страница - 57
Г
Рас. 2.3.29. Структурная схема системы для испытаний методом фиксированных частот с электродинамическим возбуждением
Основным недостатком всех типов вибраторов является зависимость их передаточной функции от частоты и нагрузки, что существенно усложняет задачу воспроизведения заданных параметров вибрации при испытаниях в широком диапазоне частот. Поэтому для реализации любого метода испьгганий требуются специальные способы компенсации изменений передаточной функции при изменении частоты и нагрузок.
Системы для испытаний на гармонические воздействия
Системы для испытаний методом фиксированных частот. Структурная схема виброиспытательной системы для проведения испита ний на фиксированных режимах гармонической вибрации для электродинамического принципа возбуждения приведена на рис. 2.3.29. Она содержит задающий генератор i, синусоидальное напряжение определенной частоты и амплитуды с которого подается на усилитель мощности 2 и подвижную катушку вибратора 3, в котором электрические колебания преобразуются в механические. С помощью измерительного преобразователя 4У согласующего усилителя 5 и вторичного прибора 6 контролируют заданный уровень колебаний. При переходе с одной частоты на другую уровень колебаний устанавливается регулировкой напряжения задающего генератора.
Генератор работает в широком диапазоне частот (5 - 10000 Гц и более).
Мощность усилителей, применяемых в виброиспытательных системах, необходимая для создания тяговых усилий вибратора от десятков до сотен тысяч ньютон, находится в диапазоне от десятков ватт до сотен киловатт. Нагрузкой усилителей является комплексное сопротивление подвижной катушки вибратора, которое, как правило, низкоомное и существенно зависит от частоты.
Основные требования, которые предъявляют к усилителям мощности:
нелинейные искажения < 3 - 5 %;
возможность непрерывной работы в течение 8 ч;
динамический диапазон порядка 60 дБ и малый уровень шумов (отношение сигнала к шуму г. 50 Дб).
Исполнительным элементом служат электродинамические вибраторы, создающие выталкивающую силу до сотен тысяч ньютон при грузоподъемности до сотен килограммов в диапазоне частот от единиц герц .до десятков килогерц и амплитуд колебаний £ 1000 м/с2.
В виброиспытательных системах, действие которых основано на гидравлическом принципе возбуждения колебаний, могут быть использованы два способа формирования колебаний: электрический и механический. Механический способ генерирования заданных колебаний наиболее простой. Он позволяет создавать только гармонические колебания. В качестве возбудителей колебаний, как правило, используют гидропульсаторы.
Виброисиьггательные системы с гидропульсаторами позволяют создавать знакопеременные усилия < 106 Н при амплитуде колебаний < 25 мм в диапазоне частот < 100 Гц.
Гидравлические виброиспытательные системы целесообразно использовать для испытания большегрузных конструкций, выявления резонансов больших объектов испытаний при больших амплитудах перемещения или высоких выталкивающих усилиях, имитации условий транспортирования, при большой амплитуде и низкой частоте колебаний.
Особенности гидравлических систем обусловливаются в основном электрогидравлическим вибратором.
Системы для испытаний изделий методом качающейся частоты. На рис. 2.3.30 дана типовая структурная схема системы испьгганий методом качающейся частоты, которая отличается от схемы, приведенной на рис. 2.3.29 тем, что в ней имеется устройство для автоматического прохождения частотного диапазона и автоматического регулирования уровня (АРУ) заданных параметров вибрации. Оно является неотъемлемой частью вибрационной системы, предназначенной для испытания методом качающейся частоты. Все электродинамические и некоторые электрогидравлические системы комплектуются такими устройствами.
Рве 23.30. Структурная схема системы дли испытаний на гармоническую вибрацию методом качающейся частоты
Рис. 2.3.31. Структурная схема системы для испытаний методом качающейся частоты с использованием селектора:
/ - управляющий генератор; 2 - усилитель мощности; 3 - вибратор; 4 - вибропреобразователь; 5 - селектор
Виброиспытательные системы, реализующие метод качающейся частоты, являются замкнутыми системами и содержат задающий блок 1, в который входят генератор, блок качания частоты и автоматический регулятор уровня (АРУ), усилитель мощности 2, вибратор 3, преобразователь 4, согласующий усилитель 5 и виброизмерительный прибор 6.
Вибрационные испытания при постоянной скорости сканирования имеют следующие недостатки:
большое время проведения эксперимента;
опасность повреждения изделия при малой скорости;
большие погрешности в определении частотных характеристик при большой скорости сканирования.
В связи с этим известны системы, скорость сканирования которых зависит от амплитудно-частотной характеристики: при подходе к резонансу она уменьшается, при удалении от него увеличивается.
Часто требуется в определенной части рабочего диапазона сохранять постоянным заданное перемещение, а в другой его части -скорость или ускорение. При гармоническом колебании эти параметры связаны определенной зависимостью: скорость является первой производной от перемещения по времени, ускорение - второй, резкость - третьей производной. Поэтому при использовании в управляющей цепи виброизмерительного преобразователя ускорения для получения сигнала, пропорционального скорости необходимо
провести однократное интегрирование; для сигнала, пропорционального перемещению, -двукратное; для получения сигнала, пропорционального резкости, - однократное дифференцирование. В качестве интегрирующих и дифференцирующих цепей в автоматических устройствах обычно используют пассивные Л С-цепи (в последнее время и активные фильтры).
Системы с селекторами. При испытаниях методом качающейся частоты управление заданным режимом испытаний производится по информации, полученной в одной (контрольной) точке крепления изделия к столу вибратора. Амплитуды колебаний в других точках крепления изделия могут существенно отличаться от заданной амплитуды колебаний. Это может привести к значительному снижению достоверности результатов испытаний. Изделие в этом случае может быть недоиспытано или переиспытано.
С целью повышения достоверности результатов испытаний в виброиспытательных системах рекомендуется использовать специальные устройства - селекторы (иногда их называют усреднителями). Они позволяют управлять режимом испытаний по информации, полученной в результате одновременного измерения параметров режима испытаний в нескольких точках крепления изделия. В системе используют несколько преобразователей 4, сигналы с которых через согласующие усилители поступают на селектор 5, формирующий сигнал управления (рис. 2.3.31).
Существует много способов формирования сигнала управления с помощью селектора. Они диктуются требованиями к вибрационным испытаниям конкретного изделия. Среди основных способов можно назвать следующие:
способы максимального, минимального и среднего уровней;
векторного усреднения ковых значений сигналов;
усреднения абсолютных мгновенных пиковых средних или среднеквадратичных значений сигналов;
векторного усреднения мгновенных пиковых значений ускорений трехкомпонентного вибро измерительно го преобразователя;
мгновенных пи-
усреднения сигналов, полученных с нескольких трехкомпонентных преобразователей.
Для реализации способа максимального уровня необходимо, чтобы селектор автоматически одновременно сравнивал сигналы, поступающие от всех преобразователей, и выбирал наибольший из них. Далее этот сигнал поступает на схему управления.
Широкое распространение получил метод усреднения средних значений сигналов. Он заключается в определении среднего значения для каждого сигнала, суммировании их и делении полученной суммы на число контролируемых точек.
Г | > | |
ю
I
8
<
<
Рис. 2.3.32. Структурная схема системы для испытаний методом качающейся частоты с компенсацией механического импеданса:
1 - управляющий генератор; 2 - усилитель мощности; 3 - вибратор с изделием; 4 - преобразователь ускорения; 5- преобразователь силы; 6, 7- согласующие усилители; 8, 9- логарифмические преобразователи;
10 - сумматор
> | |
I схема системы для испытаний на полнгармоническую вибрацию методом качающейся частоты:
Рис. 2.3.33. Структуре
методом качающейся частоты:
1, 2- управляющие генераторы; 3 - сумматор; 4 - усилитель мощности; 5 - вибратор; 6 - вибропреобразователь;
7 - согласующий усилитель
Системы с управлением режимом испытаний при компенсации влияния импеданса. Способ компенсации основан на управлении заданным режимом испытаний сигналом, пропорциональным произведению силы и ускорения. Для его реализации в состав обычной виброиспытательной системы, предназначенной для испытаний методом качающейся частоты, необходимо дополнительно ввести преобразователь силы 5, два логарифмических преобразователя 8У 9 и операционный усилитель 10, производящий суммирование логарифмов ускорения и силы (рис. 2.3.32).
Системы испытаний на полигармоническую вибрацию. Для вибро испытаний изделий на полигармоническую вибрацию используют в основном системы с электродинамическим принципом возбуждения. Для получения сложного полигармонического сигнала применяют несколько стандартных задающих генераторов. Напряжения соответствующих частот с генераторов непосредственно поступают на вход усилителя обычного вибростенда. Структурная схема такой системы приведена на рис. 2.3.33.
содержание:
[стр.Введение] [стр.1] [стр.2] [стр.3] [стр.4] [стр.5] [стр.6] [стр.7] [стр.8] [стр.9] [стр.10] [стр.11] [стр.12] [стр.13] [стр.14] [стр.15] [стр.16] [стр.17] [стр.18] [стр.19] [стр.20] [стр.21] [стр.22] [стр.23] [стр.24] [стр.25] [стр.26] [стр.27] [стр.28] [стр.29] [стр.30] [стр.31] [стр.32] [стр.33] [стр.34] [стр.35] [стр.36] [стр.37] [стр.38] [стр.39] [стр.40] [стр.41] [стр.42] [стр.43] [стр.44] [стр.45] [стр.46] [стр.47] [стр.48] [стр.49] [стр.50] [стр.51] [стр.52] [стр.53] [стр.54] [стр.55] [стр.56] [стр.57] [стр.58] [стр.59] [стр.60] [стр.61] [стр.62] [стр.63] [стр.64] [стр.65] [стр.66] [стр.67] [стр.68] [стр.69] [стр.70] [стр.71] [стр.72] [стр.73] [стр.74] [стр.75] [стр.76] [стр.77] [стр.78] [стр.79] [стр.80] [стр.81] [стр.82] [стр.83] [стр.84] [стр.85] [стр.86] [стр.87] [стр.88] [стр.89] [стр.90] [стр.91] [стр.92] [стр.93] [стр.94] [стр.95] [стр.96] [стр.97] [стр.98] [стр.99] [стр.100] [стр.101] [стр.102] [стр.103] [стр.104] [стр.105] [стр.106] [стр.107] [стр.108] [стр.109] [стр.110] [стр.111] [стр.112] [стр.113] [стр.114] [стр.115] [стр.116] [стр.117] [стр.118] [стр.119] [стр.120] [стр.121] [стр.122] [стр.123] [стр.124] [стр.125] [стр.126] [стр.127] [стр.128] [стр.129] [стр.130] [стр.131] [стр.132] [стр.133] [стр.134] [стр.135] [стр.136] [стр.137] [стр.138] [стр.139] [стр.140] [стр.141] [стр.142] [стр.143] [стр.144] [стр.145] [стр.146] [стр.147] [стр.148] [стр.149] [стр.150] [стр.151]