SU731338A1 - Устройство дл вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте - Google Patents

Description

Изобретение относится к технике механических испытаний, а именно к устройствам для вибрационных испытаний на резонансной частоте, и может быть использовано, например, в различных отраслях приборостроения, а также для исследования сопротивления усталости деталей машин и образцов материалов.

Известны устройства указанного назначения, работающие по принципу фазовой подстройки частоты задающего генератора, возбуждающего через усилитель мощности вибратор, содержащие фазовый детектор, сигнал которого, соответствующий сдвигу фаз между возбуждающим усилием и реакцией на последнее испытуемого изделия, подается на реверсивный электродвигатель, кинематически связанный с движком потенциометра блока подстройки частоты задаю щего генератора [ 1].

Однако такие устройства имеют недостаточные быстродействие и устойчивость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности /является устройство для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте, реализующее автоколебатель2 ный режим возбуждения, содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусилитель и подключенные к нему цепь автоматической регулировки уровня возбуждения и цепь положительной обратной -связи, включающую широкополосный фазовращатель' с ручной настройкой и фильтр [2].

Использование в данном устройстве фазовращателя с ручной настройкой обуславливает трудоемкость поддержания резонансного режима, в особенности в случае изменения резонансной частоты изделия в процессе испытания. По этой же причине существенную часть времени испытания испытуемое изделие возбуждается в нерезонансном режиме, что снижает точность испытания.

Цель изобретения - повышение точности испытания и уменьшение его трудоемкости.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено фазовым детектором, один вход которого соединен со входом вибратора, а другой — с выходом предусилителя, и под ключснным к выходу фазового детектора исполнительным блоком управления фазовращателем.

Кроме того, устройство снабжено ограничителями амплитуды, включенными на входах фазового детектора.

Фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор, широкополосный фазорасщепитель и синусно-косинусный вращающийся транеформатор; статорные обмотки которого подключены к выходам фазорасщепите· ля через согласующие усилители, а исполнительный блок управления фазовращателем выполнен в виде последовательно включенных усилителя постоянного тока, электронного ключа и реверсивного электродвигателя, кинематически связанного с ротором вращающегося трансформатора.

На чертеже изображена блок-схема устройства для вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте.

Устройство содержит электродинамический вибратор 1, подвижная катушка которого соединяется с испытуемым изделием 2, на котором устанавливается виброизмерительный преобразователь 3, в частности акселерометр, подключенный к выходу последнего предусилитель 4, усидитель 5 мощности, к которому подключен вибратор 1, и подключенные к предусилителю 4 цепь положительной обратной связи и цепь автоматической регулировки уровня возбуждения. Цепь положительной обратной связи содержит широкополосный фазовращатель 6, в состав которого входят последовательно включенные фазоинвертор 7, широкополосный фазорасщепитель 8 и подключенный к выходам последнего через согласующие усилители 9 и 10 своими статорными обмотками (на чертеже не показаны) синуснокосинусный вращающийся трансформатор 11; регулируемый делитель 12 напряжения и усилитель 13, выход которого подключен ко входу усилителя 5 мощности. В цепь автоматической регулировки уровня входят усилители 14 и 15 переменного тока, детектор 16, дифференциальный усилитель 17 и регулируемый делитель 12 напряжения, который выполнен на основе полевого транзистора и является общим элементом для цепей автоматической регулировки уровня и положительной обратной связи.

Для автоматической регулировки фазы сигнала положительной обратной связи в устройство введены фазовый детектор 18, один вход которогоI соединен с выходом предусилителя 4 через ограничитель 19 амплитуды, а другой - со входом вибратора 1 через ограничитель 20 амплитуды, и исполнительный блок 21 управления фазовращателем 6, выпол

731338 . 4 ценный в вице последовательно включенных усилшеля 22 постоянного тока, 'электронного ключа 23 и реверсивного электродвигателя '24, кинематически связанного с ротором вращающегося трансформатора 11 через редуктор 25. Резистор, включенный последовательно с подвижной катушкой вибратора 1, служит для съема входного сигнала вибратора 1, подаваемого на фазовый детектор 18.

₁₀ Работа устройства основана на использо-. вании фазового критерия резонанса. Так, если в качестве виброизмерительного преобразователя 3 используется акселерометр, то фаза его сигнала при резонансе: опережает фазу

5 возмущающей силы на 90^d. В данном устройстве за сигнал ' возмущающей силы принят входной сигнал вибратора 1. При отклонении разности фаз указанных сигналов от требуемой на выходе фазового детектора появляется сиг- нал рассогласования соответствующей величины и знака, который через усилитель 22 постоянного тока и ключ 23 управляет реверсивным электродвигателем 24. Последний поворачивает ротор вращающегося трансформатора 11, вследствие чего изменяется фаза сигнала положительной обратной связи. Это изменение происходит до тех пор, пока не установится требуемый сдвиг фаз. Для стабильной работы фазового детектора 18 необходимо его вход- ные напряжения поддерживать на определенном уровне. Эту функцию выполняют ограничители 19 и 20 амплитуды. Устойчивость автоколебаний обеспечивается также благодаря наличию автоматического регулятора уровня.

₃₅ Уменьшение трудоемкости и повышение точности, достигаемые' при использований изобретения, позволяют снизить стоимость испытаний и повысить надежность изделий,·.

Claims (3)

1. Изобретение относитс  к технике механических испытаний, а именно к устройствам дл  вибрационных испытаний на резонансной частоте, и может быть использовано, например , в различных отрасл х приборостроени , а также дл  исследовани  сопротивлени  усталости деталей машин и образцов материалов. Известны устройства указанного назначени , работающие по принципу фазовой подстройки частоты задающего генератора, возбуждающего через усилитель мощности вибратор, содержащие фазовый детектор, сигнал которого, соответствующий сдвигу фаз между возбуждающим усилием и реакцией на последнее испытуемого издели , подаетс  на реверсивный электродвигатель , кинематически св занный с движком потенциометра блока подстройки частоты задаю щего генератора 1. Однако такие устройства имеют недостаточные быстродействие и устойчивость. Наибол(;е близким к изобретению по технической сущности / вл етс  устройство дл  вибрационных испытаний изделий на резо . нансной частоте, реализующее автоколебатепьный режим вoзбyжJ eни , содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор , устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусилитель и подключенные к нему цепь автоматической регулировки уровн  возбуждени  и цепь положительной обратной -св зи, включающую щирокополосный фазовращатель с ручной настройкой и фильтр 2. Использование в данном устройстве фазовращател  с ручной настройкой обуславливает трудоемкость поддержани  резонансного режима , в особенности в случае изменени  резонансной частоты издели  в процессе испытани . По зтой же причине существенную часть времени испытани  испытуемое изделие возбуждаетс  в нерезонансном режиме, что снижает точность испытани . Цель изобретени  - повышение точности испытани  и уменьшение его трудоемкости. Эта цель достигаетс  тем, что устройство снабжено фазовым детект;ором, один вход которого соединен со входом вибратора, а другой - с выходом предусилител . и подключснным к выходу фазового детектора исполнительным блоком управлени  фазовращателем . Кроме того, устройство снабжено ограничител ми амплитуды, включенными на входах фазового детектора. Фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор, широкополосный фазорасщепитель и синусно-косинусный врапмющийс  тран«форматор; статоркые обмотки которого подключены к выходам фазорасщепит л  через согласу эщие усилители, а исполнитель ный блок управлени  фазовращателем выполнен в виде последовательно включенных усилител  посто нного тока, электронного ключа и реверсивного электродвигател , кинематически св занного с ротором вращающегос  1рансформатора. На чертеже изображена блок-схема устройства дл  вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте. Устройство содержит электродинамический вибратор 1, подвижна  катущка которого соед н етс  с испытуемым изделием 2, на котором устанавливаетс  виброизмерительный преобразователь 3, в частности акселерометр, подключенный к выходу последнего предусилитель 4, ускг итель 5 мощности, к которому ,подключе1 вибратор 1, и подключенные к предусилителю 4 цепь положительной обратно св зи и цепь автоматической регулировки уров н  возбуждени . Цепь положительной обратной св зи содержит широкополосный фазовра щатель 6, в состав которого вход т последовательно включенные фазоинвертор 7, широкополосный фазорасщепитель 8 и подключенный к выходам последнего через согласующие усилители 9 и 10 своими статорными обмотками (на чертеже не показаны) синусно косинусньш вращающийс  трансформатор 11; регулируемый делитель 12 напр жени  и усилитель 13, выход которого подключен ко входу усилител  5 мощности. В цепь автоматической регулировки уровн  вход т усилители 14 и 15 переменного тока, детектор 16 дифференциальный усилитель 17 и регулируемый делитель 12 напр жени , который выпол нен на основе полевого транзистора и  вл етс  общим элементом дл  цепей автоматичес кой регулировки уровн  и положительной обратной св зи. Дл  автоматической регулировки фазы сиг нала положительной обратной св зи в устрой ство введены фазовь й детектор 18, один вход которого) соединен с выходом предуси лител  4 че{)ез ограничитель 19 амплитуды, а другой - со входом вибратора 1 через ограничитель 20 амплитуды, и исполнительны &1ОК 21 управлени  фазовращателем 6, вьшо неннр)1И в виде последовательно включенЕ1ых усили1ел  22 посто нного тока, Электронного ключа 23 и реверсив1101о электродвигател  24, кинематически св занного с ротором вращающегос  трансформатора 11 через редуктор 25. Резистор, включенный последовательно с подвижной катушкой вибратора 1, служит дл  съема входного сигнала вибратора 1, подаваемого на фазовый детектор 18. Работа устройства основана на использо-. ванни фазового критери  резонанса. Так, если в качестве виброизмерительного преобразовател  3 используетс  акселерометр, то фаза его сигнала при резонансе: опережает фазу возмущаюп1ей силы на 90. В данном устройстве за сигнал возмущающей силы прин т входной сигнал вибратора 1. При отклонении разности фаз указанных сигналов от требуемой на выходе фазового детектора по вл етс  сигнал рассогласовани  соответствующей величины и знака, который через усилитель 22 посто нного тока и ключ 23 управл ет реверсивным электродвигателем 24. Пос.оедний поворачивает ротор -вращающегос  трансформатора 11, вследствие чего измен етс  фаза сигнала положительной обратной св зи. Это изменение происходит до тех пор, пока не установитс  требуемый сдвиг фаз. Дл  стаблльной работы фазового детектора 18 необходимо его входные напр жени  поддерживать на определенном уровне. Эту функцию выполн ют ограничите .гш 19 и 20 амплитуды. Устойчивость автоколебаний обеспечиваетс  также благодар  наличию автоматического регул тора уровн . Уменьшение трудоемкости и повышение точности , достигаемые -при использовании изобретени  позвол ют снизить стоимость испытаний и повысить -надежность изделий/. Формула изобретени  1. Устройство дл  вибрационных испытаний изделий на резонансной частоте, содержащее усилитель мощности, подключенный к нему вибратор, устанавливаемый на испытуемом изделии виброизмерительный преобразователь, предусштитель и подключенные к нему цепь ав/оматической S регулировки уровн  возбуждени  и цепь положительной обратной св зи, включающую широкополосный фазовращатель, отличающеес  тем, что, .с целью повьпиени  точности и уменьшени  трудоемкости испытаний, оно снабжено фазовым деккЮром , один: вход которого соединен со входом вибратора, а другой - с выходом предусилител  и подключенным к выходу фазовог-о де тектора исполнительнь М блоком управлени  фазовращателем. 57313
2. 2.Устройство по п, I, о т л и ч а ю щ ее с   тем, что оно снабжено ограничител ми амплитуды, включенными на входах фазового детектора.
3. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю- g щ е е с   тем, что фазовращатель содержит последовательно включенные фазоинвертор ишрокополосный фазорасщепитель и синусно-косинусный вращающийс  трансформатор, статорHbie обмотки которого подключены к вы-О ходам фазорасщепител  через согласующие усилители , а исполнительный блок управлени  выполнен в виде последовательно включенных 8 усилител  посто нпого тока, электродного ключа и реверсивного электродвигател , кк сматически св занного с ротором враи1аю цегос  Т1;1ансформатора. Источники информащш, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N 248306, кл. G 01 М 7/00, 1968. 2. .4в10рское свидетельство СССР N 464795, кл. 6 01 М 7/00, 1973 (прототип).

   1-б..„..„.

   12