Способ передачи вибраций от вибровозбудителя к объекту Советский патент 1984 года по МПК G01M7/00 

I11 Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для механических испытаний различных объектов на виброустойчивость и вибропрочность при однонаправленном движении. Известен способ передачи вибраций от виброврзбудителя к объекту, предусматривающий жесткое соединение испытуемого объекта с подвижной частью вибратора. сообщающей ему колебательное движение в направлении его оси. Подвижная часть вибратора (а вместе с ним и испытуемый объект) удерживается относительно неподвижной с помощью анизотропноупругой подвески, размещенной внутри вибратора и ориентированной наименьшей жесткостью в направлении основного движения, а наибольшей - перпен дикулярно к нему Q. Вследствие ограниченных возможнос тей известных конструкций упругой подвески при возбуждении управляемых вынужденных колебаний в направлении основногодвижения возникают непреду смотренные паразитные колебания подвижной части вибратора в поперечном направлении, уровень которых .на определенных частотах рабочего диапазона может многократно превышать норму установленйого программой испытаний вибрационного воздействия в основном направлении. Это приводит к механическим повреждениям или расстройству характеристик испытуемого объекта от непредусмотренного воздействия и к его неоправданной забраковке. Наиболее близким к изобретению является способ передачи вибраций от вибровозбудителя к объекту при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровозбудитеЛя соединяют с объектом стержнем, связанным одним концом со столом вибровозбудителя 21, Для сообщения основного колебательного движения объекту вибростол соединен с подвижной частью вибратора стержнем, ориентированным вдоль оси испытаний и предназначенным в то же время за счет гибкости в поперечном направлении уменыпить передачу поперечных колебаний подвижной част вибратора киспытаемому объекту. Однако и в этом случае вследствие ограниченной жесткости поддерживающе го устройства в поперечном направлении паразитные колебания изделия не устранены в достаточной мере. Цель изобретения - повьш1ение точности воспроизведения однонаправленного вибрационного режима путем исключения дополнительных приспособлений для вьшешивания объекта. Цель достигается тем, что соглас,но способу передачи вибраций от вибровозбудителя к объекту при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровозбудителя соединяют с объектом стержнем, связанным одним концом со столом вибровозбудителя, используют стержень, изгибная жесткость которого ЕЗ определена из условия (ff ,ц..А t JL е е me где 6 - длина стержня; In - масса испытуемого объекта; 3 - момент инерции массы объекта относительно ее централь-i ной оси, перпендикулярной плоскости поперечного движения;А - расстояние от центра тяжес. ти объекта до точки его крепления на стержне; СО - нижняя граница рабочего диапазона испытательных частотJ V: 0,04-0,08, а испытуемый объект жестко укрепляют на свободном конце стержня. На фиг. 1 изображено устройство для реали-зации способа; на фиг. 2 экспериментальная зависимость уровня поперечных колебаний объекта от частоты возмущающей силы для известного и предлагаемого способов. Виброустановка (фиг.1) содержит вибратор 1 с подвижной частью 2, испытуемьм объект 3, закрепленный на стержне 4. Последний является единственно несущим для объекта 3. Длина стержня 4, форма и размеры его сечения, а также модуль упругости материала выбраны так, что собственные частоты колебаний объекта 3 в поперечном направлении (перпен3дикулярно оси основного движения) размещены ниже рабочего диапазона испытательных частот. По этой причине рассматриваемая механическая система (объект 3 и несущий его стержень 4) приобретает в рабочем диапазоне частот высокую динамическую жесткость к поперечным смещения возрастающую по мере удаления испытательной частоты колебаний от резонансной. В этом состоит принципиальное отличие предпагаемого устройства от известных, в которых ограничение поперечных колебаний достигается увеличением статической жесткости крепления испытуемого изделия. Последняя же не может обес печить достаточной динамической жесткости, которая при увеличении частоты испытаний непременно уменьшается как для всякой дорезонансной системы. Параметры виброустановки выбраны с учетом прочности и устойчивости несущего стержня А по методике расч та, частью которой является расчетное соотношение, указанное в формуле. Кроме того, собственные частоты виброустановки н -параметры стержня 4 определены экспериментально путем наблкдения собственных поперечных колебаний объекта 3 после ударного возмущения. Вынужденные колебания упругоподвешенного объекта резко увеличиваются при частоте возмушекия. равной или близкой к частоте собственных колебаний этого объекта (резонанс). Именно наличие поперечных резонансов объекта 3 с подвижно частью 2 вибратора 1 в известных виброустановках приводит к резкому увеличению паразитньк колебаний. Пр частоте возмущения, большей собственной частоты объекта, амплитуда вынужденных колебаний снижается и по мере увеличения расстройки этих частот быстро затухает (зарезонансный режим). В предлагаемом устройст ве резонансные частоты объекта 3 размещены ниже рабочего диапазона частот по крайней мере в 1,5 раза, что соответствует принятому коэффициенту отстройки от резонанса 0,50,7 Таким образом, объект 3 в системе со стержнем 4 и подвижной частью 2 вибратора работает в зарезонансном режиме, чем и достигается снижение вынужденных (паразитных) 24 колебаний. Последнее тем эффективнее, чем меньше частота собственных поперечных колебаний объекта 3 по . отношению к нижней границе частотного диапазона испытаний. Способ реализуют следующим образом. Колебательное движение в основном направлении генерируется вибратором 1и передается его подвижной частью 2к испытуемому объекту 3 посредством стержня 4, который на время испытания является единственно несущим элементом, удерживающим объект 3. Порядок изменения частоты и интенсивности генерируемых колебаний не влияет на работоспособность виброустановки, достаточно лишь соблюдать нижнюю и верхнюю границы частотного диапазона и н% выходить за пределы частот, установленные в соответствии с параметрами стержня 4. Параметры виброустановки следующие: масса испытуемого объекта 34 кг, длина стержня 100 мм, диаметр стержня 6 мм, вибростенд типа ST-1000. Результаты работы опытной виброустановки представлены на фиг. 2 в виде зависимостей уровней колебаний её элементов от частоты испытаний в относительных единицах (отн. ед.): линия А - постоянный во всем частотном диапазоне уровень колебаний подвижной части 2 вибратора 1 по оси основного движения, принятой за единицу, кривая Б уровень колебаний испытуемого объекта 3 в поперечном направлении при известном способе передачи вибрации (жесткое соединение объекта 3 с подвижной частью 2 вибратора 1), при частоте испытаний 5,5 отн.ед. имеет место резонанс колебаний в поперечном направлении, превосходящий уровень колебаний по оси основного движения , в 4,5 раза, кривая 8 - уровень паразитных колебаний испытуемого объекта 3 в поперечном направлении при установке его предлагаемым способомс помощью стержня 4, который во всем частотном диапазоне не превосходит 5Z от уровня колебаний по оси основного движения. .Таким образом, с помощью предложенного способа практически пол-

ностью.устранены (менее 5% от уровня управляемых вынужденных колебаний в направлении основного движения) паразитные колебания объекта в поперечном направлении, достигающие при обычной установке 450%, что позволяет качественно улучшить процесс виброиспытаний.

СПОСОБ ПЕРЕДАЧИ ВИБРАЦИЙ ОТ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ К ОБЪЕКТУ при его испытании на вибростенде, по которому подвижную систему вибровоз будителя соединяют с объектом стержнем, связанным одним концом со столом вибровозбудителя, о т л и ча ющи и с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведения однонаправленного вибрационного Vut.i ма путем исключения дополнительприспособлений для вывешивания кта, используют стержень, изая жесткость которого ЕЗ опрена из условия (A4lJ T)-. -ifT., 6 - длина стержня; ш - масса испытуемого объекта, ЗОБ момент инерции массы объекта относительно ее центральной оси, перпендикулярной плоскости поперечного двиткения расстояние от центра тяжести объекта до точки его крепления на стержне; нижняя граница рабочего диапазона испытательных частот Ц 0,04-0,08, пытуемый объект жестко укрепляют вободном конце стержня.

1.5 2 2,5 3 3.5 Ч tt,5 Фиг.2

в

5 5,5 6 6,5 tJа cm от а кол еда f/t/a