Устройство для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами в опорные связи Советский патент 1962 года по МПК G01H11/00 

Известны устройства для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами в опорной связи, содержащие датчики усилия и ускорений, интегральный и измерительные усилители.

Предлагаемое устройство для измерения энергии колебаний отличается от известных тем, что измерительные усилители подключают к анализаторам спрктра, механически связывают между собой и соединяют с ламповым ваттметром. Такое выполнение устройства обеспечивает получение произведения мгновенных значений усилия и скорости.

На фиг. 1 показана принципиальная блок-схема устройства для измерения энергии колебаний; на фиг. 2 - датчик усилий; на фиг. 3 - схема лампового ваттметра.

Определение энергии колебаний, излучаемой механизмом или его отдельными элементами в опорные связи, производят при помощи устройства, которое состоит из последовательно электрически связанных между собой датчика / усилий, устанавливаемого в упругое болтовое соединение 2, с помощью которого механизм 3 крепится к фундаменту 4; датчика 5 ускорений, устанавливаемого на торце фундаментного болта; предварительного интегрального усилителя 6, изменяющего на 90° фазу сигнала, снимаемого с датчика ускорения; двух усилителей 7 общего уровня; двух электрически эквивалентных анализаторов 8 снектра, имеющих одинаковые фазовые характеристики на отдельных частотах и позволяющих одновременно анализировать спектр усилий и спектр скорости колебаний; механической связи 9 между анализаторами и лампового ваттметра W.

Измерение энергии колебаний, излучаемой механизмом или отдельными его элементами в опорные связи, имеют целью получение исходных данных для оценки механизмов как излучателей вибрации, а

№ 147789 2 также определение доли колебательной энергии отдельных элементов механизма в общей энергии, излучаемой им в фундаменты.

Определение энергии колебаний, излучаемой вибрирующим механизмом в опорные связи, производят по формуле

N Р.Х-о за,

где Р - амплитудное значение динймической силы воздействия механизма на фундамент;

X - скорость колебаний опорной лампы механизма в месте замера

динамической Силы; а-угол сдвига фаз силой и скоростью.

Определение скорости колебаний X выполняют известным в настоящее время методом с использованием датчиков ускорени; и интегральных усилителей.

Определение динамической силы выполняют при помощи датчика, состоящего из разъемного металлического корпуса // с крыщкой /2, внутри которого размещается биморфный пьезоэлемент 13 из титаната бария и сферические самоустанавливающиеся пластины 14 и 15.

Заряд, возникающий на обкладках биморфного оьезоэлемента, сни. мается с корпуса //и металлической прокладки 16, изолированной диэлектриком 17 от корпуса. Штеккер 18 и наконечник 19 служат для электрического соединения датчика с интегральным усилителем.

Верхняя и нижняя половины корпуса пьезоэлектрического датчика усилий имеют сферические поверхности, которые в совокупности со сферическими пластинами 15 обеспечивают равномерное распределение нагрузки на пьезоэлемент.

Если на торцы пьезоэлектрического датчика усилий подействоватькакой-либо силой, то на обкладках пьезоэлемента появится заряд, величина которого будет пропорциональна приложенному усилию. Если же пьезоэлектрический датчик усилий поместить в болтовое соедиьение, при помощи которого механизм крепится к фундаменту, то по величине заряда, снимаемого с датчика усилий, можно судить о величине силы, действующей со стороны механизма на фундамент.

Анализ деформации отдельных элементов упругого болтового соединения, в котором устанавливается датчик усилий, а также условий работы датчика усилий показал, что в общем случае динамическая сила воздействия механизма на фундамент должна определиться по формуле

где К - чувствительность датчика усилий, определяемая тарировкой, в 1кг;

W-коэффициент, учитывающий уменьшение чувствитгльности пьезоэлемента от предварительного сжатия его в упругом болтовом соединении;

Vg - разность потенциалов между обкладками пьезоэлемента, в; S - коэффициент, учитывающий влияние упругости отдельных элементов болтового соединения на показания датчика усилий. Значение угла сдвига фаз между усилием и скоростью отдельно не определяется, а умножение электрических сигналов, пропорциональных действующим усилию и скорости с учетом угла сдвига фаз между ними, производится в ваттметре. Принцип действия ваттметра (см. фиг. 3) состоит в том, что если на вход одной электронной лампы, работающей в квадратичном режиме, подать разность потенциалов, снимаемых отдельно с датчика усилий и с датчика скорости, а на другую лампу.

,.

vo- кг,

работающую также в квадратичном , подать сумму тех же потенциалов и если между анодами этих ламп поместить индикатор магнитоэлектрической системы, то он покажет величину, пропорциональную

где Up -электрический потенциал, снимаемый с датчика усилий;

Ui - электрический потенциал, снимаемый с датчика ускорения, преобразованный в интегральном усилителе в сигнал, пропорциональный скорости колебаний;

а - угол сдвига фаз между силой и скоростью.

Устройство позволяет производить измерения как колебательной энергии, излучаемой механизмами в фундаменты, так и той части колебательной энергии, которая возвращается от фундамента в механизм. Эта так называемая отрицательная колебательная энергия фиксируется всегда, когда не механизм является источником возбуждения вибрации фундамента, а фундамент является источником возбуждения вибрации механизма.

Наличие в измерительном тракте анализаторов позволяет опреде,лять спектральный состав колебательной энергии, излучаемой механизмами в фундаменты.

Колебательная энергия, переданная механизмом в каждой опорной точке, равна алгебраической сумме спектральных составляющих колебательной энергии. Общая же колебательная энергия, переданная механизмом фундаменту, определяется как сумма энергий, переданных каждой опорной точкой механизма в отдельности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами :В опорные связи, содержащее датчики усилия и ускорений, интегральный и измерительные усилители, отличающееся тем, что, с целью получения произведения мгновенных значений усилия и скорости, измерительные усилители подключены к анализаторам спектра, механически связаны между собой и соединены с ламповым ваттметром.

- 3 147789

Up -Li -cosa,