Способ определения собственной частоты упругой системы

(5) 5 АНИ БРЕТЕН ЕЛЬСТВ ВТОРСКОМУ СВ 2углотствуюемы с мы;Я иЯ фуги, соотв упругой сис соотве тстве ые скорости центри ие моменту снятия сткого упора иному значению но зад соба с щность с тоит в испольэой жесткости упруизация значений вании линеа гой системы изо онк пре ого смеуме ньшит польз рма овыше ниюае дейс оч вует а упругос отличается з военной ампл мы начение становк т ии употакже жест нит нео начно ствующе г статическ Изобретение отно измерительной те ится к контрольнике и может етров колеба повыше елью изобретен точности за сч являе еньше лия елин результат из петли гисте ругого элеме ния ер иса х и нотик нта сис ОСУДАРСТВЕККЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ПНТ СССР(21) 4373047/28 (22) 02,02,88 (46) 07.03.91.Бюл. Мф 9 (75) Э.Н.Кузьмин (53) 531.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР У 1107006, кл. С О 1 Н 13/00, 1984, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОБСТВЕННОЙ ЧАСТОТЫ УПРУГОЙ СИСТЕМЫ (57) Изобретение относится к контроль но-измерительной техникеЦелью изобретения является повышение точности з счет уменьшения влияния на результат измерения нелинейности и петли гистереэиса характеристики упругого элемен та системы. Способ осуществляется путем измерения угловых скоростей центрифуги, на которой на радиусе закреплена предварительно сдеформированная упругая система с различными значениями статического смещения. Показано, что значение собственной частоты упругой системы связано с измеряемыми парам отношением Г 0 = 1где 3 з г заданное2 Ф смещение упругои систе ыть использовано в машиностроении для определения парупругих систем,ельнои деформации и статичесения позволяет значительно погрешность линеаризации. ание для предварительной дежесткого упора способствует и, т,к, в этом слуько собственная сисистемы. Способ по п. 2ачением 8, равным уд тУле колебаний Упругой бственной частоте и тем Ы соответствует момен 3упругой системы на Способ позволяет устра погрешность, связанную тью параметра Я, соотодному и тому же значетатического смещения, что характерно для систем со значительным,демпфированием.з.п.ф-лы, 2 ил. На фиг. 1 представлена диаграмма нагружения упругой системы; на фиг,2 - схема устройства для осуществления предлагаемого способа.Способ определения собственной частоты упругой системы заключается в том, что осуществляют с помощью жесткого упора предварительную деформацию упругой системы в направлении ее статического смещения, закрепляют упругуюсистему на центрифуге на радиусе К с возможностью перемещения в радиальном направлении от оси центрифуги, плавно увеличивают угловую скорость центри 5 фуги, фиксируют э начение Яугловои скорости центрифуги, соответствующее предварительному смещению (моменту снятия системы с упора), фиксируют при дальнейшем увеличении скорости центрифуги ее значение Я, соответствующее заданному статическому смещению" 5, определяют собственную частоту 2 упругой системы из соотношенияо й 1Э )К (1)15 О 2 в)Способ основан на использовании линеариэованной жесткости, определяемой (фиг. 1) как отношение бРи /А 3,20 где Ря - сила нагружения упругой системы (в данном случае сила инер" ции); о - статическое смещение системы (величина деформации). Конкретизация согласно способу значений предварительной деформации и статического смещения О позволяет значительно уменьшить погрешность линеаризации жесткости упругой системы, Обеспечение предварительной деформации с по 30 мощью жесткого упора также способст" вует повышению точности, так как при статическом смещении упругой системы действует только ее собственная сила упругости (упор считается абсолютно жестким)Для упругих систем со значительнымдемпфированием, т.е. для тех, у которых характеристика упругого элемента имеет заметную петлю гистерезиса, имеет место погрешность, связанная с40 неоднозначностью параметра М, соответствующего одному и тому же значению статического смещения (фиг. 1, точки а и с). В способе по и. 2 фор-,45 мулы устраняется также и укаэанная погрешность. После фиксирования зна" чения Я угловую скорость центрифуги плавно снижают, а значение Я уг,ловой скорости центрифуги фиксируют в момент,постановки упругой системы на 50 жесткий упор (фиг. 1, точка с), статическое смещение 3 задают равным удвоенной амплитуде колебаний системы на собственной частоте, определенной, например, расчетным путем. 55Выбор величины ,равной удвоенной амплитуде колебаний, приближает условия определения собственной частоты кусловиям нагружения упругой системы при колебаниям, что также способствует повььшению точности,Соотношение (1) получают следующим обраэом. Сила энерции Рицопределяется известным соотношением Рин = К,Я,где щ - сосредоточенная масса упругойсистемы;И - , угловая скорость центрифуги, Разность сил инерции при И = О и (д= Ы уравновешивается силой Г упругости системы иная жесткость у татическом смеще де с - линеаризо угой системы при ии Тогда, учитыва К(Я -М =(2) и (3)8,. С учетом известного соотношени 1со 2луч ают о 2 Устройство (фиг. 2) содержит центрифугу 1, винт 2 с гайкой 3, установленные на столе центрифуги 1 с помощью кронштейна 4 и электрически изолированные от последнего, регулируемый микрометрический винт 5, также установленный на столе центрифуги 1 с помощью второго кронштейна 6 и также электрически изолированный от кронштейна 6, при этом винты 2 и 5 расположены соосно один навстречу другому и радиально по отношению к оси вращения центрифуги, источник 7 питания, две лампочки 8 и 9, каждая из которых соединена с винтами 2 или 5 соответственно и соответствующим выходом источника 7 питания.Устройство работает следующим образом. Упругую систему, состоящую, напри мер, из упругих элементов 10 (например, щброиэоляторов) и сосредоточенной массы 11 (например, защаемого объекта) помещают на стол центрифуги 1 таким образом, чтобы перемещение происходило в радиальном направлении относительно оси вращения центрифуги 1, Винтом 2 обеспечивается предва 1633281рительная деформация упругой системы,после чего винт 2 контрится гайкой 3,После этого с помощью регулируемогомикрометрического винта 5 устанавли-.5вают заданное пермещение 3, равное,например, удвоенному значению амплитуды колебаний упругой системы на собственной частоте.Массу 11 электрически соединяют собщей клеммой источника 7 питания. Затем включают центрифугу 1 и плавноповышают скорость вращения. Моментснятия системы с жесткого упора (винта 2) определяют по индикатору разрыва электрической цепи (в момент погасания лампочки 8, включенной в электрическую цепь с источником 7 питания,массой 11 и винтом 2), В момент погасания лампочки 8 фиксируют значение 20угловой скорости Я . При дальнейшемповышении скорости определяют по индикатору наличие тока в электрическойцепи (по загоранию .лампочки 9, включенной в электрическую цепь с источником 7 питания, массой 11 и винтом 5)в момент, когда перемещение упругойсистемы достигло значения. В этотмомент фиксируют значение Я. Затемскорость вращения снижают и в моментзагорания лампочки 8 фиксируют эначение угловой скорости Я. По полученным данным с помощью соотношения(1) определяют собственную частотуупругой системы. При этом используютзначение 03 = У, если характеристика упругого элемента системы не имеет заметной петли гистерезиса, либозначение О =4, если петлей гистереф зиса пренебречь по условиям измерения 4 Онедопустимо.Формула из обретения 1о 2 Ф т л и ч а юическое смеще 2. Способ щийсяте ниезадают туде колебан частоте, опр четным путем чения Яугло плавно снижа о п. 1, что ст равным удвий системы деленной, после фик оеннои амплина собственной например, рассирования знаь центрифуги ние Я угловой сируют в мосистемы на ую скорос т, а знач рифуги фи ки упруго скорости цен мент постано жесткий упор 1. Способ определения собственной частоты упругой системы, заключающийся в том, что закрепляют упругую систему на центрифуге на радиусе К, увеличивают угловую скорость центрифуги до получения заданного статического смещениясистемы, фиксируют значение Я угловой скорости центрифуги, соответствующее значению , по значению Я угловой скорости центрифуги определяют собственную частоту упругою системы, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, осуществляют с помощью жесткого упора предварительную деформацию упругой системы в направлении ее статического смещения, при изменении угловой скорости центрифуги фиксируют также ее значение Я , соответствующее предварительной деформации, а собственную частоту Го упругой системы определяют. из соотношения1633281 Енн=Ятвг Ятома Фи иг. 8 Составитель О. Смирновла Техред Л.Сердюкова Корректор Н,Ревска Редактор Заказ Ь 11 Тираж 379 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1