Испытательный вибростенд

Союз СоветскикСоциалкстмческннРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 945704(51) М. Кл.СО 1 М 7/ОО 01 1 Ч 3/32 3 Ъвударстаенные камнтет СССР ав делам нзоаретеннй н втнрмтнйДата опубликования описания 26.07.82(54) ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ ВИБРОСТЕНД 1Изобретение относится к испытательнойтехнике, а именно к вибростендам для резонансных изделий на вибропрочность иус талос тъ.Известен вибростенд, содержащий по 5следовательно соединенные вибродатчик,фазовращатель, полосовый фильтр, усили тель мощности и вибратор, образующие св:пытуемым объектом автоколебательныйконтур, и цепь отрицательной обратнойсвязи, включающую интегратор и автоматический регулятор амплитуды колебаний Г 1,Однако этим вибростендом невозможнопрограммировать частоты возбужденных 15колебаний.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности является испытательный вибростенд, содержащий последовательно соединенные устройство в виде 2 водного вибродатчика для контроля колебаний испытуемого объекта, фаэоврашательполосовый фильтр, усилитель мощности ивибратор, образующие с испытуемым объектом автоколебательный контур, цепь отрицательной обратной связи, включающую интегратор и автоматический регулятор амплитуды колебаний, и программатор, включащий задатчик длительности или числа циклов ступеней программы испытаний, блок управления и подключенный к нему коммутатор, соединенный с задапчиком уровня возбуждения. Этот вибростенд обеспечивает воэможность проведения программных испытаний прн ступенчатом изменении нагрузки 12Однако в известном вибростенде не предусмотрена воэможность автоматизации процесса перехода от возбуждения колебаний на одной резонансной частоте к возбуждению колебаний на другой резонансной частоте при испытаниях много- резонансных объектов.Бель изобретения - автоматизация программных испытаний многорезонансных объектов.Поставленная цель достигается тем, что в испытательном вибростенде, содер.3 94570жашем, последовательно соединенные ус тройство для контроля колебаний испытуемого объекта, фазоврашатель, полосовойфильтр, усилитель мощности и вибратор,обраэуюшие с испытуемым объектом ав- зтоколебательный контур, цепь отрицательной обратной связи, включаюшую интегратор и автоматический регулятор амплитуды колебаний, и программатор, включающий эадатчик длительности или числа Оциклов ступеней программы испытаний,блок управления и подключенный к немукоммутатор, соединенный с задатчикомуровня возбуждения, устройство для контроля колебаний содержит несколько уста- инавливаемых на различных элементах испытуемого объекта датчиков, соединенныхс фаэоврашателем и интегратором черезкоммутатор, а выходы последнего подключены к управдяюшим входам фазоврашателя и полосового фильтра.На чертеже представлена блок-схемаописываемого вибростенда.Вибростенд содержит вибратор 1, усилитель 2 мощности,. фазоврашатель 3, по- рлосовой фильтр 4, устройство 5 для контроля колебаний испытуемого объекта 6,включающее в себя несколько датчиков 7(например, датчиков скоростей, ускорений,перемещений или деформаций), установлен-Зйных на различных элементах испытуемогообъекта 6, интегратор 8, выделяющийогибающую выходного сигнала датчиков 7,автоматический регулятор 9 амплитудыколебаний, связанный с органами установ 35ки коэффициента усиления усилителя 2мощности и снабженный задатчиком 10уровня возбуждения, программатор 11дпя программного ступенчатого измененияамплитуд и частот возбуждаемых колебаний в функции числа циклов нагруженияили времени. Элементы, обозначенные позициями 1 - 7 образуют автоколебатель.ный контур, а позициями 7 - 10 - цепьотрицательной обратной связи,4Программатор 11 включает формирователь 12 входных сигналов, соединенныйс усилителем 2 мощности или другим ис, точником импульсных сигналов, вырабатываемых при создании каждого цикланагружения (при использовании задатчиков длительности, степеней программысвязь входа программатора с усилителем2 отсутствует), делитель 13 частоты(пересчетное устройство), триггерныйдвоично-десятичный счетчик 14, состоящий из нескольких декад (на чертежепоказан счетчик иэ четырех декад), диодные матрицы 15, преобраэуюшие двоично 4 4десятичный код в десятичный, 3 адатчики16 числа циклов каждой иэ М ступенейпрограммы, блоки 17 совпадения, в которых подключены выходы задатчиков 16,блок 18 управления, осушествляюший переключение на следуюший этап, сбрасывая счетчик в исходное состояние, коммутатор 19, подключенный к блоку 18и выполненный, например, в виде наборамногоконтактных реле по числу ступенейреализуемой программы испытаний,Полосовый фильтр 4 фазоврашатель 3и задатчик 10 регулятора 9 имеют понесколько перекшочаемых цепочек фиксированной настройки соответственйо полосыпропускания и фазового, сдвига, определяющих частоту возбуждаемых колебаний икоэффициента усиления усилителя 2 определяюшего амплитуду возбуждаемых кольбаний. Управляюшие входы фильтра 4, фазоврашателя 3 и задатчика 10 подключены к выходам коммутатора 19, черезкоторый датчики 7 включены в автоколебательный контур и цепь отрицательнойобратнойсвязи,Вибростенд работает следующим образом.Перед началом испытаний экспериментально по предварительно полученным ориентировочным данным программы произво-дится установка датчиков 7 и регулировка цепей фиксированной настройки фильтра4, фазоврашателя 3 и регулятора 9, обеспечивающая получение колебаний на за-данных резонансных частотах испытуемого объекта 6 с заданными амплитудами.Ширина полосы пропускания фильтра 4,устанавливаемая при настройке, должнабыть достаточной для того, чтобы небольщие изменения резонансных частот испытуемого объекта в процессе испытаний,обусловленные изменениями его жесткостных и демпфируюших характеристик, несвязанными с серьезными разрушениями,не приводили к срыву автоколебаний. Настройка фаэоврашателя 3 должна обеспечивать для резонансных частот (и при указанных выше небольших их изменениях)оптимальные фазовые соотношения междуколебаниями испытуемого объекта 6 и возмущающими воздействиями вибратора 1,при которых энергетические затраты дляполучения заданных амплитуд колебанийминимальны. При нарушении равновесияиспытуемой многорезонансный объект 6начинает совершать. колебания с собственными частотами. Эти колебания воспринимаются датчиками 7 и преобразуются вэлектрические сигналы, которые после5 9457 усиления в усилителе 2 мощности используются для питания вибратора 1. Незатухающие колебания поддерживаются за счет положительной обратной связи, по цепи которой поступает энергия, компенсирующая потери энергии в колебательной системе.В выходном сигнале устройства 5 для контроля колебаний содержатся составляющие с частотами практически всех собст- О венных колебаний испытуемого объекта 6. Автокопебания в контуре автоматически устанавливаются на одной из собственных частот, для которой амплитуда составляющей сигнала в цепи положительной обрат- о ной связи максимальна. Для обеспечения преобладания амплитуды той или иной составляющей при программировании частот ного режима вибростенда используется зависимость амплитуд составляющих от щ мест установки датчиков 7 нв объекте, настройки фильтра 4 и фазовращатепя 3.Нв выходе интегратора 8, подключаемого коммутатором 19 на определенных ступенях программы к соответствующему у 5 датчику 7, вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный амплитуде конт- ролируемого параметра (смешения, скорости ипи ускорении) возбуждаемых колеба ний. Этот сигнал используется для осуществления отрицательной обратной связи в регуляторе 9 амплитуды колебаний.При наличии рассогласования между заданным и действующим значениями амплитуды колебаний (например, нри изменениях резонансных частот вследствие изменений жесткостных .характеристик испытумого объекта) исполнительный орган регулятора 9 воздействует на орган настройки коэффициента усиления усилителя 2 обеспечивая устранение рассогласования. Испытательный вибростенд, содержаший последовательно соединенные устройство для контроля колебаний испытуемогообъекта, фазоврашатель, полосовой фильтр,усилитель мощности и вибратор, образующие с испытуемым объектом ввтоколебательный контур, цепь отрицательной обратной связи, включающую интегратор иавтоматический регулятор амплитуды колебаний, и программатор, включающий задвтчик длительности или числа цикловступеней программы испытаний, блок управления и подключенный к нему коммутатор, соединенный с задатчиком уровнявозбуждения, о т л и ч а ю ш и й с ятем, что, с целью автоматизации программных испытаний многореэонансных объектов, устройство для контроля колебанийсодержит несколько устанавливаемых нвразличных элементах испытуемого объекта датчиков, соединенных с фаэоврвшателем и интегратором через коммутатор, авыходы последнего подключены к управляющим входам фвзоврашателя и полосового фильтра.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Максимов В, П., Мамулашвили Г, А,Автоматический регулятор амплитуды механических колебаний деталей машин.Материалы семинара "Вибрационная техника", сборник 2, М., МДНТПим, ф. Э. Дзержинского, 1967, с. 29-35.2. Авторское свидетельство СССР464795, кл. Й 01 М 7/00, 1973(прототип) . Электрические импульсы с выхода усилителя 2 после каждого цикла нагружения поступают на формирователь 12 входных45 сигналов программатора 11. После оъсчета заданного эадатчиком 16 для данной ступени программы количества циклов блок 18 управления воздействует на коммутатор 19, который выполняет следук щие операции, связанные с переходом на50 очередную ступень программы: переключает датчики 7, используемые в цепях обратной связи автоколебательного контура и регулятора 9 амплитуды; переключает дискретные элементы фиксированной55настройки частотного фильтра 4, фазоврашвтеля 8, а также задатчика 10 регулятора 9 амплитуды. 04 6В зависимости от характера варьируемых параметров возбуждаемых нагрузок переход от этапа к этапу программы можетосуществляться как путем одновременногопереключения всех перечисленных цепей,1.так и путем переключения только некоторых иэ них.При существенных изменениях рмюнвнсных частот испытуемого объекта, вызванных разрушениями отдельных элементов и происходящих обычно после исчерпания определяемого ресурса, испытанияпрекращаются,Изобретение позволяет расширить область воспроизводимых испытвтельньипрограмм, благодаря чему обеспечиваеъся возможность имитации при испытанияхусловий, близких к эксплуатационным, иповышение достоверности результатов испытаний,формула изобретения