Устройство для динамических испытаний сооружений

/ ПИСАНИ ИЗОБРК АВТОРСКОМУ СВИДЕ 7 одписная группа Л 179 В. С. Мартышкин и Е. М.,Миронов УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИНАМИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ СООРУЖЕНИЙЗвянлено 16 явря 1960 т вн Ло 679 о 96 Г 9 н Кояиес ио деним изобретений и открытий при Совете Министров СССР(16 няппстене снийт Л н 1961 1 уолнковнн Известны устройства д,1 я дина 1 и 1 сских испытаний сооружений, например, зданий в натуральную величину. Известные устропства вкл 1 очают возбудитель колебаний в виде кривошипно-шатунного механизма с изменяемым радиусом вращения концов шатуна, установленный на отдельном фундаменте.Недостатком известных устройств является то. что при испытании с их помощью сооружений нельзя в широких предслах менять режим динамического воздействия передаваемого на испытуемое сооружение.Устройство, выполненное согласно изобретению. лишено этого недостатка. Сущность изобретения заключается в том, что передача возмущающих усилий или моментов испытуемому сооружению осуществляется посредством тяг. В тяги вкл 1 очены сменные упругие элементы, на. пример пружины.Кроме того, в предложенном устройстве обеспечено поддержание стабильности частотного режима динамического воздействия при малых числах оборотов кривошипно-шатунного механизма за счет присоединения к кривошипно-шатунному механизму, например перпендикулярно к основным тягам, дополнительных упругих тяг. Дополнительные тяги заанкерены в станине устройства.На фиг. 1 изображена схема предложенного устройства; на фиг, 2 - то же, при передаче на испытываемое сооружение возмущающего момента (пары сил); на фиг. 3 схема увеличения плеча пары; на фиг. 4 - схема регулирования эксцентрицитета; на фиг. 5 - схема устранения поперечных колебаний тяг; на фиг. 6 - схема постановки дополнительных упругих тяг.При натурных динамических испытаниях строительных конструкций весьма важно установить частоты собственных колебаний зданий, массивных фундаментов под машины с динамическими нагрузками, вь 1 сотных соорукений, виброизолированных фундаментов и т. и.Яо (ЗЯЯ 51Наиболее четко частоты собсгвенных колебаний выявляются путем воздействия на сооружение гармонической возмуща 1 ощей силы с мед пенно изменя 10 щейся астотОЙ колебаний.Чаще всего для этой цели применяются вибраторы направленного действия, представляющие собою два параллельных вала с неуравновешенными грузами, вращаюц 1 имися в противоположных друг к другу направлениях.1 редлагае.Ое устойстВО представляет соб 010 Вс 1 Л 1 с дВу)15 Д 1 ск.1- )и 2, и;11 Р 101 цимп эксцен 1 ри 1 ныс па;1 ьцы 3, с Оооймами 4, пме 10 цими ИОдшппппки, Обоймы соединены гиокими тягами Б с жест 10)Й планкой ).(, Жес-.кой ле присоединена одним Кобецом пружина 7, а друг) консц пружины соедиен с гибкой тягой 8, которая прикрепляется к элсме 1 гту испытываемой конерукции, При вращении дисков на испытываемую конструкцию оудет передаваться гармоническая возмущая)щая сичаР Р,и о г/", , од 1,где г- эксцегтрц 1 п г па;ьца;К - жесткость пружины;гч -- КруГОВ 11 я ЧастО 3 ВОЗ.у 1 цаЮГПЕЙ СИЛЫ (уГЛОВВ 51 СКОРОСТЬ В 2 ГЦ( иЯ ДИСКОВ) .АмплитудУ возму 1 цающеЙ с;1;1 ы 11 о=гК мОжнО Ба)ьи)Ова 1 В широких пределах путем изменения эксцентрицитета г и жесткости пружины 1(.Б тех случаях, когда на исследуемую конструкцию требуется пер. -давагь возмущающий момент (пару сил), устройство работает по схеме, изображенной на фиг. 2,В этом случае палец на втором диске должен находиться по отно.шепию к пальцу первого диска на другой стороне от оси вала.Гибкие тяги 5, соединенные последовательно с пружинами 7 и тягами 8, присоединя 10 тся к двум точкам испытываемой конструкции.,.1,Л 51 увелиепи 51 плеча пары сил можно применить блоки 9.Предлагаемый возбудитель найдет применение главным образомпри возбу)кдснии низких частот колебаний (примерно от О до 10 г 1).Вращение вала может осуществляться пли вручную через зубчатую(0)кно ременную) пе 1)едачу, 1,1 и от ."1 Отора срез редукт 01) с плавОГрегулировкой.В большинстве равномерноемедленное изменение частоты иозмуп(ающеи силы может быгь получено путем медленной остановки вращающихся дисков, имеющих большой момент инерции. Ля этого диски доводятся до некоторого наперед заданного числа оборотов с помощью мотора или вручную, а затем возбудитель медленно останавливается, вызывая максимальн 1.1 е амплитуды колебаний испытызаемойконструкции при совпадении частоты вынужденных колебаний с однойиз частот ее собственных колебаний.При современной высокочувствительной виброизмерптельпой аппаратуре педлагаемы 1 Возбудите:1 ь может быть использован не тольколя исследования высотных сооружений, о и для испытания многоэтажных зданий, если применить достаточно большие диски,Для регулирования величины эксцснтрицитета можно применятьустройство. Изображенное на фиг. 4,Н;1 основных дисках 2 укрепл 51 ютс 51 неподВи)кные пальцы 3 с эксцентрСпптетом го, На этот палец надевается вспомогательный диск Ис центральнь 1 отверстием и п)дви)кным пальцем 11, имеющим такжеэксцентрицитет го, по отношению к оси вспомогательного диска.139857На вспомогательном диске имеются отверстия 12, расположенные по окружности, Такие же отверстия с резьбой имеются и на основном диске. Поворотом вспомогательного диска можно изменять эксцентрицитет пальца 11 по отношению и оси вращения основных дисков в пределах от О до 2 го.Для устранения поперечных колебаний самых тяг 8 (при совпадении частоты их собственных колебаний с частотой возмущающей силы) следует применять прикрепленные к ним по длине дополнительные упругие тяги 13, дающие возможность перемещаться основной гибкой тяге вдоль ее направления и препятствующие поперечному отклонению ее в одну сторону в точке крепления тяг 13,При низкой частоте возмущающей силы, т. е. при малом числе оборотов дисков в минуту, кинетическая энергия их мала и переход части ее в потенциальную энергию деформированной пружины может вызвать неравномерную скорость вращения дисков.Для устранения неравномерности вращения при низших частотах возбуждаемых колебаний следует применить систему дополнительныхФпружин, т. е. помимо основной прукипы с жесткостью К 1 ставитсяФпружина К 1. Обе пружины тягами присоединены к обойме, причем каждая пружина растянута на величину, превосходящую эксцентрицитет пальца г. Отверстие в обойме после натяжения пружин должно находиться на оси вращения маховиков. Две другие вспомогательные пруикипы К и К присоединены к обойме В. Отверстие обоймы В при натяжении пружин регулировкой длины тяг должно находиться также на оси вращения маховиков.После регулировки положения отверстий в обоймах и натяжения пружин обоймы А и В надеваются на палец С. При перемещении обойммы А на расстояние г в пружинах К; и К 1 будет накоплена дополнительная потенциальная энергияг- "(КлыЕсли сообщить маховику угловую скорость вращения о, то дальнейшее вращение (пренебрегая трением в подшипниках н гистерезисом в пружинах) будет происходить с этой угловой скоростью равномерно.Действительно, если принять за начальное положение маховиков в момент времени 1=0 полокение, изображенное на фиг. б, то перемещения обоймы А будут происходить по закону а = г сов о 1, а перемещения обоймы В - по закону аг = г Яп ь 1.Соответственно количество (сумма) потенциальных энергий Г и накопленных вертикальными и горизонтальными пружинами (имея в виду их расположение на чертеже) при отклонении от положения равновесия будет равноа (К 1 - К 1 + а (К 2 К 2п 5 + пг2При а 1=а 2= - г и К = К, К 2К2 гКф ь , ц -= (соР (.:1+ Я 1 п )1) =КгсопМТаким образом, при работе возбудителя (без учета потерь на трение на гистерезис) не оудет происходить перехода кинетической энергии в139857потенциальную и обратно. Будет лишь периодический переход потенциальной энергии из одной пары пругкин в другую. Следовательно вращение маховиков будет происходить с равномерной угловой скоростью, В результате потери энергии на трение в подшипниках и па гистерезис в пружинах кинетическая энергия маховиков будет уменьшаться и при достаточном моменте инерции маховиков угловая скорость их медленно и равномерно будет убывать,Строго говоря, потери энергии на трение и на гистерезис будут иметь периодическую зависимость от времени, но вследствие того, что эти потери за цикл весьма малы по отношению к обцему количеству кинетической энергии махов:ков, практически вполне можно считать их вращение равномерно замедленным,Следует отметить, что пружины К, и К, не обязательно располагать перпендикулярно по отношению к пружинам К, и К. Важно лишь, чтобы деформации одной пары пружин отставали по фазе от деформации второй пары пружин на 90.П редмет изобретен и я1, УстройсНО дл 51 динмических испытаний С 001)угкеннй, наприер, зданий, в натуральну;о величину, включающее установленный на отдельном фундаменте возбудитель колебаний в виде кривошипно-шатунного механизма с изменяемым радиусом вращения концов шатунов, О т л и ч аО 1 ц е е с я тем, что, с цслъю измсне 1 ия ре)кихс динаъРческо. го воздействия в широких пределах передача возмуцающих усилий или моментов сооруРкению осуществлена посредством гибких тяг, включающих сменные упругие элементы, например пружины.2. Устройство по пункту 1, о г л и ч а о щ е е с я тем, что, с целью поддержани 51 сгабильности часОтного рсРкима динамического возде 11- ствия при малых числах оборотов кривошипно-шатунного механизма к последнему присоединены, например перпендикулярно основным рабочим тягам, доно Иительные упругие тяги, заанкеренчыс в стаРИРе уст ройства.(,ос авитсль С. Л. Мада диктор М. А. Мрочко рсд Т, П. Курилко Коо 1 и 1 Гсх доки м 0 52 илЦена 11 ко тоск ипография ЦБТИ Комитета н при Совете Мик и тров С делам изобретений и открьм нйР, Москва, Петровка. 14 Поли к пси. 18.Х 1-61Зак. 11239ЦБТИ прн К Формут бум. 70)(1081/н ОбТираж 1050мнстс но делам изобретений и открип нири (,овсте Министров С,ГГРа, Центр, М. Черкасский пер., л 2/6.