SU1738378A1

SU1738378A1 - Устройство дл возбуждени колебаний

Info

Publication number: SU1738378A1
Application number: SU894720420A
Authority: SU
Inventors: Виктор Израилевич Литвак
Original assignee: Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Госстроя Ссср
Priority date: 1989-07-19
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1992-06-07

Abstract

Изобретение относитс к вибрационной технике Цель изобретени - расширение эксплуатационных возможностей за счет расширени частотного диапазона и упрощени процесса установки. Сигнал с датчика 5 колебаний через полосовой фильтр 6 поступает на вход преобразовател 7 частоты в напр жение, который при изменении частоты вырабатывает сигнал рассогласовани . Этот сигнал управл ет работой гидравлического привода 3 через сервоклапан 4 что обеспечивает автоколебательный режим работы вибропреобразовател 1. 1 ил

Description

Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано дл возбуждени резонансных колебаний в стендах дл испытаний изделий на усталость , вибропрочность ресурса а также в вибромашинах различного технологического назначени с поддерживанием резонансного режима при изменени х состо ни изделий.

Известны испытательные стенды с механическими (инерционными кинематическими ) возбудител ми колебаний, работающие в вынужденном режиме и снабженные электрическим приводом

Однако их недостатком вл етс необходимость ручной настройки частоты возбуждаемых колебаний в соответствии с резонансными свойствами испытуемого объекта. В св зи с тем. что резонансные частоты в ходе испытаний могут измен тьс из-за износа элементов объекта по влени люфтов, разрушений и т.п приходитс периодически подстраивать вручную частоту

возбуждаемых колебаний, что снижает точность поддержани задаваемого программой испытаний резонансного режима и приводит к значительным затратам труда и времени.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс устройство дл возбуждени колебани/i механических систем содержащее возбудитель колебаний в виде синхронного двигател переменного тока св занного с механической системой, с цепью обратной св зи соедин ющей механическую систему и синхронный двигатель и выполненный в виде соединенных последовательно датчика колебаний фазовращател и усилител . В устройстве используетс положительна обратна св зь, создающа замкнутый автоколебательный контур, включающий в себ испытуемую конструкцию Особенностью такого контура вл етс возможность возбуждени (м гкого или жесткого) в нем колебаний на

+

Ј

XJ

W

со

VI 00

резонансной частоте испытуемого объекта и автоматическое отслеживание изменений этой частоты в ходе работы устройства.

Известное устройство обладает следующими недостатками, обусловленными применением в качестве привода вибровозбудител синхронного электродвигател : ограниченный частотный диапазон воспроизводимых резонансных колебаний испытуемых конструкций; значительна масса, приход ща с на единицу мощности привода , что не всегда позвол ет жестко св зывать привод с вибровозбудителем при установке его непосредственно на испытуемую конструкцию (в этом случае синхронный двигатель устанавливаетс вне испытуемого объекта и св зываетс с виб ровозбудителем, располагаемым на испытуемом объекте, с помощью гибкого вала): необходимость в применении дополнительного источника энергии - силовой сети переменного трехфазного тока (не удаетс ограничитьс использованием типовых дл лабораторий прочностных натурных испытаний гидравлических источников).

Цель изобретени - расширение функциональных возможностей устройства дл возбуждени колебаний.

Поставленна цель достигаетс тем. что в устройстве дл возбуждени колебаний, содержащем механический вибровозбудитель с приводом и цепью обратной св зи, выполненной в виде последовательно соединенных датчика колебаний и усилител мощности, привод выполнен в виде гидромотора , а в цепь обратной св зи введены преобразователь частоты в напр жение, вход которого соединен с выходом датчика колебаний, а выход - с входом усилител мощности, и сервоклапан. вход которого соединен с выходом усилител мощности а выход - с входом гидромотора

На чертеже представлена структурна схема устройства дл испытательного вибростенда .

Устройство дл возбуждени колебаний содержит механический вибровозбудитель 1, действующий на испытуемую конструкцию 2 (например, инерционный или кинема- тический), гидромоторный привод 3 вибровозбудител , электрогидравлический преобразователь (сервоклапан) 4. датчик 5 колебаний испытуемой конструкции 2 (например , датчик вибрационных смещений, частот или скоростей): полосовой частотный фильтр 6, настройка которого обеспечивает возбуждение колебаний на одной из резо нансных частот испытуемой конструкции (при испытани х многорезонансных конструкций ), а также исключает (или уменьшает)

-

10

15

20

25

вли ние возможных внешних помех на колебательный процесс, преобразователь 7 частоты возбуждаемых колебаний в электрическое напр жение или ток (например, на базе конденсаторного частотомера); индикатор 8 частоты возбуждаемых колебаний с пороговым элементом дл сигнализации и приведени в действие системы защиты испытательного стендг. при существенных изменени х частоты возбуждаемых колебаний, отслеживающей изменени собственных частот испытуемого объекта в слу- чае значительных его повреждений, усилитель 9 мощности сигнала преобразовател 7 до уровн , обеспечивающего необходимое воздействие на сервоклапан 4, регулируемый источник 10 посто нного напр жени , переключатель 11 дл соединени входа сервоклапана 4 с выходом усилител 9 (при работе в автоколебательном режиме) или с источником 10 напр жени (при работе в вынужденном режиме ).

Элементы 1-7 и 9 образуют автоколебательный контур с положительной обратной св зью, соедин ющей возбудитель 1 и привод 3. Дл возбуждени резонансных автоколебаний необходимо обеспечение в рабочем диапазоне частот равенства частоты возбуждени колебаний вибровозбудителем 1 и частоты электрических колебаний на выходе частотного фильтра 6. Это условие выполн етс , если

5

- 1,

ПвКпчнКуКскКгм

d U

dfB

вани преобразовател частоты в напр жение .

где К,

пчн

- коэффициент преобразоKv

d I

d U

- коэффициент преобразова

ни усилител ; „ dQ

ск - j |

коэффициент преобразовани сервоклапана; dfn

Кг

dQ

крутизна

рактеристики гидромотора; fn

Пв -г- - коэффициент, характеризуюТп

щий конструктивные особенности вибровозбудител и его св зей с гидромотором

(например, наличие и характеристики редуктора на валу гидромотора) и определ емый числом перисдов возбуждаемых колебаний на один оборот привода,

fe - частота возбуждаемых колебаний

(на выходе частотного фильтра):

fn - частота вращени привода вибровозбудител ;

U - напр жение на выходе преобразовател 7;

I - ток на выходе усилител 9, вл ю- щийс управл ющим дл сервоклапана 4;

Q - расход рабочей жидкости через сер- воклапан.

Выполнение указанного услови может быть достигнуто за счет установки соответствующего значени коэффициента Ку или Кпчн при заданных характеристиках сервоклапана , гидромотора и вибровозбудител .

Необходимые дл эффективной работы устройства фазовые соотношени в автоколебательном контуре обеспечиваютс с помощью дополнительных элементов (не показан) дл регулировки сдвига между фазой ротора вибровозбудител и фазой коле- баний испытуемого объекта (например, путем углового смещени дебаланса в инерционном центробежном вибровозбудителе, регулировкой параметров переходных процессов в системе при запуске и др.).

Устройство дл возбуждени колебаний работает следующим образом.

В положении I переключател 11 устройство работает в вынужденном режиме. В зависимости от величины напр жени (или тока), прикладываемого к управл ющим цеп м сервоклапана 4 от источника 10 и определ ющего расход жидкости, поступающей к гидромотору, устанавливаетс частота возбуждаемых колебаний (резонансных или нерезонансных). Частота контролируетс по индикатору 8. Амплитуда возбуждаемых колебаний испытуемой конструкции 2, завис ща от частоты, устанавливаетс смещением дебаланса инерционного вибровозбудител на то или иное рассто ние от оси вращени или изменением радиуса кривошипа в кинематическом вибровозбудителе.

Автоколебательному режиму работы устройства соответствует положение I переключател 11. При нарушении равновеси испытуемой конструкции 2 тем или иным способом (например, за счет начального толчка или разгона вибровозбудител в вы нужденном режиме до скорости соответствующей резонансной частоте, с последующим переводом переключател 11 в положение II) испытуема конструкци 2 начинает совершать колебани с собственными частотами. Эти колебани воспринимаютс датчиком 5, выходные электрические сигналы которого проход т через частотный фильтр 6 пропускающий лишь частоты, соответствующие выбранному режиму возбуждаемых колебаний. В преобразователе 7 сигналы с

выхода фильтра 6 преобразуютс в электрический сигнал, напр жение которого пропорционально частоте входного сигнала. После усилени в усилителе 9 до уровн , обеспечивающего выполнение указанного услови , сигнал с выхода преобразовател 7 направл етс в управл ющие цепи сервоклапана 4, питающего гидромотор 3. Последний приводит во вращение вибровозбудитель 1 со скоростью, соответствующей частоте резонансных колебаний Незатухающие колебани поддерживаютс за счет положительной обратной св зи, по цепи которой поступает энерги , компенсирующа потери энергии в колебательной системе . При изменени х собственной частоты испытуемой конструкции 2. например , за счет по влени и развити в ней усталостных трещин, люфтов и других повреждений автоколебательна система автоматически измен ет1 частоту возбуждени , обеспечива выход а новое резонансное состо ние.

При значительных разрушени отдельных элементов испытуемого объекта, происход щих обычно после исчерпани определ емого в процессе испытаний ресурса , что приводит, в частности, к значительным изменени м резонансных частот. срабатывает пороговой элемент индикатора 8, отключающий устройство (св зь катора 8 с цеп ми включени v отключена устройства не показана).

Устройство дл возбуждени колебаний обладает расширенными функциональными возможност ми за счет расширени частотного диапазона возбуждаемых резонансных колебаний испытуемых объектов v создани условий дл установки вибровозбудител совместно с достаточно легкие гидромоторным приводом непосредственно на испытуемом объекте.

Claims

Формула изобретени

Устройство дл возбуждени колебаний , содержащее механический вибровозбудитель с приводом в цепь обратной св зи. включающую последовательно соединенные датчик колебаний и полосовой фильтр, и усилитель мощности, отличающеес тем, что, с целью оасширени эксплуатационных возможностей путем расширени частотного диапазона и упрощени процесса установки устройства, оно снабжено преобразователем частоты в напр жение, вход которого соединен с выходом полосового фильтра, а выход -с зходом усилител мощности , и сервоклэпаном, вход которого соединен с выходом усилител мощности, а выход - с входом привода, выполненного в виде гидромотора.

Ю

2

Gf

47

1,Р V

//

7