Способ определения собственных частот колебаний объекта

(23) Приоритет -осударственнвй комете СССР по делам нэооретвннй н открытнй(71) Заявите 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННЫХ ЧАСТ КОЛЕБАНИЙ ОБЪЕКТАИзобретение относится к виброметри и, а именно к способам определения собственных частот и форм колебаний объектов и их элементов и может быть использовано, например, при исследовании роторов турбин.Известен способ определения собственных частот колебаний объекта, заключающийся в том, что в исследуемом объекте возбуждают колебания переменной частоты при постоянном уровне возбуждающей силы с помощью электродинамического вибратора, измеряют реакцию объекта или его элемента виброизмерительным преобразователем и по ее изменению определяют собственные частоты колебаний объекта или его элемента 1.Однако при таком способе существенное влияние на точность определения собственной частоты оказывает присоединенная масса и жесткость подвижной системы вибратора.Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения собственных частот колебаний объекта, заключающийся в том, что в объекте возбуждают колебания переменной частоты при постоянном уровне возбуждающей силы с помощью пьезоэлектрического вибратора, измеряют реакцию объекта или его элемента пьезоэлектрическим преобразователем ускорения и по ее изменению определяют собственные частоты колебаний 12.По этому способу вибратор возбуждаетколебания объекта в целом. Поэтому при опре делении собственных частот колебаний одного из элементов объекта со сложной разветвленной структурой, например ротора турбины, колебания будут возбуждаться в во всех элементах объекта. Возбуждепнысв элементах колебания, уровень которых зависит от механических характеристик этих элементов, через механические связи оказывают влияние друг на друга, причем степень этого влияния зависит от многих факторов. Поэтому собственные частоты колебаний конкретного элемента могут быть опре делены лишь с незначительной степенью достоверности.Уровень колебаний различных частейэлемента зависит от места приложения возбуждающей силы и конструкции элемента.Так например, у наиболее распространенного элемента, представляющего собой балку с одним защепленным концом, возбуждаеФормула изобретения трии распределения уров- Способ определения собственных частот длине элемента. Возбуж- колебаний объекта, заключающийся в том, меняя частоту возбужле что в объекте возоуждают колебания пере- постоянный уровень воз- мсццой частоты при постоянном уровне возрсдсляют собственного буждающей силы с помощью пьезоэлекэлечсцта по измеренной трического вибратора, измеряют реакцию я, соответствующей мак- объекта или его элемента пьезоэлектрццесв точке размещения пье- ким преобразователем и по ее изменению теля. Затем снижают уро определяют собственные частоты колеба. до такого уровня, при ний, отличающийся тем, что, с целью повыфорчациц оставался бы щения точности определения собственных очного определения соб- частот колебаний элементов объекта, имеюолебаний. гцего сложную разветвленную структуруьезотензопреобразовате объекта, пьезоэлектрический вибратор закстаточной степенью точ- репляют непосредственно на исследуемом ормации порядка 5 1 О " элементе, возбуждают колебания, создаюх единиц, поэтому при щие деформации гюрядка 5 10- 10отния до уровня, обеспе- носительных единиц, а измерение реакции еформацию, уровень ко- производят по деформации в области ее удет настолько мал, что 45 максимальных уровней.ных элементов объекта, Источники информации, принятые во вниовлияние будут практи- мание при экспертизе1. Бисплингхоф Р. ЛЭшли Х. и Халуровень деформации в фиэн Р, А. Аэроупругость. М., Иностр. элемецта не зависит от лит., 1958, с. 650 - 659.50и поэтому реакция эле. Анализ и воспроизведение вибраций.определена на наиболее Часть 2, материалы семинара, ЛДНТП, Л., гке. 1967, 74 - 78.Составитель Ю. Грузовтор С. Головенко Техред О. Луговая Корректор Н. Горват3878/42 Тираж 765 ПодписноеЦНИИ ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий3035, Москва, Ж - 35, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Редак Заказ чую в есте защсчлсция, наибольшийровсць колебаний будет на свободном конце элемента, а наименьший - у защемленного. Поэтому и точность определения собствсцой цастоты колебаний элемента будет зависеть от честа размещения вибро 5 црсооразователя ускорения и от протяженности элемента. Это влияние особенно зачетно при определении собственной формы колебаний элемента.Цель изобретения - повышение точности определения собственных частот колеба О ний элементов объекта, имеющего сложную разветвленную структуру.Для этого пьезоэлектрический вибратор закрепляют непосредственно на исследуемом элементе, возбуждают колебания, создаюис деформации порядка 5 10- 10относительных единиц, а измерение реакций производят по деформации в области ее чаксичальцых уровней.Осуществляется способ следующим образом. 20Пьезоэлектрический вибратор закрепляют на исследуемом элементе объекта. На этом же элементе размещают и пьезоэлектрицеский тецзоизмерительный преооразовательпьезотензопреобразователь), причем место размещения пьезотсцзопреобразователя выбирают по результатам предвари. тельного исследования чстодом голографической интсрферомсцсй деформации пода.от вибратор и, изция и поддерживаяоуждаюцсй силы, огчастоту колсбанийчастоте возбуждснисимуму леформациизотензопреобразовавень возбуждениякотором уровень дедостаточным для тственной частоты кСовременные пли позволяют с доности изчерять дефОотносительны.снижении возбуждечивающего такую длебаций элемента бвозбухкдснне остальа также их взаимчески отсутствоватьВ то жс времяразличных частяхего протяженности,мсцта может бытьицтерел ющсм уцас В случае необходимости, перемещая по элементу пьезотензопреобразователь и измеряя деформацию в различных точках, можно определить и собственную форму колебаний,Если масса вибратора соизмерима с массой возбуждаемого элемента, т.е. если масса вибратора влияет на механические свойства элемента, изменяя его собственную частоту, точка закрепления вибратора должна быть перенесена таким образом, чтобы влияние массы вибратора на собственную частоту отсутствовала. Это нетрудно сделать, зная собственную форму колебаний.Размещение вибратора на исследуемом элементе, возбуждение низкого уровня колебаний в элементе, обеспечивающего отсутствие взаимовлияния колебаний элементов друг на друга, а также измерение реакции объекта или элемента с помощью пьсзотензопреобразователя позволяют зцаццтсльно повысить точность определения собственных частот колебаний, особенно для объектов со сложной разветвленной структурой.Вместе с тем использование предлагаемого способа позволяет снизить уровень шума и снизить потребляемую мощность.