SU1227963A1

SU1227963A1 - Устройство дл испытани на случайные вибрации

Info

Publication number: SU1227963A1
Application number: SU843819798A
Authority: SU
Inventors: Юрий Иванович Беглов; Александр Николаевич Гвоздев; Александр Аркадьевич Кощеев; Юрий Александрович Степанов; Валерий Александрович Чернышев
Original assignee: Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола
Priority date: 1984-11-30
Filing date: 1984-11-30
Publication date: 1986-04-30

Abstract

Изобретение относитс к вибрационным испытани м изделий на прочность и может примен тьс в различных отрасл х машиностроени . Целью изобретени вл етс повышение достоверности испыганий объектов с нелинейными свойствами за счет управлени формой спектральной плотности в области низких частот, общей дисперсией и спектральным моментом. Сигнал с вибродатчика через блок дифференцировани поступает на измеритель спектрального момента, после чего сравниваетс в блоке сравнени спектрального момента с заданным значением , при пресьшшнии которого на выходе однопол рного интегратора выраба- тьшаетс сигнал, определ ющий коэффициент передачи из блока дифференцировани через y ffloжитeль и сумматор в цепь обратной св зи. 4 ип. (Л to ьр

Description

Изобретение относитс к вибрацион цътм испытани м изделий на прочность и может примен тьс в различных отрасл х машиностроени .

Целью изобретени вл етс повышение достоверности испытаний объектов с нелинейными свойствами за счет управлени формой спектральной плотности в низкочастотной области, общей дисперсией и спектральным моментом . .

На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства-, на фиг.2 - частотна характеристика последовательно включенных блока дифференцировани и блока умножени ; на фиг.З спектральна плотность, сформированна предлагаемым устройством; на фиг. 4 - спектральн1 е плотности, полученные на базовом устройстве и устройстве-прототипе.

Устройство (фиг. 1) содержит последовательно соединенные генератор белого шума, многоканальный формирователь , каждый канал которого включает последовательно соединенные формирующий узкополосный фильтр 2 и регулируемьй усилитель 3, последовательно соединенные первый сумматор 4, входы которого подключены к выходам усилителей 3, усилитель 5- мощности, возбудитель 6 колебаний, последовательно соединенные вибро- датчик 7, механически св занный с возбудителем .6 колебаний, измеритель

8общей дисперсии, блок 9 сравнени общей дисперсии, первый однгопол р- ный интегратор 10, первый умножитель 11, второй вход которого соединен с выходом вибродатчика 7, второй сумматор 12 и образуюш 1Й цепь обратной св зи многок 1нальный анализатор, каждый канал которого вьшолнен в виде последовательно соединенных анализирующего узкополосного фильтра 13, измерител 14 дисперсии и блока 15 сравнени , а также задатчика.1б дисперсии, вькод которого соединен с вторым входом блока 15 сравнени , выход которого св зан с управл ющим входом соответствующего регулируемого усилител 3, задат- чик 17 общей дисперсии, выход которого соединен с вторым входом блока

9сравнени общей дисперсии, последовательно соединенные блок 18 дифференцировани , вход которого соединен с выходом вибродатчика 7, измеритель 19 спектрального момента, блок 20 сравнени спектрального момента , второй однопол рный интегратор 21 и второй умножитель 22, второй вход которого соединен с выходом блока 18 дифференцировани , а выход - с вторым входом сумл атора 12, и задатчик 23 спектрального момента , выход которого соединен с

вторым входом блока 20 сравнени спектрального момента.

Устройство работает следуюшдм образом.

Сигнал генератора 1 раздел етс

5 на N полос (число полос равно числу . каналов формировател ) формирующими узкополосными фильтрами 2, с выхода которых узкополосные сигналы поступают на вход регулируемых усилите0 лей 3 о Коэффициент усилени усилителей 3 устанавливаетс по сигналам - с вькода блорсов 15 сравнени , рующих сигнал рассогласовани между сигналом задатчика 16 дисперсии и

5 измеренньм сигналом. Сигналы с вы-

ходов усилителей 3 суммируютс сум- . маторами 4, усиливаютс усилителем 5 мо дности и подаютс на вход возбудител 6 колебаний, где измер ютс

CI вибродатчиком 7„ За счет нелинейности характеристики испытываемой конструкции возбуждаютс вибрации с чг стотами, выход щими за рабочий диапазон . Наличие высокочастотных составл ющих приводит к возрастанию об- щего уровн возбуждени и эффективной частоты. Сигнал с вибродатчика 7 поступает на измеритель 8 общей дисперсии. Значение общей дисперсии сравниваетс в блоке 9 сравнени об40

щей дисперсии с заданным значением.

поступающим с задатчика 17 общей дисперсии. Разностный сигнал через однопол рный интегратор 10 прдаетс на первьй вход умножител .11, устапавлива на нем коэффициент передачи по второму входз , -на который поступает сигнал -с вибродатчика 7, и таким образом за счет изменени уровн сигнала, идущего с вибродатчика

7 через умножитель 11 и сумматор 12 в цепь обратной св зи, измен ютс сигналы ошибки в блоке 15 сравнени и, следовательно, коэффициенты усилени усилителей 3. В результате измен етс уровень вибрации во всем рабочем диапазоне. Изменение уровн происходит до тех пор, пока обща дисперси не будет равна заданной

3

задатчиком 17 общей дисперсии, т.е. пока сигнал на входе однопол рного интегратора 10 не будет равен нулю. Включение в контур управлени диспесией однопол рного интегратора 10 делает систему астатической по дисперсии . Такой контур позвол ет по сравнению с прототипом не только уменьшать уровень возбуждени в рабочем диапазоне частот, но и чивать его, что бывает необходимо при совместной работе каналов по управлению общей дисперсией и спектральным моментом. Сигнал с вибродатчика 7 поступает также на блок 18 дифференцировани . Измеритель 19 спектрального момента измер ет спекральный момент процесса, который р сравниваетс в блоке 20 сравнени спектрального момента с заданным задатчиком 23 спектральным моментом, значение которого вычисл етс согласно Требуемой эффективной частоте и требуемой общей дисперсии-, которые определ ютс следуюгцим образом:

(bx()

у о где SyCco) - спектральна мощность

случайного воздействи . в контрольной точке - объекта испытаний

оо2 г

x JS uVtJco - дисперси ;

:й J 5, (uVco tJu-первый спектральньш мо- о мент этого воздействи . Как видно из определени , спектральный момент это есть дисперси производной сформированного воздействи . Обща дисперси и эффективна частота вл ютс аналогами амплитуды и частоты колебаний при гармоническом воздействии.

Если измеренный момент превосходит заданный, то на выходе однопол рного интегратора 21 (на его выходе может по витьс только положи- тельньй сигнал) по вл етс сигнал, поступающий на умножитель 22 и определ ющий коэффициент передачи по каналу с вибродатчика через блок 18 дифференцировани , умножитель 22 и сумматор 12 в цепь обратной св зи

Как видно из характеристики канала (фиг. 2), этот канал повышает уровень процесса в обратной св зи

279634

на высоких частотах и уменьшает ко- эффи1у1енты усилени усилителей 3 в высокочастотной части рабочего диапазона , тем самьт понижа уровень 5 возбуждени объекта на этих частотах. Наибольщий вклад в спектральный момент внос т высокочастотные колебани и снижение их уровн позвол ет добитьс необходимого его значени , to Степень подавлени высоких частот в возбуждающем сигнале определ етс частотой среза о (фиг. 2). Эта частота при работе устройства за счет еигнала рассогласовани с бло- )5 ка 20 сравнени спектрального момента сдвигаетс влево до тех пор, по- ка спектральный момент не будет равен заданному, т.е. пока сигнал на входе однопол рного интегратора 21 2Q не станет равен нулю. Форма спектральной плотности в высокочастотной части отличаетс от заданной, но эффективна частота и обща дисперси с учетом составл ющих, возникаю- 25 щих из-за нелинейных свойств тракта, будут равны и1 требуемым. На фиг 3 показана спектральна плотность процесса , сформированна предлагаемым устройством при испытани х нелиней- .,Q кого объекта (пунктиром показан требуемый спектр), На фиг. 4 дл сравнени показаны спектры, сформированные на этом же объекте системой без дополнительных каналов (сплошна лини ) и с каналом управлени общей дисперсией (штрих-пунктирна лини ). Повышение достоверности при испытани х на прочность объ сн етс тем, что в устройстве поддерживаютс требуемые значени общей дисперсии и эффективной частоты с учетом возникающих из-за нелинейности высокочастотных вибраций за рабочим диапазоном . Эти параметры процесса определ ют число циклов нагружени и вели- чину напр жени конструкции при воздействии на нее случайной вибрации. Получение более достоверных характеристик нагружени издели позвол ет обеспечить заданный уровень 0 надежности издели при менее жестких .требовани х к его конструктивным параметрам.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл испытани на случайные вибрации, содержащее генератор белого шума, подключенный к нему

многоканальный формирователь, каждьш канал которого вьшолнен в вщ1;е последовательно соединенных формирующего узкополосного фильтра и регулируемого усилител , последовательно соединенные первый сумматор, к входам которого подключены выходы регу- лируемьк усилителей, усилитель мощности и возбудитель колебаний, пооледовательно соединенные вибродатчик, ю мерителем спектрального момента и измеритель общей дисперсии и блок блоком сравнени спектрального мо- сравнени общей дисперсии, задатчик общей дисперсии, выход которого подключен к второму входу блока сравнемента ,. задатчиком спектрального момента , выход которого соединен с вторым входом блока,сравнени спект- ни общей дисперсии, и последователь- is рального момента, вторым умножителем, но подключенные умножитель, первый вход которого соединен с выходом вход которого соединен с вьсюдом вибродатчика, второй сумматор и образующий цепь обратной св зи многока20

нальный анализатор, каждый канал которого вьшолнен в виде задатчика дисперсии и последовательно соединенных анализирующего фильтра, вход которого вл етс входом канала анализатора , измерител дисперсии и бло 25 рыми входами ка сравнени , второй вход которого ножителей.

блока дифференцировани , а выход - с вторым .входом второго сумматора, первым и вторым однопол рными интеграторами , входы которых соединены соответственно с блоком сравнени общей дисперсии и блоком сравнени спектрально- го момента , а выход - с вто- соответствующих умсоединен с выходом задатчика дисперсии , а выход - с управл ющим входом соответствующего регулируемого усилител , отличающеес тем, что, с целью повьшени достоверности испытаний, оно снабжено последовательно соединенными блоком дифференцировани 5 вход которого соединен с выходом вибродатчика, измента ,. задатчиком спектрального момента , выход которого соединен с вторым входом блока,сравнени спект- рального момента, вторым умножителем, вход которого соединен с выходом

рыми входами ножителей.

блока дифференцировани , а выход - с вторым .входом второго сумматора, первым и вторым однопол рными интеграторами , входы которых соединены соответственно с блоком сравнени общей дисперсии и блоком сравнени спектрально- го момента , а выход - с вто- соответствующих умфт ,

W 10 1.5 10 2.5 3.0 3.5 t.Q ti.5 КГц

Редактор Т.Парфенова

Составитель Ю.Круглов

Техред И. Верес Корректор Е.Сирохман

2280/42

Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

1 фиг.2

а)

Риг.З

(pus.