СПОСОБ ИСПЫТАНИЙ УПРУГИХ СИСТЕМ НА ВИБРОПРОЧНОСТЬ Российский патент 1997 года по МПК G01M7/02 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способам испытаний упругих систем (УС) на вибропрочность.

Известен способ испытания УС на вибропрочность, согласно которому УС подвергают в месте ее закрепления воздействию гармонической вибрации на частоте f_з, заданной в нормативно-технической документации, измеряют и поддерживают в процессе испытаний ускорение j_з в месте крепления УС [1] Этот способ позволяет испытывать на вибропрочность как автономные УС, так и несколько УС одновременно (например, приборные рамы, включающие корпус, на котором крепятся несколько приборов, жестко или посредством амортизаторов).

Недостатком данного способа является невозможность в ряде случаев воспроизведения режима вибронагружения на существующем оборудовании (например, при имитации транспортной вибрации на низких частотах 1.20 Гц с большой амплитудой колебаний) или большая продолжительность испытаний в тех случаях, когда режим вибронагружения на низких частотах может быть воспроизведен на существующем оборудовании.

Вибропрочность УС определяется деформацией упругого элемента, которая, в свою очередь, зависит от относительной амплитуды колебаний A₀ и практически не зависит от частоты. Это позволяет проводить испытания УС на более высоких частотах по сравнению с частотой f_з при сохранении величины относительной амплитуды колебаний и, следовательно, деформации упругих элементов.

Известен способ испытаний УС на вибропрочность, по которому испытуемую систему с сосредоточенной инерционной массой подвергают в месте ее закрепления воздействию вибрации на резонансной (собственной) частоте, при этом определяют ускорение j_m на инерционной массе и поддерживают его в процессе испытания [2]
Как известно

где f_р низшая резонансная частота;
δ логарифмический декремент колебаний.

Поэтому при j_m const относительная амплитуда A₀ (и, следовательно, смещение инерционной массы относительно места закрепления УС и деформации упругих элементов) const.

Способ [2] позволяет устранить недостатки аналога [1] так как практически все УС, работающие при воздействии (или после воздействия) низкочастотных, например, транспортных нагрузок, разрабатываются таким образом, чтобы резонансные частоты лежали выше частот этих нагрузок, например, выше частот транспортного диапазона.

Способ [2] выбран за прототип, так как по своей технической сущности и достигаемому результату является наиболее близким к предлагаемому изобретению.

Недостатком прототипа являются сложность технической реализации (из-за ухода резонансной частоты в процессе испытаний используется весьма сложная схема ее автоматического фазового регулирования) и невозможность одновременных испытаний нескольких УС, входящих, например, в состав приборной рамы.

Задачей изобретения является упрощение реализации способа при сохранении точности испытания.

Задача решается тем, что в способе испытания УС на вибропрочность, по которому испытываемую систему с сосредоточенной инерционной массой подвергают в месте ее закрепления воздействию гармонической вибрации с фиксированной частотой, определяют ускорение на инерционной массе и поддерживают его в процессе испытания, согласно изобретению, предварительно определяют низшую резонансную частоту f_р упругой системы и ускорение j_m на инерционной массе на частоте f_з < f_р, заданной в нормативно-технической документации на изделие, а испытания проводят на частоте f_и, выбранной из соотношения f_з < f_и < f_р, при ускорении на инерционной массе, равном j_m.

Кроме того, в процессе испытания измеряют ускорение в месте закрепления упругой системы и по его изменению судят о вибропрочности УС.

В случае одновременного испытания нескольких упругих систем, ускорение j_m определяют на всех инерционных массах, а в процессе испытания поддерживают j_m на одной инерционной массе, при этом измеряют ускорение и на остальных инерционных массах и по его изменению судят о вибропрочности упругих систем.

Способ осуществляют следующим образом. Определяют низшую резонансную частоту f_р (расчетом или экспериментально) и находят значение частоты испытаний f_и из диапазона [f_з, f_р] Определяют значение ускорения j_m на инерционной массе на частоте f_з, заданной в нормативно-технической документации расчетом или экспериментально. Проводят испытания на частоте f_и при соответствующем сокращении времени испытаний пропорционально отношению f_з/f_и; в процессе испытаний измеряют и поддерживают величину ускорения j_m на инерционной массе. В случае одновременных испытаний на вибропрочность нескольких УС, величину j_m на частоте f_з определяют на всех инерционных массах, а в процессе испытаний поддерживают величину j_m const на одной из инерционных масс, при этом измеряют ускорение на остальных инерционных массах и по его изменению судят о вибропрочности УС.

Пример выполнения способа.

Требуется определить вибронадежность амортизированного прибора (виброустойчивость прибора и вибропрочность системы амортизации), который согласно НТД подвергается при эксплуатации воздействию в месте закрепления гармонической вибрации с частотой f_з 1,0 Гц, ускорением j_m 0,6g и временем действия 20 ч.

Для определения указанных характеристик осуществляют следующие действия.

1. Определяют расчетным путем амплитуду действующей в месте закрепления вибрации.

2. Проводят анализ испытательного оборудования, который показывает, что на существующем испытательном оборудовании создание вибрации с амплитудой 150 мм невозможно.

3. Определяют низшую резонансную частоту системы амортизации, которая составляет 10 Гц.

4. Выбирают из диапазона 1 10 Гц частоту испытаний f_и 5 Гц, определяют новое время испытаний t_и 20•1/5 4 ч.

5. Определяют расчетным путем ускорение j_m на инерционной массе - приборе на частоте 1 Гц и при ускорении j_з 0,6g (при расчете принималось δ 1).

6. Проводят испытания амортизированного прибора на частоте 5 Гц в течение 4 ч, при этом поддерживают на приборе постоянную величину ускорения 0,61g.

8. В процессе испытаний было установлено, что прибор виброустойчив (дополнительная погрешность не выходит за норму), однако через 3 ч воздействия вибрации величина ускорения в месте закрепления амортизированного прибора уменьшилась с 0,47g до 0,26g. Испытания были приостановлены и определена повторно низшая резонансная частота системы амортизации, которая составила 6 Гц. Таким образом, амортизированный прибор УС испытания не выдержал из-за недостаточной вибропрочности.

Использование: для испытания систем амортизации приборов. Сущность изобретения: испытуемую упругую систему (УС) с сосредоточенной инерционной массой подвергают в месте закрепления УС воздействию гармонической вибрации с фиксированной частотой и постоянным ускорением инерционной массы. Для задания режимных параметров испытания предварительно определяют низшую резонансную частоту f_р УС и ускорение j_m на инерционной массе на частоте f_з < f_р, заданной в нормативно-технической документации на изделие. Испытания проводят на частоте f_и, выбранной из соотношения f_з < f_и < f_р, при ускорении на инерционной массе, равном j_m. О вибропрочности УС можно судить по изменению ускорения в месте ее закрепления. При использовании изобретения упрощаются средства реализации способа. 2 з.п. ф-лы.

1. Способ испытания упругих систем на вибропрочность, по которому испытуемую систему с сосредоточенной инерционной массой подвергают в месте ее закрепления воздействию гармонической вибрации с фиксированной частотой, определяют ускорение на инерционной массе и поддерживают его в процессе испытания, отличающийся тем, что предварительно определяют низшую резонансную частоту f_р упругой системы и ускорение j_м на инерционной массе на частоте f_з < f_р, заданной в нормативно-технической документации на изделие, а испытание проводят на частоте f_и, выбранной из соотношения f_з < f_и < f_р, при ускорении на инерционной массе, равном j_м. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе испытания измеряют ускорение в месте закрепления упругой системы и по его изменению судят о вибропрочности упругой системы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае одновременного испытания нескольких упругих систем ускорение j_м определяют на всех инерционных массах, а в процессе испытания поддерживают j_м на одной инерционной массе, при этом измеряют ускорение и на остальных инерционных массах и по его изменению судят о вибропрочности упругих систем.