SU1763940A1 - Стенд дл определени динамических характеристик деформируемого элемента - Google Patents

Description

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а именно к установкам определения динамичекских характеристик виброизоляторов, пружин, рессор и т.п.

Известно устройство для измерения же- 5 сткости упругих элементов, содержащее силовозбудитель, электромотор и датчик перемещений. Это устройство не обеспечивает возможности определения коэффициентов жесткости в динамическом режиме. 10

Известны стенд для испытания пружин, содержащий возбудитель динамических перемещений и механизм динамического и статического нагружений, а также устройство по способу динамических испытаний де- 15 формируемых элементов, содержащее упругий элемент и датчики кинематических параметров. Эти устройства не обеспечивают возможности получения коэффициентов жесткости и сопротивления в различных ди- 20 намических режимах при разных статических нагрузках.

Наиболее близким к изобретению является стенд для испытаний деформируемого элемента, принятый в качестве прототипа. 25 Этот стенд содержит основание, размещенный на основании кривошипно-шатунный механизм с регулируемым радиусом кривошипа, привод кривошипно-шатунного механизма с регулируемой частотой вращения, 30 приспособление для установки испытуемого элемента, одно из которых связано с ползуном кривошипно-шатунного механизма, а другое установлено на основании, силоизмеритель, средства для измерения дефор- 35 мации испытуемого элемента.

Прототип не обеспечивает достаточной точности определения структуры силовой характеристики испытуемого изделия, ее 40 упругих диссипативных и инерционных составляющих. Это связано с невозможностью независимого изменения законов перемещения ползуна, его скорости и ускорения в функции угла поворота кривошипа 45 из-за влияния высших гармоник, уровень которых зависит от отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. В прототипе возможно сохранение только первых гармоник скорости или ускорения при изменении ам- 50 плитуды перемещения ползуна за счет одновременного изменения радиуса кривошипа и его угловой скорости. При разделении силовой характеристики на упругую, диссипативную и инерционную 55 составляющие, когда некоторые из них в функции угла поворота кривошипа должны оставаться неизменными, это приводит к существенному снижению точности получаемых результатов.

Целью изобретения является повышение точности за счет сохранения соотношение амплитуд агармоник нагружения при изменении амплитуды деформаций испытуемого элемента.

Сущность изобретения заключается в том, что шатун выполнен с регулируемой длиной.

На чертеже представлена схема стенда для определения динамических характеристик деформируемого элемента.

Стенд содержит основание 1, на котором размещен кривошипно-шатунный механизм, состоящий из кривошипа 2, получающего вращение от двигателя (на чертеже не показан) с регулируемой частотой вращения, шатуна, состоящего из штока 3 и вилки 4, и ползуна 5, перемещающегося в направляющих 6. Радиус кривошипа и ход ползуна регулируются путем перемещения оси 7 шатуна в прорезях 8,9, щек 10, 11 кривошипа. Длина шатуна регулируется путем перемещения вилки 4 относительно штока 3. В ползуне установлен стакан 12, который через пластину 13 опирается на биморфный пьезоэлемент 14 (или тензометр). В стакане закреплен один из концов деформируемого элемента 15. Другой конец этого элемента закреплен в стакане 16, который через пластину 17 опирается на биморфный пьезоэлемент 18 (или тензометр), установленный в корпусе 19. Корпус может перемещаться по направляющим 20, закрепленным на основании. Крепление корпуса в заданном положении осуществляется винтами 21. На направляющих 6 установлены датчики 22 перемещения. Сигналы от пьезоэлементов и датчика перемещений поступают в регистрирующий блок 23, который снабжен устройством записи сигналов во времени и блоками их соответствующей обработки.

Стенд работает следующим образом.

Путем перемещения оси шатуна 7 в прорезях 8,9 щек 10,11 кривошипа устанавливается необходимый ход ползуна 5, а путем перемещения вилки 4 относительно штока 3 устанавливается необходимая длина шатуна. При расположении ползуна в нижней мертвой точке деформируемый элемент устанавливается в стаканах 12,16. Перемещением корпуса 19 по направляющим. 20 обеспечивается заданное статическое поджатие упругого элемента, которое измеряется с помощью пьезоэлементов 14,18 и контролируется регистрирующим блоком 23. Включается двигатель и движение от кривошипа через шатун передается на ползун, а затем и на один из концов упругого ^элемента. С помощью датчиков, установ ленных на стенде регистрирующий блок фиксирует перемещение конца упругого элемента, связанного с ползуном, усилие на входе и выходе упругого элемента. При включении и регистрирующий блок диффе- 5 ренцирующего устройства фиксируется скорость и ускорение деформаций испытуемого элемента.

Все указанные параметры записываются как функции угла поворота кривошипа 10 или функции времени.

Законы перемещения, скорости, ускорения ползуна, а следовательно и закрепленного на нем конца деформируемого упругого элемента зависят от угловой ско- 15 роста вращения кривошипа, длины кривошипа, длины шатуна. Перемещение, скорость, ускорение деформируемого элемента определяют инерционные, упругие, диссипативные части его силовой характе- 20 ристики. Поскольку в предлагаемом стенде угловая скорость, длина кривошипа, длина шатуна регулируются независимо друг от друга, это позволяет выявить и определить соответствующие часта силовой характери- 25 стики деформируемого элемента с большей точностью.

Для определения диссипативной составляющей силовой характеристики проводится серия испытаний деформируемого 30 элемента при различных угловых скоростях вращения кривошипа и неизменных длинах кривошипа и шатуна, в результате которых с помощью регистрирующего устройства получается серия силовых характеристик деформируемого элемента в координатах “сила-время”. Отличие этих характеристик друг от друга будет определяться диссипативной составляющей, так как она зависит от скорости деформации. Это дает возмож ность определить величину этой составляющей.

Для определения упругой составляющей проводится серия испытаний при различных амплитудах деформации, зависящих от длины кривошипа. Для этого, чтобы оставались неизменными не только первая, но и высшие гармоники скорости и ускорения деформаций, соответственно должны изменяться угловая скорость кривошипа и длина шатуна. В этом случае получится серия силовых характеристик, отличающихся только упругой составляющей.

Расположение пьезоэлементов с двух концом деформируемого элемента дает возможность определить инерционную составляющую силовой характеристики как разность показаний пьезоэлементов.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Стенд для определения динамических характеристик деформируемого элемента, содержащий основание, размещенный на основании кривошипно-шатунный механизм с регулируемым радиусом кривошипа, привод кривошипно-шатунного механизма с регулируемой частотой вращения, приспособления для установки исследуемого элемента, одно из которых связано с ползуном кривошипно-шатунного механизма, а другое установлено на основании, силойзмеритель, средства для измерения деформации исследуемого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения точности за счет сохранения соотношений амплитуд гармоник нагружения при изменении амплитуды деформации исследуемого элемента, шатун выполнен с регулируемой длиной.