GO - the lower boundary of the working diastermine connected at one end to the table of the vibration exciter, characterized in that, in order to improve the accuracy of reproduction of a unidirectional vibrational range of test frequencies!

k = 0.04-0.08, 'and the test object is rigidly fixed at the free end of the rod.

SU, .., 1121592