Устройство для испытания на нагрузку Советский патент 1992 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к испытательной технике.

Известно устройство для испытания изделий на случайную вибрацию, состоящее из генераторов шума, фильтров выравнивателей, блоков с переменными коэффициентами передачи, суммирующего блока, усилителей и вибростенда, который имеет обратную связь с блоком сравнения, где сравнивается с сигналом- задатчика, а результирующий сигнал управляет блоком с переменным коэффициентом передачи.

Недостатком данного устройства является отсутствие корреляционной зависимости моделируемого процесса, что снижает точность проведения испытаний.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для испытания изделий на случайную вибрацию, состоящее из генераторов шума, широкополосно-

го фильтра, сумматоров, суммирующих блоков, усилителя мощности, с которого сигнал подается на схему записи и хранения динамической характеристики устройства, где осуществляется постоянный контроль за параметрами частноизбирательных цепей формирователей.

Недостатком данного устройства является то, что корреляционная функция рассматривается только одного нагружения, что не позволяет производить сложное, пространственное нагружение изделия.

Цель изобретения - приближение условий испытания к эксплуатационным за счет нагружения участков испытуемого объекта с корреляционной зависимостью.

Поставленная цель достигается тем. что устройство, содержащее генератор случайного импульса, соединенный через сумматор и усилитель мощности с нагружателем и

XI

сл о

СА) N

согласно настоящему изобретению в него введены блок усилителей, блок делителей, дополнительные сумматоры и нагружатели, причем генератор случайных импульсов выполнен в виде блока из К генераторов случайного сигнала связанных через блок усилителей и блок делителей с п нагружате- лями, причем К 2п -1, а блоки генераторов, усилителей и делителей объединены в парные группы, кроме последних, каждый канал которой имеет m выходов, причем m соответствует порядковому номеру группы, при этом нечетные каналы каждой группы m выходами соединены с входами следующих

сумматоров: 1; 1,2; 1,2, 3; ...; 1, 2, 3m -1; 1, 2, 3 m - 1, m, а четные каналы - с

входами следующих сумматоров: т; т; т - 1;

т, т- 1, т-2; ,,,;т, т -1, т-22; т, т 1. т-22, 1.

Заявляемое решение обладает существенными отличиями по сравнению с известными решениями, так как его признаки не совпадают с признаками известных решений. Благодаря связи сумматоров с парными группами, состоящих из генераторов случайного сигнала, усилителей и делителей нагружаются п участков испытуемого объекта с корреляционной зависимостью между участками, что позволяет приблизить условия испытаний к эксплуатационным.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства при четырех .нагружате- лях; на фиг. 2 - принципиальная схема подсоединения генераторов к нагружателям при четырех нагружателях; на фиг. 3, 4, 5 - то же, при соответственно трех, пяти и шести нагружателях; на фиг. 6 - схема испытуемого объекта с четырьмя нагружателлми; на фиг. 7 - график изменения корреляционной функции при четырех нагружателях в зависимости от удаления участков друг от друга.

Устройство для испытания объекта no n нагруженным участкам в зависимости от требуемой точности испытания содержит К генераторов случайного сигнала, определяемое из выражения

К 2п-1

Генераторы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7 по К каналам соединены с блоком усилителей, причем первые два усилителя 8 и 9 образуют группу с коэффициентом усиления - единица, вторые два усилителя 10 и 11 - группу с коэффициентом усиления - два и т.д., а последний усилитель имеет коэффициент усиления п, равный числу участков нагружения отвала. Блок усилителей К каналами соединен с блоком делителей, причем первые два делителя 15 и 16 имеют каждый по одному выходу, при этом первый их них позиция 15

подсоединен к первому сумматору позиция 22, а второй позиция 16 - к последнему (n-му) сумматору позиция 25. следующие два делителя 17 и 18 имеют по два выхода,

каждый из которых у первого позиция 17 соединен с двумя первыми сумматорами позиция 22 и 23, а у второго - с двумя последними позиция 24 и 25 и т.д., следующие два делителя, позиция 19 и 20 имеют по три

выхода, каждый из которых у первого позиция 19 соединен с тремя первыми сумматорами позиция 22, 23 и 24, а у второго, позиция 20 - с тремя последними сумматорами позиция 23, 24 и 25, а последний делитель 14 имеет п выходов и подсоединен к

каждому сумматору - 22, 23, 24 и 25.

Выход каждого сумматора соединен с усилителем мощности 26, выходы которого соединены со входами п нагружателей 27, 28, 29 и 30 (в качестве нагружателей используются электрические, механические или гидравлические вибраторы с эл. управлением).

Зависимость коммутации генераторов и сумматоров, коэффициенты усиления и деления для каждого канала (генератора) приведены в таблице.

В качестве примера рассмотрим схему

коммутации элементов устройства при п 4.

Число генераторов случайного сигнала

определяем из выражения:

К 2п-1 2-4-1 7

позиция 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7, выходы которых соединены со входами блока усилителей 8 и

9, причем первые два усилителя, соединенные с генераторами 1 и 2, образуют группу с коэффициентом усиления единица, следующие два усилителя 10 и 11,соединенные с генераторами 3 и 4, образуют группу с коэффициентом усиления два, следующие два усилителя 12 и 13, соединенные с генераторами 5 и 6, образуют группу с коэффициентом усиления три, а последний усилитель 14, соединенный с генератором 7, имеет коэффициентусиления четыре.

Блок усилителей по 7-и параллельным каналам соединен с блоком делителей, причем первые два делителя 15 и 16, имеющие по одному выходу, соединены соответственно с 22 и 25 сумматорами, следующие два делителя 17 и 18 имеют каждый по два выхода и соединены соответственно: первый делитель позиция 17 сумматорами 22 и 23, а второй - позиция 18 - с сумматорами 24 и

25; следующие два делителя 19 и 20 имеют каждый по три выхода и соединены соответственно первый делитель позиция 19 с сумматорами 22, 23 и 24, а второй позиция 20 - с сумматорами 23, 24 и 25; последний делитель 21 имеет четыре выхода и соединение со всеми сумматорами 22, 23, 24 и 25.

Выходы каждого из четырех сумматоров 22, 23, 24 и 25 по п 4 каналам соединены с усилителем мощности 26, выходы которого соответственно подсоединены к п 4 нагружателям 27, 28, 29 и 30.

Устройство для испытания объекта работает следующим образом,

Перед испытаниями объекта (отвала) в зависимости от требуемой точности задается количество участков отвала п, на которых необходимо моделировать случайную нагрузку, при этом подразумевают, что нагрузка (сопротивление резанию) на отдельных участках отвала статистически зависимы и корреляция между отдельными значениями нагрузки (сил сопротивления) на различных участках испытываемого объекта (отвала) будет слабее, чем на одном и том же участке. Кроме того, корреляция между отдельными участками испытываемого объекта (отвала) убывает по линейной зависимости с увеличением расстояния между рассматриваемыми участками. Для проведения испытаний устанавливают блок генераторов случайного сигнала, причем число их К зависит от числа участков нагру- жения испытываемого объекта (отвала) и определяется из выражения

К 2п-1,

где К - количество генераторов случайного сигнала;

п - количество нагруженных участков испытываемого объекта (отвала).

Рассмотрим работу устройства при количестве участков испытываемого объекта (отвала) п 4, при этом необходимо иметь генераторов случайных сигналов

К 2п-1 2-4-1 7

Генераторы t, 2,3, 4,5, 6 и 7 генерируют случайные сигналы с одинаковыми статистическими характеристиками, которые поступают в блок усилителей каждый на свой канал, где они увеличиваются по амплитуде и затем подаются в блок делителей по своему каналу. Сигналы с генераторов 1 и 2 проходят через усилители 8 и 9, имеют коэффициент усиления единица, и через делители 15 и 16 по двум потокам поступают соответственно на сумматоры 22 и 25, где суммируются. Сигналы с генераторов 3 и 4, проходят через усилители 10 и 11, имеют коэффициент усиления два и делятся каждый в делителе 17 и 18 на два одинаковых потока, которые поступают на разные сумматоры - с делителя 17 на сумматоры 22 и 23, а с делителя 18 на сумматоры 24-и 25. Сигналы с 5 и 6 генераторов, проходя через усилители 12 и 13 имеют коэффициент усиления три и делятся каждый в делителе 19 и 20 на три одинаковых потока, которые также поступают на разные сумматоры - с делителя 19 на сумматоры 22. 23, 24. а с делителя 20-на 23. 24, 25.

Сигнал с генератора 7, проходя через

усилитель 14, имеет коэффициент усиления четыре и делится в делителе 21 на 4 одинаковых потока, идущие на все четыре сумматора 22, 23, 24. 25.

0Сигналы с выходов сумматоров поступают на блок усилителя мощности 26, имеющий одинаковые коэффициенты усиления для всех п 4 каналов, который необходим для управления нагружающими устройства5 ми 27, 28, 29 и 30, которые устанавливают соответственно на каждый участок испытываемого объекта (отвала бульдозера).

В качестве нагружающего устройства можно применять механический, электриче0 ский или гидравлический нагружатели, Картина нагружения будет иметь следующий вид (фиг. 2).

На участке испытываемого объекта (отвала) с нагружателем 27 коэффициент вза5 имной корреляции составляет единицу. Коэффициент взаимной корреляции между участками с нагружателями 27 и 28 составляет 0,75, так как между первым и шестым генераторами нет взаимной связи. Коэффи0 циент взаимной корреляции между участками с нагружателями 27 и 28 снижается до 0,5, так как уже по 2-ум уровням нет взаимной связи (между первым и шестым и третьим и четвертым каналами). Коэффициент

5 взаимной корреляции между участками с нагружателями 27 и 30 снижается до 0,25, т.к. уже по трем уровням нет взаимной связи.

Таким образом, корреляция между

0 отдельными участками испытываемого объекта (отвала) убывает с линейной зависимостью по мере увеличения расстояния между участком приложения нагрузки и рассматриваемым участком (фиг, 7).

5При увеличении количества нагружаемых участков п можно получить более плавное снижение коэффициента взаимной корреляции.

Данное изобретение по сравнению с

0 прототипом позволяет нагружать объект испытания (отвал землеройной машины) с кор- реляционнойзависимостьюв

пространстве, что дает возможность проводить испытания с большей точностью, при5 ближая их к эксплуатационным.

Формула изобретения Устройство для испытания на нагрузку, содержащее генератор случайного импульса, соединенный через сумматор и усилитель мощности с нагружателем, отличающееся тем, что, с целью приближения условий испытания к эксплуатационным за счет нагружения участков испытуемого объекта с корреляционной зависимостью, в него введены блок усилителей, блок делителей, дополнительные сумматоры и нагружатели, причем генератор случайных импульсов выполнен в виде блока мз К генераторов случайного импульса, связанных через блок усилителей и блок делителей с п нагружателями, причем К 2п - 1, а блоки генераторов, усилителей и делителей объединены в парные группы, кроме последних, каждый выходной канал которой имеет m выходов, причем m соответствует порядковому номеру группы, при этом нечетные ка- налы каждой группы m выходами соединены с входами следующих сумматоров:

1; 1,2; 1.2,3; ...; 1,2,3m - 1; 1,2,3,

,.,, m - 1, m.

а четные каналы - с входами следующих сумматоров:

m;m,m-1;m,m-1,m-2,.,.;m,m-1, m-22; m, m - 1, m-22 , 1.

27

18 29

Фиг 2

JO

Сущность: устройство содержит генераторы случайного импульса (1 ...К), сумматоры

Фиг.З

Фиг. 41 ш згтт

Фиг, 5

Л

Фае, 6