Вибростенд

ОП ИСАНИЕ (и 734629ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ теф-ээ 1 р тие3 61) Дополнительное к авт. свил 22) Заявлено 15,12.77 (2 )2557142/18 М. К с присоелнн 5/О нем заявки Ж арстееннын комитет(23) Приоритет делам кзобрете Опублнковано 15,05.80. Бкзллетень Лй 1 3) УДК 621 315открытий ликования описания 17,05,8 та о А, Е. Божко, В, И. Савченко, В, А. Пушня, Е, А. Личкатый и В. А. Потиченко(72) Авторы изобретения проблем машиностроенияЗаявитель с ОСТЕНД ойке и т харакде ре- таний терист онансо требуютратурнаяширокогочия больш 5 ла жи- различсета, а й характным вливчлы и а Изобретение очносится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний на синусоидальные вибрации с фиксированной или плавно меняющейся частотой.Известны вибростенды для проведения испытаний на фиксированных или плавно меняющихся частотах с устройствами коррекции часточной характеристики вибратора и регуляторами амплитуды. параметра вибрации 11 и 121 .В рассмотренных устройствах расширение динамического диапазона регулирова ния и выравнивания частотной характериотики дсстигается с помощью либо регулятора амплитуды. параметра вибраций, либо корректирующих звеньев. Регуляторы амплитуды в зависимости от величины изменения входного сигнала и его частоты не позволяют поднимать завалы частотной характеристики до установленного уровня с одинаковой точностью. Корректирующие звенья позволяют поднимать завалы часточной. характеристики, но сложны в н стребуют знания частотной до испытанийи а при ухо объекта в процессе испы перестройки, Кроме того, аппареализация таких устройств для диапазона частот чребует налього числа фильчров и системы оперативного управления фильтрацией.Из известных вибростендов наиболее близким по технической сущности является вибростенд, содержащий задающий генератор и последовательно связанные регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразователь усилитель, первый выпрямитель первый фильтр и элемент еревненин 3Однако известный вибростенд характеризуется недостаточной точностью сг вания частотной характеристики на ных уровнях динамического диапаз также тем, что "завалы частотно теристики, обуславливаемые обраянием испытуемого объекта, и зазатухание уровня частотной характеристи 3 7346ки, наблюдаемые после высокочастотногорезонанса подвижнои системы вибратора,выровнять с одинаковой точностью невозможно.Бель изобретения - расширение области 5применении вибростенда путем увеличениядинамического диапазонаизменения амплитуд вибраций и расширения работы вибростенда в область более высоких частот,Поставленная цель достигается тем, 10что вибростенд содержит последовательноесоединенные второй выпрямитель и второйфильтр, а также преобразюатель частоты,ключ и третий фильтр, первый вход которого подключен к выходу задающего гене ратора, к первому входу ключа и ко входам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй вход - ко второмувходу ключа, первому входу регулятораамплитуды колебаний и выходу элемента 20сравнения, третий вход - к выходу преобразователя частоты и вторым входам первого и второго фильтров, а выход - к выходу ключа и второму входу регулятораамплитуды колебаний, а второй вход элемента сравнения соединен с выходом второго фильтра,На чертеже представлена схема вибростенда.Вибростенд содержит задающий генера- З 0тор 1 ключ 2, регулятор 3 амплитуды колебаний, усилитель 4 мощности, в.:братор5,вибропреобразователь 6, усилитель 7первый выпрямитель 8, первый фильтр 9,элемент 10 сравнения, второй фильтр 11, 5второй выпрямитель 12, преобразователь13 частопд, третий фильтр 14,Параллельно соединенные ключ 2 и третий фильтру 14 образуют корректирующую40цепь,Ключ 8 служит для подключения в цепьвибростенда фильтра 14.Фильтр 14 перестраивается по частотеуправляющим напряжением преобразовате 45ля частоты и добротности напряжением сэлемента сравнения. Выход корректирующей цепи соединен с входсм регулятора 3амплитуды колебаний, выполненного надвухзатворном полевом транзисторе и из 50меняющего коэффициент усиления в зависимости от управляющего напряжения цепи обратной связи. Регулятор 3 амплитуды колебаний последовательно соединен сусилителем 4 мощности и вибратором 5,55На столе вибратора 5 установлен вибрспреобразователь 6, преобразующий механи ческие колебания стола в электрическийсигнал, Выход вибрапреобразователя 6 29соединен с усилителем 7. Усиленный сигнал с усилителя 7 поступает на вход выпрямителя 8. Выпрямленный сигнал сглаживается фильтром 9, фильтр выполненперестраиваемым, с целью исключения модуляции полезного сигнала управляющимнапряжением. Выходной сигнал сглаживающего фильтра 9 поступает на первый входэлемента 10 сравнения, который осуществляет сравнение опорного сигнала с сигналсы обратной связи и разностный сигналпоступает на управляемый вход регулятора 3 амплитуды колебаний. Второй входэлемента 10 сравнения связан с последовательно соединенными выпрямителем 12и сглаживающим фильтром 11, Эта цепьформирует опорное напряжение с выходного сигнала задающего генератора с последующим выпрямлением и согласованием, Кроме этого, сигнал с элемента сравнения 10 поступает на вход перестраиваемого полосового фильтра 14, осуществляяизменение его добротности в зависимостиот изменения амплитуды сигнала элемента сравнения, Элемент 10 сравнения соединен с управляющим входом ключа 2,Преобразователь частоты формирует сигналуправления для перестраиваемых фильтров.Устройство работает следующим образом,Сигнал с задающего генератора 1 через управляющий ключ 2 поступает на ре- .гулятор 3 амплитудь 1 колебаний. В моментвключения частотная характеристика линейна,и управляющий ключ 2 находится воткрытом состоянии. Рабочая точка регулятора смещена в нижнюю часть регулировочной характеристики, Сигнал с регулятора 3 амплитуды колебаний усиливаетсяусилителем 4 мощности и прикладываечсяк вибратору 5, возбуждая в нем механические колебания с частотой входного сигналаи уровнем параметра вибраций, напримерускорением, определяемым амплитудой входного сигнала и коэффициентом передачи цепи обратной связи, Постоянная временисглаживающего фильтра 9 изменяетсяпропорционально изменению управляющегонапряжения формируемого преобразователя 13, Сигнал с сглаживающего фильтра9 поступает на первый вход элемента 10сравнения, На второй вход элемента сравнения поступает сигнал с задающего генератора 1 через выпрямитель 12 и сглаживающий фильтр 11. Постоянная временисглаживающего фильтра 11 перестраивается также, как и фильтра 9. Таким обрезсм, эта цепь формирует опорное напря734629 6ов- ный подъем выходного сигнала отработает нт регулятор амплитуды колебаний, Управляющий ключ 2 переключаешься в исходное состояние только в том случае, если уровеньвыходного сигнала превысит уровен, определенный начальным значением, В случаеработы вибростенда в высокочастотной обт- ласти, где наблюдается затухание уровнячастотной характеристики, включение1 О перестраиваемого полосового фильтра соответствует подъему входного сигнала регулятора 3 амплитуды колебаний, чем достигается расширение полосы воспроизводимых е- частот вибратором.Использование в вибростенде управляемой корректируюшей цепи позволяет увеличить точность поддержания уровня амплитудно-частотной характеристики вибратора ат и расширить диапазон работы вибратора вобласть более высоких частот, применениев регуляторе амплитуды полевого транзисн- тора (напрщмер МОП-тетрода) обеспечивает увеличение динамического диапазонарегулирования при высокой амплитудно-фазовой стабильности и хорошей согласовано- ности с другими блоками вибростейда,вклюе- чение задающего генератора через выпряо- митель и фильтр на вход устройства сравнения позволило получить опорный сигнал,зависимый от изменения входного сигнала,что исключает перестройку управляющегоустройства и устройства сравнения. Этопозволяет программно изменять уровеньвходного сигнала непосредственно с задающего генератора 1. жение, которое зависит от изменения ур ня сигнала задающего генератора. Элеме сравнения 10 настроен так, что если вибратор работает на линейном участке характеристики, то разносный сигнал, получаемый на элементе сравнения и прикладываемый к управляющему входу регулятора 3 и амплитуда колебаний соответс вует начальному положению рабочей точки регулятора. В случае работы вибратора на участке частотной характеристики,име щей пик или провал, изменится выходной сигнал вибропреобразователя 6 и соотве ственно выходной сигнал элемента сравн ния, который изменяет коэффициент усиления регулятора 3 амплитуды колебаний, Регулятор 3 амплитуды колебаний выпол нен на двухзатворном полевом транзисторе, например МОП-тетроде, На первый з вор полевого транзистора поступает входной сигнал от задающего генератора 1, на второй - управляющий сигнал с элеме та сравнения 10. Схема регулятора отли чается большим динамическим диапазоном реРулирования и высокой амплитудно-фаэовой стабильностью, Высокое входное с противление регулятора 3 амплитуды кол баний дает возможность хорошего соглас вания с другими узлами вибростенда. Одн ко при наличии глубоких узкополосных за валов в частотной характеристике вибратора,особенно в зоне высоких частот, точность поддержания уровня выходного сигнала регулятором 3 заметно снижается. Кроме того, после высокочастотного резонанса подвижной системы вибратора 5 уровень выходого сигнала заметно, затухает при наличии нескольких завалов,обус ловленных конструктивными особенностя 40 ми вибратора или обратным влиянием испытуемых объектов. Для значительно лучшего выравнивания частотной характеристики в перечисленных случаях введена корректирующая цепь, При работе на ли 45 нейном участке частотной характеристики или на подъемах управляющий ключ 2 на.ходится в исходном состоянии (замкнут) и корректирующая цепь отключена. Если вибратор работает на участке частотой характеристики, имеющей завал, что соответствует отрицательному сигналу с элемента 10 сравнения, управляющий ключ 2 разомкнут и перестраиваемый по частоте и добротности полосовой фильтр 14 подключен. фильтр 14 поднимает уровень входного сигнала, а поскольку рабочая точка регулятора выбрана в нижней части регулировочной характеристики, то возмоиФормула изобретения 1. Вибростенд, содержащий задающий генератор и последовательно связанные регулятор амплитуды колебаний, усилитель мощности, вибратор, вибропреобразователь, усилитель, первый выпрямитель, первый фильтр и элемент сравнении, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения вибростенда, он содержит последовательно соединенные второй выпрямитель и второй фильтр, а также преобразователь частоты, ключ и третий фильтр, первый вход которого подключен к выходу задающего генератора, к первому входу ключа и ко входам второго выпрямителя и преобразователя частоты, второй вход - к второму входу ключа, первому входу регулятора амплитуды колебаний и выходу элемента сравнения, третий вход - к выходу преобразователяСоставитель Л. ЫаллаговаРедактор С. Патрушева Техред М. Петко Корректор Ю, Макаренко Заказ 2218/9 Тираж 956 Подписное ЦНИИН И Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5частоты и вторым входам первого и вто,рого фильтра, а выход - к выходу ключа и второму входу регулятора амплитуды, а второй вход элемента сравнения соединен с выходам второго фильтра. 2. Вибростенд по п. 1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что регулятор амплитуды выполнен на двухзатворном полевом транзисторе. 4629 8Источники. информации,1 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМо 319861, кл,О 1 М 7/О О, 197 2.2. Случайные колебания, под ред.С. Кренделла. М., Мирф, 1967, с, 313-,13 4.3. Лепи 3. АРепитц Ю, Механические испытания приборов и,аппаратов, М .,0 "Мир", 1976, с, 207-212 (прототип).