Устройство для определения динамических характеристик механических систем Советский патент 1980 года по МПК G05B23/02 

1

Изоб Зетение относится к автоматике, а именно к испытательным устройствам, и предназначено для динамических испытаний механических систем, например металлорежущих станков .

Известен ряд устройств, для определения динамических характеристик, обеспечивающих возбуждение в иссле.дуемой упрух-ой системе постоянного и переменного усилия. Последнее изменяется по гармоническому закону в некотором диапазоне частот. Возникающее в системе перемещение измеря ется виброизмерительным блоком, определяются составляющие этого, перемещения , одна из которых находится в фазе с усилием, а другая сдвинута на 90°. Электрические напряжения, пропорциональные указанным составляющим, поступают на входы.двухкоординатного регистрирующего прибора, на.пример двухкоординатного самописца, который при изменении частоты возбуждения записывает годограф динамической податливости,т.е.амплитуднофазовую частотную характеристику упругой системы (АФЧХ). По виду этой характеристики можно оценить динамическое качество исследуемой механической системы (виброустойчивость), резонансные области и т.д. ll.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является

5 устройство для определения динамических характеристик, содержащее последовательно соединенные генератор звуковых частот, усилитель мощности, вибратор и измеритель усилия, при 10 чем соответствующий выход вибратора через измеритель виброперемещений подключен к первому, а выход измерителя усилий - ко второму входу измерителя составляющих виброперемещения,

15 выходы которого соединены с соответствующими входами регистрирующего блока 2 .

Недостаток известных устройств заключается в том, что в них скорость

20 изменения логарифма частоты переменного усилия постоянна и совегяаенно не связана со скоростью изменения составляющих виброперемещения. В большей части частотного диапазона (вне областей резонансов ) указанные составляЬщие почти не изменяются и перо самописца практически не перемещается, что приводит к потере производительности. В (.областях резонансов, когда

30 составляющие вйброперемещения измениются резко, перо самописца перемещается излишне быстро, из-за чего снижается точность измерений. Поскольку во всех известных устройствах скорость изменения логарифма частоты постоянна, определение АЛЧХ происходит с малой производительностью не недостаточно высокой точностью.

Цель изобретения - повышение точности устройства.

Эта цель достигается тем, что устройство содержит последовательно соединенные измеритель скоростей изменения составляющих виброперемещени и управляющий блок, выход которого подключен к управляющему входу генератора звуковых частот, а входы измерителя скоростей изменения составляющих виброперемещения соединены с соответствующими выходами измерителя составляющих виброперемещения.

На чертеже показана блок-схема устройства.

Устройство содержит генератор 1 .звуковых частот, усилитель 2 мощноети, вибратор 3, измеритель 4 усилия, измеритель 5 виброперемещений, измеряющий перемещение исследуемой механической системы, измеритель 6 составляющих виброперемещения , регистрирующий блок (двухкоордина,тный регистрирующий прибор) 7, измеритель 8 скоростей изменения составляющих виброперемещения и управляющий блок 9.

Устройство работает следующим образом.

Выходное напряжение генератора 1 звуковых частот усиливается в усилителе 2 мощносги и поступает на вибратор 3, который возбуждает, в упругой системе переменноеусилие. Это уси- ляе измеряется измерителем 4 усилия. Возбуждаемое в упругой системе виброперемещение измерйется измерителем 5 виброперемещений, выходной сигнал которого поступает на вход измерителя 6 составляющих виброперемещения. На другой вход этого же измерителя подается выходное напряжение измерителя 4 усиления. Это напряжение дропорционально возбуждаемому усилию. Измеритель 6 составляющих виброперемещения вырабатывает два йапрйяРения

пбсТгояннЪго тока, одно из которых пропорционально амплитуде составляющей виброперемещения, находящейся в фазе с усилием, а второе - амплитуде составляющей, сдвинутой на 90. Эти напряжения поступают на входы двуХкоординатного регистрирующего п;рибора 7, на котором осуществляется запись АФЧХ...

При перемещений пера регистрирующего прибора из точки с координатами X, у в точку с координатами c+dx,

V+dy перо проходит путь dS V(diC -+{dl

Следовательно, скорость перемещения пера составляет

s., . oCf-v(orn - {dTtj ()

С другой стороны

dS ds

diu,

(2) oC d

г-де q 1 g f

f - частота переменного усилия,

задаваемая генератором. Измеритель 8 скоростей составляющих виброперемещения измеряет скорости % и - и определяет величиdt. OLt

ну (1); его выходной сигнал, пропорциональный величине , поступает

на управляющий блок 9, который управляет скоростью изменения логарифма

da

- так, что при

частрты генератора d-S

увеличении f- (вследствие увеличеd.t

d

cLs

уменьшается, а

ния

скорост

dc

,j (вследствие умеПри уменьшении

Н

ньшения - ) скорость - увеличиваCXCJ.at

ется. В результате такого регулирования согласно соотношению (2) вели.cis.

автоматически поддерживаетс

чина dt постоянной.

Таким образом, скорость записи ds

АФЧХ

оказывается во всем диапаdt

зоне частот одинаковой, а скорость изменения логарифма частоты генераd4

изменяется в зависимости

тора

dt

от близости упругой системы к резонансу, т.е. в зависимости от велиds

чины

Щ

Из изложенного следует, что предлагаемое устройство позволяет повысить точность и производительность измерений.

Формула изобретения

Устройство для определения динамических характеристик механических систем, например металлорежущих станков, содержащее последовательно соединенные генератор звуковых частот, усилитель мощности, вибратор и измеритель усилия, причем соответствующий выход вибратора через измеритель виброперемещений подключен к первому, а выход измерителя усилий - ко второму входу измерителя составляюгцих виброперемещения, выходы которого соединены с сйответствующими входами . регистрирующего блока, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью повьииеНия точности устройства, оно содержит последовательно соединенные измеритель скоростей изменения составляющих виброперемещения и управляющий блок, .выход которого подключен к управляющему входу генератора звуковых частот, .а входы измерителя скоростей изменения составляющих виброперемещения соединены с соответствую(цими выходами измерителя составляющих виброперемещения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1 1. Каталог Фирмы Carl Schenk AG, РГ, 1976.

2. Анализаторная система мод. MS-6965,фирмы IHV Zab Со, LTD.Япония, проспект фирАоы (прототип) .