Способ определения характера механической системы и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 746226 А 1 01 Н 170 51 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ик, Т шино(71) Институт проблем машиностроения АНУССР(56) Гетманов А,Г. Автоматическое управление вибрационными испытаниями, - М.:Энергия, 1978, с,58-59.Вибрации в технике; Справочник. Т,2./Под ред. И.И.Блехмана, - ММашиностроение, 1979, с.28 - 31, 160-161.Вибрации в технике: Справочн1,/Под ред В,В,Болотина. - М.: Мастроение, стр. 101 - 103.Приборы и системы для измерения вибраций, шума и удара; Справочник. Т,2./Подред, В.В,Клюева. - ММашиностроение.1978, с,143-144,Изобретение относится к измерительной технике и может использоваться в машиностроении,Целью изобретение является повышение достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия.Указанная цель достигается тем, что в соответствии со способом определения характера механической системы возбуждают колебания механической системы вибра- ционным сигналом с постоянной амплитудой и регистрируют частотную характеристику механической системы при увеличении(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРА МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при исследовании динамических характеристик механических систем. Цель изобретения - повышение достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия. При реализации способа устройство производит возбуждение колебаний механической системы вибрационным сигналом постоянной амплитуды при увеличении и уменьшении частоты и фиксацию резонансных частот. Повторное проведение этой процедуры при измененной амплитуде возбужд 8 ющего сигнала и сопоставление полусумм зарегистрированных резонансных частот позволяет определить характер системы, 2 с.п. ф-лы, 1 ил. и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют резонансные частоты 11 и12 соответственно при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Л =- (11 + Т 2)/2,изменяют амплитуду возбуждающего вибрационного сигнала. определяют резонансные частоты 11, 12 при увеличении и1,. -уменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Л = (11 + г 2)/2,1сравнивают значение Ли Л, а вывод о нели 1нейности механической системы делаютпри Л Л,В устройство для определения характера механической системы. содержащее по1746226 10 15 первый и второй сопровождающие фильтры, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго согласующих усилителей, селектор, первый и второй формирователи, схема И, триггер и схема сброса. вход селектора соединен с выходом второго сопровождающего фильтра, первым входом регистратора и вторым входом фазового индикатора резонанса, выход - с входом первого формирователя, выход которого соединен с первым входом , схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя, вход которого соединен с выходом фазового индикатора резонанса, первый вход которого соединен с выходом первого сопровождающего фильтра, второй вход которого соединен с вторым входом второго сопровождающего фильтра и вторым выходом генератора, первый и второй входы триггера соединены соответственно с выходом схемы И и с выходом схемы сброса, вход которой соединен с вторым входом регистратора и выходом триггера,На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ определения характера механической системы:Устройство для определения характерамеханической системы содержит последовательно соединенные блок 1 автоматической развертки частоты, генератор 2, регулятор 3 амплитуды, усилитель 4 мощности, вибростенд 5 сустановленным на нем испытуемым объектом 6, первый вибропреобразователь 7, установленный на стенде 5, второй вибропреобраэователь 8, устанавливаемый на испытуемом объекте 6, соединен 3следовательно соединенные блок автоматической развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности, вибростенд с установленным на нем испытуемым объектом, первый вибропреобраэователь, установленный на стенде, второй вибропреобразователь, устанавливаемьй на испытуемом объекте, первый и второй согласующие усилители, входом соединенные соответственно с выходами первого и второго вибропреобразователей, преобразователь, фазовый индикатор резонанса и регистратор, вход преобразователя соединен с первым входом фазового индикатора резонанса, с вторым входом которого соединен первый вход регистратора, вь 1 ход преобразователя соединен с вторым входом ре гулятора амплитуды, дополнительно введены 20 25 30 35 40 45 50 55 дами сопровождающих фильтров 11 и 12, вторые входы которых объединены и соединены с вторым выходом генератора 2. Выход первого сопровождающего фильтра 11 соединен с входом преобразователя 13 и первым входом фазового индикатора 14 резонанса, второй вход которого соединен с входом селектора 15, первым входом регистратора 16 и выходом второго сопровождающего фильтра 12. Выход преобразователя 13 соединен с вторым входом регулятора 3 амплитуды, а выход селектора 15 - с входом первого формирователя 17, выход которого соединен с первым входом схемы И 18, второй вход которой соединен с выходом второго формирователя .19, вход которого соединен с выходом фазового индикатора 14 резонанса. Первый и второй входы триггера 20 соединены соответственно с выхо- дом схемы И 18 и выходом схемы 21 сброса, вход которой соединен с вторым входом регистратора 16 и выходом триггера 20,Способ определения характера механической системы заключается в следующем.В механической системе (объекте) б возбуждают колебания воздействием на нее гармоническим сигналом с постоянной амплитудой и переменной частотой, осуществляя увеличение частоты в заданном диапазоне. При этомобеспечивается фильтрация субгармоник и ультрагармоник с помощью сопровождающих фильтров 11 и 12, которые выделяют из сложного сигнала гармонический сигнал с частотой, равной частоте генератора 2. При прохожд=нии резонанса системы амплитуда колебаний обьекта возрастает, а сдвиг фаз между колебаниями стола вибростенда и обьекта изменяется на угол 7 г/2, По совокупности этих двух признаков резонанса вырабатывают сигнал включения регистратора для измерения частоты, После этого осуществляют обратное изменение частоты с той же скоростью, измеряют резонансную частоту и определяют полусумму полученных значений Л = (11+ г 1)/2, Затем изменяют амплитуду возбуждающего вибрационного сигнала, осуществляют аналогично измерения при увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала и определяют их полусумму Л=(11 + т 2)/2, В случае Л= Ь механическая система является линейной, так как в этой системе значение резонансной частоты не зависит от амплитуды, Если ЛЛ, то механическая си 1стема является нелинейной, ные соответственно с первым 9 и вторым 10согласующими усилителями, Выходы первого 9 и второго 10 согласующих усилителейсоответственно соединены с первыми вхоУстройство для определения характера механической системы работает следующим образом.Блок 1 автоматической развертки частоты осуществляет максимально возможное для используемого генератора 2 линейноеувеличение частоты гармонического сигнала в заданном диапазоне. С выхода генера тора 2 сигнал через регулятор 3 амплитуды и усилитель 4 мощности поступает на вибростенд 5 с установленным на нем обьектом6. При этом сигнал с вибропреобразователя7, установленного на столе вибростенда 5, 10 через согласующий усилитель 9, сопровождающий фильтр 11 и преобразователь 13переменного напряжения в постоянное поступает на управляющий вход регулятора 3 амплитуды,образуя тем самым контур автоматического поддержания уровня вибрациистола вибростенда 5, Сигнал с вибропреобраэователя 8, установленного на обьекте 6, через согласующий усилитель 10 и сопровождающий фильтр 12 поступает на селектор 15. Сопровождающие фильтры 11 и 12 управляются генератором 2 и обеспечиваетвыделение из измеряемых сигналов основной частоты возбуждаемых колебаний, таккак их резонансная частота поддерживается равной частоте генератора,При приближении к резонансу системы резко возрастает амплитуда колебаний обьекта 6. После достижения амплитудой заданного порога срабатывания селектора 15на его выходе появляется сигнал, поступающий на первый формирователь 17, который вырабатывает прямоугольный импульс(длительностью т 1), поступающий на первый вход логической схемы И 18. Одновременно на вход фазового индикатора 14 резонанса поступают гармонические сигналы с сопровождающих фильтров 11 и 12, сдвиг фаз между которыми при совпадении частоты возбуждения с собственной частотой механической системы изменяется наг/2, В этот момент на выходе фазового индикатора 14 резонанса появляется сигнал, поступающий на формирователь 19, который вырабатывает прямоугольный импульс (длитель-. ностью 12, причем 12 Ъ 1), поступающий на второй вход схемы И 18. При одновременном наличии импульсов на обоих входах схемы И 18 (т.е, амплитудном и фазовомпризнаках резонанса) на выходе ее появляется импульс, опрокидывающий триггер 20, выходной сигнал которого поступает на запуск регистратора 16 и через схему 21 сброса возвращает триггер.20 в исходноесостояние, При этом регистратор 16 фиксирует значение резонансной частоты 11. По" сле достижения границы диапазона развертка частоты автоматически переключается на обратную и начинается линейное уменьшение частоты с той же скоростью,3035 40 455055 Аналогично срабатывает Схема И 18 ирегистратор 16 фиксирует значение резонансной частоты т 2. Действительное значение частоты определяется как полусуммаизмеренных значений А Изменив уровеньвходного гармонического сигнала регулято.ром 3 амплитуды, аналогично осуществляютизмерения, определяют полусумму полученных значений Ь и делают вывод о характере механической системы.Использование предлагаемых способаи устройства повышает достоверность определения характера механической системыпри повышении скорости изменения частоты возбуждающего сигнала, что позволяетсократить время исследования динамических свойств изделий,Формула изобретения1. Способ определения характера механической системы, заключающийся в том,что возбуждают колебания механическойсистемы вибрационным сигналом с постоянной амплитудой и регистрируют частотную характеристику механической системыпри увеличении и уменьшении частоты вибрационного сигнала, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения достоверностиопределения характера механической системы при высоких скоростях изменения частоты возбуждающего воздействия,определяют резонансные частоты т 1 и 12 соответственно при увеличении и при уменьшении частоты вибрационного сигнала,определяют их полусумму Л= (т 1+ 12)/2,изменяют амплитуду возбуждающего вибра- .ционного сигнала. определяют резонансные частоты 11 и 5 при увеличении иуменьшении частоты вибрационного сигнала, определяют их полусумму Ь= (т 1 + г 2)/2,1 1сравнивают значение Ли Ь, а всчвод о нелинейности механической системы делаютприФ/2. Устройство для определения характера механической системы, содержащее последовательно соединенные блок автоматической развертки частоты, генератор, регулятор амплитуды, усилитель мощности,вибростенд с установленным на нем испы-туемым объектом, первый вибропреобразователь, установленный на стенде, второйвибропреобразователь, устанавливаемыйна испытуемом обьекте, первый и второйсогласующие усилители, входом соединенные соответственно с выходами первого ивторого вибропреобразователей, преобразователь, фазовый индикатор резонанса ирегистратор, вход преобразователя соединен с первым входом фазового индикаторарезонанса, с вторым входом которого соеЗаказ 2388 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 динен первый вход регистратора, выход преобразователя соединен с вторым входом регулятора амплитуды, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что, с целью повышения достоверности определения характера механической системы при высоких скоростях изменения возбуждающего воздействия, . оно снабжено первым и вторым сопровождающими фильтрами, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго согласующих усилителей, селектором, первым и вторым формирователями, . схемой И, триггером и схемой сброса, входселектора соединен с выходом, второго сопровождающего.фильтра, первым входом регистратора и вторым входом фазового индикатора резонанса, выход - с входом первого формирователя. выход которого соединен с первым входом схемы И, второй вход которой соединен с выходом второго фор мирователя. вход которого соединен с выходом фазового индикатора резонанса, первый и второй входы триггера соединены соответственно с выходом схемы 4 И и с выходом схемы сброса, вход которой соединен 10 с вторым входом регистратора и выходомтриггера, первый вход индикатора резонанса соединен с выходом первого сопровождающего фильтра, второй вход которого соединен с вторым входом второго сопро вождающего фильтра и вторым выходом генератора.