Камертонный стенд для динамических испытаний изделий Советский патент 1990 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к испытаталь- ной технике, в частности к камертонным стендам для динамических испытаний изделий,

Целью изобретения является снижение потребляемой мощности и повышение точности воспроизведения виброударной нагрузки камертонным стендом, работающим в виброударном режиме, реализуемом при взаимодействии камертона с ограничителем амплитуды колебаний. Поставленная цель реализуется за счет того, что ограничитель амплитуды колебаний выполнен с элементами, ограничивающими колебания ветвей камертона как при их сближении, так и при удалении, причем ветви камертона образуют при взаимодействии с ограничителем колебаний замкнутый силовой контур.

На фиг.1 схематично изображен камертонный стенд, с ограничителем амплитуды колебаний в виде пластины; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1: на фиг.З - стенд с ограничителем амплитуды колебаний в виде двух звеньев, установленных на ветвях камертона; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З; на фиг.5 - функциональная схема возбудителя колебаний камертона.

Камертонный стенд содержит основание 1, камертон, состоящий из двух ветвей 2 и 3, служащих для установки испупуемых изделий (не показаны), и ножки 4, установленной на основании 1, возбудитель колебаний камертона и ограничитель амплиг /ды колебаний камертона, Последний может быть выполнен различным образом. На фиг.1 и 2 изображен ограничитель амплитуды колебаний, выполненный а веде пластины 5, имеющей отверстия б и 7 длп прохода ветвей 2 и 3 камертона и подвешенной на основании 1 посредством гибких нитей О,

На фмг.З и 4 стенд мзображен с ограничителем, выполненным в виде даух звеньев 9 и 10, установленных на ветвях 2 и 3 камерона и соединенных между собой с возможностью ограниченного перемеще 4ий друг относительно друга. Звено 9 ирлеат штифт 11, входящий в отверстие 12 звена 10. Зазоры 11 и 12 определяют максимальную ампитуду перемещения ветвей 2 и 3 друг к ругу м друг от друга.

Ограничитель амплитуды колебаний, выполненный как в виде пластины 5, так и s иде звеньев 9 и 10, может быть установлен возможностью установочного перемещеия вдоль ветвей 2 и 3 камертона. Это дотигается изменением длины нитей 8 sifiii еремещением звеньев 9 и 10.

Возбудитель колебаний камертона моет, например, содержать (фиг.5) статор i/is

двух последовательно соединенных катушек 13 возбуждения, каждая из которых размещена на соответствующем магнито- проводе 14 и установлена с возможностью 5 магнитного взаимодействия с ветвями 2 и 3, изготовленными из магнитного материала и выполняющими функцию якоря привода.

Катушки 13 возбуждения с магнитопро- водами 14 установлены с возможностью пе- 0 ремещения вдоль длины камертона, например, путем закрепления их на плите 15, имеющей возможность перемещаться по направляющим 16, что обеспечивает возможность выбора положения горизонталь- 5 ной плоскости симметрии катушек 13 в области 1/L 0,2 ±0,1.

Система электропитания и управления возбудителя колебаний может быть выполнена в виде источника 17 импульсного тока

0 м управляющего Мм блоке 18 управления. Источник 17 импульсного тока состоит из двух плеч, каждое из которых содержит источник 19 тока, к выходу которого подключены параллельно конденсатор 20 и

5 шунтирующ1/:й диод 21, кэтод которого соединен с плюсовой клеммой источника 19 тока.

К выходу источника 19 тока подключены также последовательно соединенные меж0 ду собой и включенные каждый в направлении пропускания тока источника 19 первый 22 и второй 23 т о ристоры. Между точками соединения тиристоров 22 и 23 включен конденсатор-накопитель 2, а вторые тири5 сторы 23 обоих плеч соединены между собой и подключены к последовательно соединеннь:м катушкам 13 возбуждения, образующим совместно с конденсатором- накопителем 24 колебательный контур.

0Блок 18 управления содержит последовательно включенные источник управляющего сигнала - задающий генератор 25, О-триггер 26, D-вход которого соедмне ; с инвертируюш,им выходом, переходный кон5 денсатор 27 и первичную обмотку 28 дифференцирующего импульсного трансформатора 29 с двумя парами выходных обмоток 30-33, имеющими одинаковое направление витков в каждой паре и проти0 воположное направление ISMTKOE в разных парах обмоток.

Стекд р.чожет также содержать устройство регистрации электрических сигналов от испытуемых объектов, включающее вход5 ной фильтр 34; обеспечивающий подавление сигналов С частотой Ешше частоты колебаний Кгэмертона, ш регистрирующее устройство 35.

Описываемый камертонный стенд работает следующим образом.

До начала испытаний ограничитель амплитуды колебаний должен быть установлен таким образом, чтобы была обеспечена синхронная остановка ветвей 2 и 3 камертона при их сближении и удалении. При этом зазоры между ветвями 2 и 3 камертона и ограничителем амплитуды колебаний определяющие амплитуду колебаний, могут быть различными для случая движения ветвей 2 и 3 камертона друг к другу и для случая их движения друг от друга. Это определяет возможность возбуждения несимметричных колебаний каждой ветви (2 и 3) камертона. Под воздействием возбудителя колебаний камертона ветви 2 и 3 начинают совершать колебания со все возрастающей амплитудой, причем параметры колебаний ветвей 2 и 3 идентичны, что обеспечивает замкнутость силового контура и низкое энергопотребление стенда.

При дальнейшем возрастании амплитуды колебаний ветви 2 и 3 начинают взаимодействовать с ограничителем амплитуды колебаний.

В случае неточной установки ограничителя относительно ветвей 2 и 3 одна из них начинает взаимодействовать с ограничителем раньше другой. При выполнении ограг- ничителя в виде пластины 5 при ударе одной из ветвей камертона, например ветви 2, об поверхность отв.ерстия б пластины 5 последняя вместе с ветвью 2 перемещается в направлении доударного движения ветви 2, например вправо, причем в это время ветвь 3 продолжает перемещение влево.

Совместное движение ветви 2 и пластины 5 происходит до тех пор, пока ветвь 3 не ударится о поверхность отверстия 7 пластины 5, после чего происходит синхронная остановка ветвей 2 и.З камертона. Затем каждая из них начнет перемещаться в сторону, противоположную доударному перемещению. Аналогично обеспечивается одновременность остановки ветвей 2 и 3 при их движении друг к другу. Для минимизации искажений, вносимых присоединением к одной из ветвей камертона пластины 5, последняя должна быть выполнена с минимальной массой.

Полностью это искажение может быть исключено при использовании ограничителя в виде двух звеньев 9 и 10, установленных на ветвях 2 и 3 камертона. В этом случае стенд работает следующим образом.

При ударении ветвей 2 и 3 друг от друга на расстояние li (фиг.З) происходит соударение штифта 11 звена 9 и соответствующей поверхности отверстия 12 звена 10 и, следовательно, одновремен ная остановка ветвей 2 и 3 камертона. После этого ветви 2 и 3

начинают приближаться друг к другу. После .-.. сближения ветвей на расстояние la происхо- дит соударение штифта 11 звена 9 и соответствующей поверхности отверстия 12 звена

10 и, одновременная остановка ветвей 2 иЗ. Далее приведенный цикл повторяется.

При необходимости изменения параметров виброударного процесса перемещают вдоль ветвей 2 и 3 либо пластину 5, либо

0 звенья 9 и 10 ограничителя амплитуды ко-- лебаний.

В дальнейшем под воздействием возбудителя колебаний частота колебаний ветвей 2 и 3, может быть увеличена. При этом воз5 растают виброскорость и ударные воздействия, передаваемые на испытуемые изделия, которые устанавливаются на ветвях 2 и 3 камертона.

После достижения частоты колебаний

0 ветвей 2 и 3 заданного значения режим колебаний ветвей 2 и 3 становится устойчивым и возбудитель колебаний только поддерживает этот режим.

Возбудитель колебании камертона ра5 ботает следующим образом (фиг.5).

Источники 19 тока обеспечивают заряд конденсаторов 20. Управление разрядом конденсаторов 20 осуществляется соответственно тиристорами 22 и 23. Блок 18управ0 ления обеспечивает чередующуюся через период колебаний генератора 25 попарную коммутацию тиристоров 22 и 23. Открывание тиристора 22 верхнего плеча и тиристора 23 нижнего плеча приложением

5 положительных импульсов к их управляющим электродам создает условия (образует цепь) для разряда конденсатора 20 верхнего плеча и оказывающегося последовательно согласно соединенным с ним конденсатора

0 24 через катушки 13 возбуждения. В этот момент к управляющим электродам тиристоров 22 и 23 приложены отрицательные импульсы, и эти тиристоры, оставаясь закрытыми, не влияют на протекание тока ра з5 ряда. Конденсатор 20 нижнего плеча в это время заряжается от источника 19 тока. После разряда конденсаторов 20 и 24 ток самоиндукции катушек 13 возбуждения продолжает протекать через шунтирующий

0 диод 21 верхнего плеча и перезаряжает конденсатор 24. Уменьшение протекающего тока самоиндукции приводит к самозакрытию тиристора 22 верхнего плеча и тиристора 23 нижнего плеча.

5 В следующий период колебаний генератора 25 конденсатор 20 верхнего плеча заряжается от источника 19 тока и происходит разряд конденсатора 20 нижнего плеча через открытые тиристоры нижнего плеча 22 и верхнего плеча 23 благодаря приложению

положительных импульсов к их управляющим электродам. При этом, как и в случае разряда конденсатора 20 верхнего плеча, обеспечивается согласованное соединение заряженного конденсатора 20 нижнего плеча и перезаряженного в предыдущий период управляющего сигнала конденсатора 24. После разряда конденсаторов 20 и 24 конденсатор 24 перезаряжается. В дальнейшем чередующийся процесс разряда конденсаторов верхнего и нижнего плеч повторяется. Выбором емкостей конденсаторов 20 и 24 и индуктивностей катушек 13 возбуждения можно изменять период колебаний колебательного контура.

Описанный процесс черезпериодной попарной коммутации тиристоров 22 и 23 обеспечивается наличием делителя частоты колебаний генератора 25, выполненного в виде D-триггера 26 в соответствующем включении и дифференцирующего импульсного трансформатора 29 с двумя парами выходных обмоток 30, 31 и 32, 33. имеющими одинаковое направление витков в каждой паре и противоположное направление витков в различных парах обмоток.

Напряжение с выхода генератора 25, имеющего период, равный периоду резонансных колебаний камертона, после деления частоты на два с помощью делителя частоты (D-триггера 26) образует на входной обмотке дифференцирующего импульсного трансформатора 28 последовательности коротких разнополярных импульсов. Соответствующие напряжения на парах выходных обмоток 30,31 и 32.33 обеспечивают поочередное через период колебаний генератора 25 попарное открывание тиристоров верхнего 22 и нижнего 23 плеч. Это, в свою очередь, вызывает чередующиеся через период колебаний генератора 25 процессы зг- ряда - разряда конденсаторов 20 верхнего и нижнего плеч, а также перезаряд и перекоммутацию конденсатора 24.

В результате протекания однополярных импульсов тока через.катушки 13 возбуждения возникают силы, притягивающие ветви 2 л 3 камертона к статорам 14 возбудителя колебаний.

Регистрирующее устройство 35 регистрирует процесс колебаний камертона.

В связи с тем, что ветви 2 и 3 камертона соударяются с ограничителем их колебаний одновременно с образованием замкнутого силового контура в образовавшейся колеба0 тельной системе потери энергии минимальны. Это обеспечивает снижение потребляемой мощности, а также стабильность аоспроизводимой виброударной нагрузки.

5 Ф о р м у л а и 3 о б р ет е и и я

1.Камертонный стенд для динамических испытаний изделий, содержащий основание, установленный на нем камертон, возбудитель колебаний камертона и ограни0 читель амплитуды колебан ий, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью снижения потребляемой мощности и повышения точности воспроизведения виброударной нагрузки, ограничитель амплитуды колебаний выпол5 ней с элементами для ограничения амплитуды колебаний обеих ветвей камертона как при их сближении, так и при их удалении, и установлен с возможностью образования с ветвями камертона замкнутого силового

0 контура.

2.Стенд по П.1, отличающийся тем, что ограничитель амплитуды колебаний выполнен в аиде подвешенной к основанию на гибких нитях пластины, имеющей окна

5 для гфохода ветвей камертона.

3.Стенд по П.1, о т л м ч а ю щ и и с я тем, что ограничитель амплитуды колебаний выполнен а виде двух звеньев, установленных на ветвях камертона и соединенных

0 между собой с возможностью ограниченного перемещения друг относительно другз,

4.Стенд по пп.1-3, отличающий- с я тем, что огран 1читель амплитуды колебаний установлен с возможностью устано45 вечного перемещения вдоль ветвей камертона.

Изобретение относится к испытательной технике. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности и повышение точности воспроизведения виброударной нагрузки камертонным стендом, работающим в виброударном режиме, реализуемом при взаимодействии камертона с ограничителем амплитуды колебаний. Цель достигается за счет того, что ограничитель амплитуды колебаний выполнен с элементами, ограничивающими колебания ветвей камертона как при их сближении, так и при удалении. При этом ветви камертона при взаимодействии с ограничителем амплитуды образуют замкнутый силовой контур. Ограничитель амплитуды может быть выполнен либо в виде пластины 5, имеющей отверстия 6 и 7 для прохода ветвей 2 и 3 камертона и подвешенной к основанию 1 посредством нитей 8, либо в виде двух звеньев, установленных на ветвях 2 и 3 камертона и соединенных между собой с возможностью ограниченного перемещения друг относительно друга. Для регулировки параметров колебаний ограничитель колебаний имеет возможность установочного перемещения вдоль ветвей. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

jf

x/x:/

6-6

71 12 10

te/

/

2ГХЛ

фиеЛ