SU983726A1 - Устройство дл определени повреждаемости изделий при транспортировке - Google Patents

Description

мых издели х в данный, момент времени ) , низка  точность определени  величины усталостной повреждаемости дл  возмущени  процессов, действующи на транспортируемые издели , занимающие широкие полосы частот, и сложность конструкции. , Целью изобретени   вл етс  расши рение функциональных возможностей устройства за счет определени  интенсивности усталостной повреждаемое ти транспортируемых изделий, увеличе ни  точности определени  величины усталостной повреждаемости и упрощени  конструкции. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в устройство, содержащее группу блоков возведени  в степень и сумматор напр жений, введены группа масштабирующих усилителей, интегратор и анализатор спектра частот, вход которого  вл етс  входом устрой ства, а выходы подключены соответственно к входам блоков возведени  в, степень группы, выходы которых через соответствующие масштабирующие усилители группы соединены соответст венно с входами сумматора напр жений выход которого подключен к входу интегратора , выходы интегратора и сумматора напр жений  вл ютс  соответственно первым и вторым выходами уст ройства. Пон тие усталостной повреждаемости изделий при их транспортировке определ етс  следующим образом. Напр жени , по вл юш 1ес  на издели х под действием ускорений Ъ (t.) , возникающие в процессе их транспорти ровок различными видами транспорта, в большинстве случаев переменны во времени и  вл ютс , в общем случае, случайными функци ми времени. Переменные напр жени  на транспор тируемых издели х вызывают в материалах данных изделий процессы постепениого накоплени  повреждений, привод щие к образованию трещин, их раз витию и окончательному повреждению издели . Эти процессы условно называ ютс  усталостью, а соответствующие разрушени  - усталостными. Пусть функ1и1  ускорений (нагружений ) t)(t) имеет вид синусоидального сигнала с относительно медленно измен ющимис  амплитудой а(t), частотой u;(t) и фазой .vfft), т.е. 1j(t) ci{t) sin().t + q-Ct) Огибающую a(t) назовем амплитудой нагружений; Пусть максимально возмож ное значение амплитуды нагружений равно Диапазон значений амплитуды разобьем на L одинаковых участ ков . размер которых равен , пронумеруем эти участки, г-ым участком будем называть участок |г--(;, где г 1, 2 ..., L. Величину . г назовем г-ым уровнем и, амплитуды и обозначим . Через hy.(tjj) обозначим количество периодов синусоиды, приход щеес  на те промежутки времени, когда амплиту да (t) удовлетвор ет неравенства а p-i a(t) ар. На фиг. 1 приведена структурна  схема устройства/ на фиг. 2 - вариант выполнени  анализатора спектра частот/ на фиг. 3-5 - временйые диаграммы , по сн ющие принцип работы устройства. Устройство содержит анализатор 1 спектра частот, группу блоков 2 возведени  в степень, группу масштабирующих усилителей 3, сумматор 4 напр жений , интегратор 5. Анализатор спектра частот может быть выполнен по любому из известных, алгоритмов построени  параллельных анализаторов. В качестве примера на фиг. 2 приведена схема ангшизатора, содержаща  полосовые фильтры 6, квадратичные детекторы 7 и усреднители 8. Показатель усталостной повреждаемости Q(t) дл  этих условий вычисл етс  по формуле U Q(t) EI Ol tiplt),) где m - показатель степени, значение которого устанавливаетс  исход  из свойств материала и конструкции издели , обычно 2 m 17. Показатель Q(t) характеризуетс  графиком (фиг. 4), где по оси абсцисс отложены значени  амплитуд а(г 1, 2, ... L), по оси ординат - количество lifCt) циклов нагружени  амплитудой а за врем  t. При.этом Q(t) пропорционально площади заштрихованной фигуры. Причем чем меньше значение принимает величина Q(t) за все врем  t транспортировки издели , тем.меньше число повреждений, привод щих к окончательной поломке, было накоплено на данном транспортируемом изделии и, следовательно, тем меньшей повреждаемостью будет обладать изделие после его транспортировки. Покажем, что данное техническое решение позвол ет существенно расширить функциональные возможности устройства по определению характеристик усталостной повреждаемости изделий при их транспортировке, а именно позвол ет определ ть интенсивность усталостной повреждаемости транспортируемого издели , увеличить точность .определени  величины усталостной повреждаемости дл  произвольных процессов- воздействи  на транспортируемые издели , и упростить конструкцию устройства в целом.

Процессы, вызывающие усталостные  влени  в транспортируемых издели х, относ тс  к процессам произвольного вида и характеризуютс  следующими свойствами,

1.Произвольный процесс A(t) может быть представлен как сложномодулированный суперпроцесс, состо щий IHS суммы м простых модул ционных процессов (фиг. 5), т.е.

m

Ali| IZ Л-(1), (2) 1 1

A -ltJrC-Ctj-v. (tj , MiHhsiniw tf,-;, (3J

где A(t) - i-й модул ционный npouecc;

C,- (t; - функци , характеризующа  изменение во времени амплитуды i-ro модул ционного процесса}

V. (t) - модулируема  функци ,

имеюща  посто нную частоту оЧ| и фазу Ч ,- колебани .

I На фиг. 5,а показан произвольный процесс, котЬрый разложен на три составл ющие , условный вид которых изображен на фиг. 5,6. Свойства данных простых модул ционных процессов (t) (i 1, ..., М) совпадают со свойствами процесса (фиг. 3,а), дл  которых выведена величина Q(t) усталостной повреждаемости издели .

2.Спектр функции С(t)  вл етс  узкополосным.

3.Модул ционные процессы A|(t) (i 1, ..., М) суперпроцесса A(t) могут быть разбиты на временные непересекающиес  участки длительностью

Ate , (f 1, 2, ...), где амплйтудьа колебаний можно считать посто нными (фиг. 5,6).

Из этих свойств суперпроцесса A(t) следует, что усталостные  влени  в транспортируемых издели х вызываютс  М гармоническими составл кедими У(t) (i 1, ..., М), у которых амплитуда медленно мен етс  со временем. Причем поскольку частота колебаний i-ro модул ционного процесса A(t) вь1ражени  (3) посто нна, то величина п (t) выражени  (1) нагружений транспортируемого издели  данным процессом пропорциональна частоте f . Откуда следует, что величина показател  усталостной повреждаемости издели  от воздействи  i-ro модул ционного процесса за все врем  транспортировки с учетом выражени

(1) определ етс  из следующего соотношени 

a.u)a;;..f.-/,v.... t...

При Q,-(t) определитс  из следующего соотношени 

t QjW-jc.lT) fjdt , ()

о где o(f) - спектральна  огибающа 

i-ro модул ционного процесса ;

t - текущее врем  транспортировки .

Показатель усталостной повреждаемости Q(t) от воздействи  М простых модул ционных процессов вида (3) on-s редел етс  как

М Г

Q(t)II o.(T)-f,-dt. (Ь) J

о

Мен   в выражении (б) пор док выполнени  операций, получим окончательное выражение дл  показател  усталостной повреждаемости издели  при транспортировке в следующем ви t и

)-f.)di:.(l)

J i«1

о

Поскольку Q(t) - непрерывна  функци  времени, то ее можно дифференци ровать . Дифференциру  обе части соотношени  (7), найдем

М

IIo U)-Fi .(8)

Последн   функци  (8) характеризует величину интенсивности усталостной повреждаемости, полученной транспортируемым изделием в данный момент врвмени t.

Соотношени  (7) и (8) , характерИ зующие параметры усталостной повреждаемости (показатель и интенсивность усталостной повреждаемости), выведены дл  произвольного вида процесса, воздействующего на транспортируемое изделие и вызывающее в нем усталостные  влени .

Устройство реализовано в соответствии с приведенными функци ми (7)

и (8) и работает следующим образом.

Разложение процесса A(t), вызывающего в транспортируемом изделии усталостные  влени , на простые узкополосные модул ционные процессы

и нахождение амплитуд 0 (t) этих процессов осуществл ет анализатор 1 спектра частот.

Claims (2)

1. Блоки 2 возведени  в степень осуществл ют возведение в степень сигналов на выходах данного анализатора. Масштабирующие усилители 3 осуществл ют умножение сигналов с выхо дов блоков возведени  в степень на посто нные коэффициенты, пропорциональные частоте f (8). На выходе сумматора 4,  вл ющегос  первым выходом предлагаемого устройства, фор мируетс  величина q(t) (8) интенсив ности усталосгной повреждаемости. На выходе интегратора 5,  вл юще гос  вторым выходом устройства, вычисл етс  величина усталостной повреждаемости Q(t) транспортируемых изделий в момент времени t . Таким образом, устройство облада широкими функциональными возможноет ми по определению характеристик процессов транспортировок грузов, поскольку позвол ет определ ть инте сивность усталостной повреждаемости в данный момент времени и величины усталостной повреждаемости за все врем  транспортировки изделий, а та же высокой точностью определени  ха рактеристик усталостной повреждаемо ти изделий при транспортировке, не завис щей от величины полосы спектр возмущающих воздействий, поскольку более широкополосный сигнал разлага етс  на простые модул ционные процессы . Кроме того,предлагаемое устройство отличаетс  простотой кон струкции, поскольку в нем отсутству ют логически сложные блоки. . Использование устройства дл  сбо ра статистики, усталостных повреждений при транспортировках позволит правильно рассчитать минимальный запас прочности у перевозимых изделий , необходимый на их транспортировку по заданному маршруту, что в свою очередь позволит существенно снизить стоимость издели  в целом , так как усложнение конструкции издели , с целью увеличени  запаса по прочности, пр мо вли ет на величину стойкости последнего. Устройство позволит также увеличить степень неповреждаемости изделий во врем  транспортировки благодар  пре варительной выдаче рекомендаций по услови м их перевозок (методы креплени  изделий в вагоне, или платфор2 6 ,выдерживание скорости на отдельных участках и т.д.) по каждому из маршрутов на Ьсновании полученных из устройства статистических данных, а также благодар  оперативной выдаче предупреждающих сигналов машинисту, ведущему состав (последнее при условии наличи  канала св зи с машинистом ) . Формула изобретени  Устройство дл  определени  повреждаемости изделий при их транспортировке , содержащее группу блоков возведени  в степень и сумматор напр жений , отличающеес  тем, что, с целью расширени  функциональных возможностей за счет определени  интенсивности усталостной повреждаемости транспортируемых изделий, увеличени  точности и упрощени  конструкции , оно дополнительно содержит группу масштабирующих усилителей, интегратор и анализатор спектра частот , вход которого  вл етс  входом устройства, а выходы подключены соответственно к входам блоков возведени  в степень группы, выходы которых через соответствующие масштабирующие усилители группы соединены соответст-. венно с входами сумматора напр жений , выход которого подключен к входу интегратора, выходы интегратора и сумматора напр жений  вл ютс  .соответственно первым и вторым выходами устройства. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Наумов в. А. Основы надежности и долговечности в машиностроении. Омск, 1972, с. 133-151.
2. 2.Когаев В. П. Расчеты на прочность при напр жени х, переменных во времени. М., .Машиностроение, 1977, с. 137-139 (прототип).

   f

   ДА , й а е

   at.

   uf

   t

   0 i, иг.З t

   фиг. I/