Устройство для динамических испытаний деформируемых элементов Советский патент 1986 года по МПК G01M5/00 

f

Изобретение относится к нс| ьггател1)Н()- му оборудованию, в частности к устройствам для исг1Ь та1;ий упругих элементов, виброизоляторов, си;1ьфонов, гибких иростан- ков и т.п.

Цель изобретения -- новыиюиие надеж ноети работы устройства.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит упругий элеме1гг 1, инерционную .массу 2, вибродатчик 3, фильтр 4 низких частот, усилитель 5, первый 6, второй 7, третий 8, четвертый 9 и пятый 10 умножители, первый И, второй 12 интеграторы, квадратор 13, дифференцирующую цепь 14, первый 15, второй 16, третий 17 сумматоры, первый 18, второй 19 делители и регистратор 20.

Устройство работает следующим образом.

Упругий элемент 1 жестко закрепляется одним концом, а на другом конце iiarpyжается инерционной массой

2. Эта система смещением из ноложения равновесия или с помощью ударного воздействия вводится в режим свободных колебаний. В режиме свободных колебаний вибродатчнк 3 вырабатывает сигнал, пропорциопальный ускорению .массы . Этот сигнал в зависимости от его мощности и уровня помех пропускается через фильтр 4 низких частот и поступает на входы усилителя 5, первого 6 и третьего 8 умножителей и iicfiBOi o интегратора 11. При соответствующем коэффициенте усиления на выходе усилителя 5 имеет место сигнал, пропорциональный реакции ф деформируе.мого элемента. Этот сигнал ностунает на входы первого 6 и второго 7 умножителей, а также на входы дпф(:)ерен- цирующей цепи 14, на выходе которой имеет место сигнал., пронорциопальный цроизЕихд- пой реакции ф. Этот сигнал поступает ни входы четвертого 9 и пятого 10 умножителей. Сигна; на выходе первого инте1 ра- тора 11 пропорциональный скорости .реформации &, поступает на вход второго интегратора 12 и входы четвертого 9 и кторвю 7 умножителей, а также на вход квадр;:гго- ра 13. Сигнал на выходе квад.)атора, п)о- порциональный квадрату скорости , иосгу- пает на вход первого су.м.матора 15, гле его знак меняется на нротивоноложмый. Во втором интеграторе 12 вырабатывас тси сигнал, пропорциональный деформации элемента , который поступает на входы третьего 8 и пятого 10 умножитс. ;:ей. Во всех умножителях осуществляется у.множе- нне входных сигналов, так что на выходе первого и последующих умножителей имеют место сигналы, пропорциональные 1роиз; ел.с- ниям следующих величин: ф, с, ф6, ф В.. ф. Выходные сигналы умножителей поступают на соответствующие входы первого, второго и третьего сумматоров, так пчз и;: выходе этих сумматоров имеют место сигналы, пропорциональные соответственно раз2

iiocTH.. ., . На входы iiepBoro делителя 18 постунают сигналы с вы- хо. юв третьего 17 и первого 15 сумматоров, а па входы второго де. иггеля 19 - с выходов второго 16 и первого 15 су.мматоров, так что .на выходе делителей и.меют место сиг- на,лы прО|1Орцио1-1альные

. F Ё

К

Ф -- Ф .-

Эти сигпал111 и фиксируются регистратором. Опи оказываются пропорциональными мгновенным значениям коэффициентов жесткости и лемпфирования. Применение дисплея или i-рафопоетроителя нозво.чяет

оценить динамику из.менения этих величин 3 течение всего процесса свободных Ko, ie6a- иий при различньгх значениях перемещений и скоростей деформации.

Теоретическим обоснованием работы уст- )ойства являются следующие соображения.

Реакция дефо1хмир /емо|-о элемента без учета его ииерциопньгх свойств, как известно, представляется вьграже1п-1ем

(2)

где , --- деформация э.лсмента и ее скорое i ь;

С и К коэффициенты жес .гкости и демпфирова1 ия, которые полагаются малоиз.меняюпигмися в данный МОМС1ГГ време1;и.

Дифференн.ируя пьгражеиие (2) по време- iHi, но.лучают

(р (3)

Если у.множит выраже1и- е (2) на .,

а выражение (3) на и вычесть из первого нолА чепног о выражения второе, то получают выражение л,.я опреде.ления коэффициента жесткости

--.

(4)

Аналогичным образом, умножая выпажение { 2} па , а вы1)ажение (3) -- на с, после Bbi iirraHHH из перво: О по;1учепного выра- .) второе получают значение коэффи- nuein a де.мнфи1)ова.ния

Из сравнения В ;1ражен1--;й {4) и (5) с cocjTBeTCTByionuoui выражениями (1) сде- ;:.ует, что устройство обеспечивает полу- чспие Tpe6yeMiiix мгновенньгх коэффициентов жес гкости и демпфирования. Рещая совместно систему уравнений (2) и (3), получают нриведе1Н Ь е выражения д. ;я коэф- ()ициегтов равенств (1).

Таким образом, предлагаемое устройство решает поставленную задачу обеспечения возможности испытаний в режиме свободных колебаний и определения мгновенных значений коэффициентов жесткости и демпфирования. Последнее позволяет более объективно оценить динамические свойства деформируемого элемента и учесть их при проектировании.

низких частот, причем вибродатчик подклю- Предлагаемым устройством можно полу- ю чей к входу фильтра низких частот, выход

чить мгновенные значения коэффициентов жесткости и демпфирования, что позволит более объективно оценивать динамические свойства деформируемых элементов и учитывать их при проектировании, особенно при работе оборудования в аналогичных уело- ВИЯХ, а также использовать для идентификации, диагностики и контроля качества.

которого соединен с входом первого интегратора, с другими входами первого и третьего умножителей и с входом усилителя, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена, выход которого соединен с одни.ми входами четвертого и пятого умножителей, другие входы второго и четвертого умножителей соединены с выходом первого интегратора, выход квадратора и выход третьего умножителя соединены с соответствуго- щими входами первого сумматора, выход которого подключен к одним входам делителей, другой вход второго делителя соединен с выходом второго сумматора, один вход которого соединен с выходом второго умножителя, другой вход второго сумматора соединен с выходом пятого уможителя, другой вход которого подключен к выходу второго интегратора, выходы первого и четвертого умножителей подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого подключен к другому входу первого делителя.

Формула изобретения

Устройство для динамических испытаний деформируемых элементов, содержащее инерционную массу, которая установлена на одном конце упругого элемента, другой конец которого жестко закреплен, вибродатчик, расположенный на инерционной массе, усилитель, три умножителя, два последовательно соединенных интегратора, квадратор, два делителя, один сумматор и регистратор, причем вход квадратора соединен с выходом первого интегратора, а одни из входов делителей соединены с соответствующими входами регистратора, выход усилителя соединен с одними входами первого и второго умножителей, выход второго интегратора соединен с одним из входов третьего умножителя, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы, оно снабжено дифференцирующим звеном, четвертым и пятым умножителями, вторым и третьим сумматорами и фильтром

0

5

0

которого соединен с входом первого интегратора, с другими входами первого и третьего умножителей и с входом усилителя, выход которого подключен к входу дифференцирующего звена, выход которого соединен с одни.ми входами четвертого и пятого умножителей, другие входы второго и четвертого умножителей соединены с выходом первого интегратора, выход квадратора и выход третьего умножителя соединены с соответствуго- щими входами первого сумматора, выход которого подключен к одним входам делителей, другой вход второго делителя соединен с выходом второго сумматора, один вход которого соединен с выходом второго умножителя, другой вход второго сумматора соединен с выходом пятого уможителя, другой вход которого подключен к выходу второго интегратора, выходы первого и четвертого умножителей подключены к соответствующим входам третьего сумматора, выход которого подключен к другому входу первого делителя.

Изобретение относится к испытательному оборудованию, а именно к устройства.м для испытания упругих элементов. Позволяет повысить надежность работы устройства, обеспечить возможность испытаний в режиме свободных колебаний и мгновенно определить значения коэффициентов жесткости и демпфирования. Устройство содержит упругий элемент 1, инерционную массу 2, Бибродатчик 3, фильтр 4 низких частот, усилитель 5, умножители 6-10, интеграторы 11 и 12, квадратор 13, дифференциальную цепь 14, сумматоры 15-17, делители 18 и 19, регистратор 20. Один конец упругого элемента 1 жестко закрепляют, другой нагружают инерционной массой 2. Эту систему вводят в режим свободных колебаний. В режиме свободных колебаний вибродатчик 3 вырабатывает сигналы, проходяпгие через фильтр 4 низких частот. Сигналы пропорциональны мгновенным значениям коэффициентов жесткости и демпфирования и фиксируются регистратором 20. 1 ил. ю (Л ю 4 СО со а ю