СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МНОГОМАССОВЫХ СИСТЕМ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ Российский патент 2018 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия.

Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции, к котором на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик по патенту РФ №2335747, G01M 7/08, G01N 3/313, (прототип).

Недостатком прототипа являются сравнительно невысокие возможности и точность для исследования систем, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.

Технически достижимый результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.

Это достигается тем, что в стенде для испытаний многомассовых систем виброизоляции, содержащем основание, на котором закреплена жесткая переборка с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик, на основании через вибродемпфирующую прокладку закреплена жесткая переборка, на которой установлено два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора летательных аппаратов, при этом один компрессор устанавлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор - на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана, при этом на жесткой переборке закреплен датчик уровня вибрации, который соединен с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при этом определяют логарифмический коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы.

На фиг. 1 представлен общий вид стенда для испытаний многомассовых систем виброизоляции, на фиг. 2 - его принципиальная схема, на фиг. 3 - математическая модель системы «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции», на фиг. 4 - динамические характеристики системы - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ-TW от частоты p [сек^-1]) «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции» при следующих переменных параметрах упругодемпфирующей промежуточной плиты (позиция 5): P₁ - вес плиты от 50 до 150 кГс); на фиг. 5 - характеристики логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, на фиг. 6 - вариант демпфирующего элемента 14, размещенного между основанием 12 стенда и вибродемпфирующей платформой 13.

Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции (фиг. 1) состоит из основания 12, на котором установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора 1 и 2, для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 2) установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например, в виде пластин из полиуретана, которые так же как и штатные резиновые виброизоляторы 7 компрессора 1 установлены на жесткой переборке 8, которая через вибродемпфирующую прокладку 11 установлена на основании 12. На фиг. 3 показана математическая модель двухмассовой системы «компрессор 2 на промежуточной плите 4 с виброизоляторами 5 и 6», где

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты 4 и ее масса,

c₂ и m₂ - соответственно жесткость виброизоляторов 5 и масса компрессора 2,

h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы следующей зависимостью (1):

на жесткой переборке 8, между компрессорами 1 и 2, закреплен вибродатчик 3, сигнал с которого поступает на усилитель 10 и затем на регистрирующую колебания аппаратуру 9, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот (Гц): 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.

Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции работает следующим образом.

Сначала включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1 и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2 и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции, производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).

На основании 12 через вибродемпфирующую прокладку 11 закрепляют жесткую переборку 8, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора 1 и 2, для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 1 и 2) устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например, в виде пластин из полиуретана. На жесткой переборке 8 закрепляют датчик уровня вибрации 3, который соединяют с усилителем 10 и спектрометром 9.

Затем включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1 и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2 и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции, производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).

Возможен вариант (фиг. 2), когда для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание 12 стенда размещают на вибродемпфирующей платформе 13 посредством по крайней мере трех демпфирующих элементов 14 (фиг. 6).

На фиг. 6 приведена схема демпфирующего элемента 14, размещенного между основанием 12 стенда и вибродемпфирующей платформой 13.

Каждый из демпфирующих элементов 14 (фиг. 6) выполнен в виде демпфирующего сетчатого пакета, содержащего упругую втулку 15 с центральным отверстием 29, которая расположена в центральной части пакета и жестко связана с центральной пластиной 26, разделяющей демпфирующий сетчатый пакет на две идентичные части, расположенные оппозитно друг другу: соответственно верхний 21 и нижний 22 сетчатые упругие элементы.

На центральной пластине 26 закреплены опорные кольца 25 и 23, при этом верхний 21 сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой 19 сетчатого пакета, а нижний 22 сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой 27 пакета.

При этом в верхнем сетчатом упругом элементе 21, в его центре, осесимметрично упругой втулке 15 расположен верхний демпфер сухого трения, выполненный в виде верхней гильзы 18, жестко соединенной с крышкой 19, и нижней гильзы 17, жестко соединенной с центральной пластиной 26, при этом гильзы 17 и 18 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 15 размещена в них коаксиально и с зазором.

В нижнем сетчатом упругом элементе 22, в его центре, осесимметрично упругой втулке 15 расположен нижний демпфер сухого трения, выполненный в виде нижней гильзы 28, жестко соединенной с нижней нажимной шайбой 27, и верхней гильзы 24, жестко соединенной с центральной пластиной 26, при этом гильзы 24 и 28 соединены с натягом, образуя пару трения, а упругая втулка 15 размещена в них коаксиально и с зазором 16.

Плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³…2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм…0,15 мм.

Упругие сетчатые элементы 21 и 22 могут быть выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, например полиуретаном.

Демпфирующий сетчатый пакет работает следующим образом.

При колебаниях основания 12 стенда упругие сетчатые элементы 21 и 22 воспринимают как вертикальные, так и горизонтальные нагрузки, ослабляя тем самым динамическое воздействие на виброизолируемый объект, т.е. обеспечивается пространственная виброзащита и защита от ударов. При этом с помощью датчика 3 снимаются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) всей многомассовой системы виброизоляции (фиг. 4) и делаются выводы по демпфирующей способности исследуемого демпфирующего элемента 14 в совокупности с основанием 12 стенда, размещенного на вибродемпфирующей платформе 13.

Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия. Устройство содержит основание, на котором закреплена жесткая переборка с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик. На основании через вибродемпфирующую прокладку закреплена жесткая переборка, на которой установлено два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора летательных аппаратов, при этом один компрессор устанавлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор - на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например, в виде пластин из полиуретана. При этом на жесткой переборке закреплен датчик уровня вибрации, который соединен с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при этом определяют логарифмический коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции, содержащий основание, на котором закреплена жесткая переборка с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик, а на основании через вибродемпфирующую прокладку закреплена жесткая переборка, на которой установлено два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора летательных аппаратов, при этом один компрессор установлен на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор - на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например в виде пластин из полиуретана, при этом на жесткой переборке закреплен датчик уровня вибрации, который соединен с усилителем и спектрометром для регистрации амплитудно-частотных характеристик исследуемой системы виброизоляции, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производится имитация ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записываются осциллограммы свободных колебаний, при этом определяют логарифмический коэффициентом затухания δ₁ колебательной системы по следующей зависимости:

где c₁ и m₁ - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; h₁ - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции,

отличающийся тем, что для исследования демпфирующей способности многомассовых систем виброизоляции основание стенда размещают на вибродемпфирующей платформе посредством по крайней мере трех демпфирующих элементов.

2. Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции по п. 1, отличающийся тем, что каждый из демпфирующих элементов выполнен в виде демпфирующего сетчатого пакета, содержащего упругие сетчатые элементы, взаимодействующие друг с другом, плотность сетчатой структуры каждого упругого сетчатого элемента находится в оптимальном интервале величин: 1,2 г/см³÷2,0 г/см³, причем материал проволоки упругих сетчатых элементов - сталь марки ЭИ-708, а диаметр ее находится в оптимальном интервале величин 0,09 мм÷0,15 мм, плотность сетчатой структуры внешних слоев упругого сетчатого элемента в 1,5 раза больше плотности сетчатой структуры внутренних слоев упругого сетчатого элемента, при этом упругие сетчатые элементы выполнены комбинированными из сетчатого каркаса, залитого эластомером, полиуретаном, а пакет содержит упругую втулку с центральным отверстием, которая расположена в центральной части пакета и жестко связана с центральной пластиной, разделяющей демпфирующий сетчатый пакет на две идентичные части, расположенные оппозитно друг другу: соответственно верхний и нижний сетчатые упругие элементы, причем на центральной пластине закреплены опорные кольца, при этом верхний сетчатый упругий элемент соединен с верхней крышкой сетчатого пакета, а нижний сетчатый упругий элемент соединен с нижней нажимной шайбой пакета.

3. Стенд для испытаний многомассовых систем виброизоляции по п. 1, отличающийся тем, что с помощью датчика снимаются амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) всей многомассовой системы виброизоляции и делаются выводы по демпфирующей способности исследуемого демпфирующего элемента в совокупности с основанием стенда, размещенного на вибродемпфирующей платформе.