Диссертация (1025303), страница 14

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 14)

4.5.115Рис. 4.5. Общий вид силоизмерительного тензорезисторного датчикаУстройство датчика изображено на Рис. 4.6.Рис. 4.6. Устройство силоизмерительного тензорезисторного датчикаСилоизмерительный датчик встроен в конструкцию исполнительногогидроцилиндра. Конструкция датчика включает в себя: 1 – торцевая верхняякрышка датчика; 2 – элемент датчика; 3 – болт с шестигранным отверстием;4 – нижняя защитная пластина. Силоизмерительный датчик установлен на116штоке исполнительного гидроцилиндра стенда-гидропульсатора с помощьюрезьбового соединения.Для задания и определения положения исполнительного гидроцилиндрав процессе стендовых испытаний применяется датчик линейных перемещенийLVDTTransTEK.Вцилиндрическийкорпусиндуктивногодатчикаперемещения, изготовленный из нержавеющей стали, помещен линейныйдифференциальный трансформатор (LVDT).

Он состоит из первичной и двухвторичных катушек с осевым подвижным сердечником. Перемещение этогосердечника из ферромагнитных материалов изменяет магнитную индукциюкатушек. Линейный усилитель на несущей частоте преобразует перемещениевпрямо-пропорциональноестандартноеэлектрическоенапряжениепостоянного тока.Датчик линейных перемещений исполнительного гидроцилиндраизображен на Рис.

4.7 и установлен параллельно гидроцилиндру в специальновыполненном корпусе.БолтыКорпус LVDTБолтыЗажим LVDTСтерженьРис. 4.7. Общий вид установки датчика линейных перемещенийисполнительного гидроцилиндраТехнические характеристики датчика линейных перемещений LVDTпредставлены в Таблице 15.117Таблица 15.Характеристики датчика линейных перемещений LVDT№ПараметрЗначение1Модель0222-00002Линейный диапазон± 254 мм3Максимальный диапазон± 279,4 ммиспользования(минимальный ход до появленияреверса напряжения)4Длина корпуса711,2 мм5Номер части сердечникаC005-01036Длина сердечника139,7 мм7Масса сердечника34,4 г8Входное сопротивление330 Ом9Входное сопротивление72 Омпостоянного тока10Выходное сопротивление285 Ом1184.5. Проведение и обработка результатов экспериментаИспользуя рассмотренный выше аппаратурно-измерительный комплекс,был проведен ряд экспериментов в соответствии с разработанной методикойиспытаний.

Общий вид стенда с установленным на нем объектом испытанийизображен на Рис. 4.8.Рис. 4.8. Объект исследования в процессе проведения испытанийАмортизатор устанавливается на испытательный стенд и закрепляетсячерез две проушины, которые вкручиваются в верхнюю неподвижную плитустенда и в датчик силы, который связан с гидроцилиндром. Проушины119соединяются с амортизатором через оси, которые проходят через сферическиеподшипники амортизатора. Оси изготовлены со скользящей посадкой,благодарячемуобеспечиваетсяотсутствиезазоров,которыемогутнеблагоприятно сказываться на качество проведения эксперимента.Для определения сухого трения в уплотнениях амортизатора былпроизведен первый режим нагружения (см.

Таблицу 10) с использованиемамортизатора без жидкости. В результате произведенного испытания былоопределено значение сухого трения в уплотнениях амортизатора. Данныеполученные в результате испытаний были обработаны путем использованияметодики, предложенной Кливлендом в 1979 году для моделирования исглаживания двумерных данных.

Процедура оценки использует не методнаименьших квадратов, а более устойчивый метод, который называетсяметодом робастного локально-линейного сглаживания с помощь алгоритмаLOWESS [26, 96]. Такой метод был реализован в системе MATLAB [27].Диаграмма, полученная после испытаний и результат ее обработкипредставлены на Рис. 4.9. Средняя величина сухого трения в уплотненияхамортизатора составила 0,027 кН.Послеопределенияамортизатора,нанеговеличиныбылаприменением ПКМ (см.

Рис.сухогоустановлена4.8).тренияпружина,вуплотненияхвыполненнаясАмортизатор выполняет рольнаправляющей для этой пружины. Из гидравлического амортизатора былаполностью удалена жидкость для того, чтобы максимально исключитьвлияние амортизатора в процессе проведения испытаний пружины, кромеэтого, полученная величина сухого трения также учитывается при обработкеполученных результатов.Дляопределениянагрузочнойхарактеристикипружиныбылипроведены циклы разгрузки и нагрузки в соответствии с третьим нагрузочнымрежимом (см. таблицу 10).120Рис. 4.9. Диаграмма, позволяющая определить величину сухоготрения в амортизатореНа Рис.

4.10 представлена нагрузочная характеристика рассматриваемойпружины.Нагрузочнаяхарактеристикасглаженапутемприменениявышеописанного алгоритма LOWESS.По полученной нагрузочной характеристике была определена жесткостькомпозитного упругого элемента, которая в дальнейшем использовалась длярасчета величины потенциальной энергии упругой деформации.121Рис. 4.10. Нагрузочная характеристика композитной пружиныДля верификации математической модели был проведен эксперимент, всоответствии с четвертым режимом нагружения из Таблицы 9. Из полученнойв результате проведения эксперимента диаграммы, которая изображена наРис.

4.11 голубым цветом, вычитается величина сухого трения в уплотненияхамортизатора, в результате получена упругодемпфирующая характеристикакомпозитной пружины, которая изображена на Рис. 4.11 оранжевым цветом.122Рис. 4.11. Упругодемпфирующая характеристика композитнойпружины с учетом величины сухого трения в уплотнениях амортизатораРазработанная модель композитной пружины, согласно формуле (2.2),содержит 3 независимых параметра, которые соответствуют выбранномуматериалу. Эти параметры могут быть получены путем использованиярегрессионного анализа методом наименьших квадратов. При таком методепараметры модели выбираются таким образом, чтобы сумма квадратовотклонений значений, полученных в ходе эксперимента, от значений,полученных при моделировании, была бы минимальной.

Сущность методанаименьших квадратов может быть выражена следующим образом [31]: ei2  ( yi  f i ( x)) 2  min ,iixгде ei – ошибка между экспериментом и моделью.Регрессионный анализ экспериментальных данных проводится в дваэтапа – отдельно по силе и по прогибу, при этом значение амплитуды ипоказателя дробной производной α при проведении каждого этапарегрессионного анализа должны быть одинаковыми. Из-за введенныхограничений на независимые параметры (0 < α < 1,   > 0,   > 0)применяется метод доверительных интервалов.

Анализ экспериментальных123данных с выбором параметров модели был реализован в программномкомплексе MATLAB. В результате получены следующие значения параметровмодели:  0,58;   0,48;   0,22.Сравнение экспериментальных данных с данными, полученными врезультате подбора коэффициентов модели приведены на Рис. 4.12.Результаты сравнения энергии, поглощенной композитной пружинойпри моделировании и во время эксперимента приведены в Таблице 16.Таблица 16.Величина энергии, рассеянной композитной пружиной во времяэксперимента и при моделированииЗначение рассеянной энергииНагрузочныйЭкспериментМодельрежимОтносительнаяпогрешностьопределенияЧастота 1Гц,амплитуда 10 ммЧастота 1Гц,амплитуда 20 ммЧастота 1Гц,амплитуда 30 ммТакимобразом,0,506 Дж0,582 Дж13%2,682 Дж2,788 Дж3,8%7,261 Дж7,399 Дж1,9%полученнаямоделькомпозитнойпружинысдостаточной точностью повторяет результаты проведения эксперимента(относительная погрешность определения не превышает 13%), модель можносчитать верифицированной и адекватной.124а)б)в)Рис.

4.12. Сравнение упругодемпфирующих характеристик модели иэксперимента: а) – частота 1 Гц и амплитуда 30 мм; б) – частота 1 Гц иамплитуда 20 мм; в) – частота 1 Гц и амплитуда 10 мм125Дляопределениястепенивлияниякомпозитнойпружинынадемпфирующую характеристику амортизатора был проведен ряд испытаний всоответствии с третьим режимом нагружения из Таблицы 10. Для каждогонагрузочного режима были построены диаграммы для гидравлическогоамортизатора с металлической пружиной и с композитной пружиной.

НаРис. 4.13 и4.14 представлены несколько таких характерных диаграмм,полученных для разных частот и амплитуд.С композитной пружинойСо стальной пружинойРис. 4.13. Диаграммы, полученные при проведении испытаний, всоответствии с четвертым нагрузочным режимом126С композитной пружинойСо стальной пружинойРис. 4.14.

Диаграммы, полученные при проведении испытаний, всоответствии с четвертым нагрузочным режимомДиаграммы имеют разный характер из-за разного значения жесткостистеклопластиковой пружины и композитной пружины. Кроме этого, напостроенных диаграммах видны зоны переходного режима, когда стенд ещене вышел на установившийся режим испытний, который соответсвтуетзаданной частоте и амплитуде, поэтому для дальнейшего анализа испытаний127были выделены только установившиеся режимы, когда амортизатор вышел наработу с заданной амлитудой.Диаграммы одного цикла нагрузки и разгрузки амортизатора с разнымипружинами на установившимся режиме работы стенда приведены на Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации