Аппаратное обеспечение испытаний изделий на воздействие вибрации (1066234), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Стенд предназначен для работы в резонансных режимах. Частота свободных колебаний подвижной системы стенда изменяется в зависимости отдлины упругих консольных стержней 3 с суммарным коэффициентом упругости С1 и присоединенных масс 4 (суммарная масса m2).Действительный диапазон испытаний зависит также от массы испытуемого изделия. При изделиях с малой массой рабочий диа21Рис. 2. Схема электромагнитного вибростенда с двумя электромагнитами:1 — электромагниты; 2 — вибрационный стол; 3 — упругие стержни; 4 — присоединенные массы; 5 —дополнительные упругие элементыпазон составляет примерно 30…70 Гц.
Максимальная допустимаяамплитуда перемещения составляет 3 мм. Дополнительные упругие элементы 5 (суммарный коэффициент упругости С2) предназначены для возвращения стола в положение равновесия.Динамический расчет подвижной системы сводится к исследованию вибрации системы с двумя степенями свободы. Для полного исследования динамики стенда следует также использоватьуравнения электромагнитного преобразователя.Схема вибростенда с одним электромагнитом представлена нарис. 3.
Стенд предназначен для испытаний вибрацией, возбуждаемой в вертикальном направлении, при работе в резонансных режимах. Электромагнит 1, установленный на упругом основании 2с коэффициентом упругости С2, взаимодействует с подвижнойсистемой стенда; она состоит из стола с изделием 3 и упругих элементов 4 с суммарным коэффициентом упругости С1. Настройка22Рис. 3. Схема электромагнитного вибростенда с одним электромагнитом:1 — электромагнит; 2 — упругое основание; 3 — стол с изделием; 4 — упругиеэлементына резонанс осуществляется изменением длины элементов 4 путемперестановки опор или изменением массы стола с помощью дополнительных грузов. Возможна также замена упругих элементов.Стенд спроектирован для испытаний в диапазоне 60…300 Гц.
Максимальная амплитуда вынуждающей силы при частотах до 150 Гцсоставляет до 105 Н при кратковременной работе; максимальная массаиспытуемого изделия до 20 кг.4.2.4. Стенды с механическим возбуждением вибрацииПо диапазону частот воспроизводимой вибрации стенды с механическим возбуждением вибрации относятся к узкополосным. Внекоторых случаях их проектируют только для испытаний на одной фиксированной частоте.Стенды с механическим возбуждением относят к низкочастотным (до 50…100 Гц) и особо низкочастотным (ниже 1 Гц).
Стендыпредназначены для воспроизведения гармонической вибрации; ихтакже применяют в испытаниях, при которых форма изменениявыходного параметра вибрации во времени (например, перемещение) не имеет существенного значения. Кроме конструкций стендов, воспроизводящих вибрацию в одном направлении (однокомпонентных), известны конструкции двухкомпонентных стендов.Стенды с кинематическим и принудительным возбуждениемвибрации.
В приводе используют механизмы кривошипношатунные, эксцентриковые, кулисные, кулачковые, зубчатые. Пе23редача на механизмы привода может осуществляться непосредственно от электродвигателя и через передаточные механизмы —зубчатые редукторы, вариаторы или другие преобразователи вращательного движения.Для стендов с принудительным приводом через жесткие звеньязадаваемые параметры вибрации определяются: а) частотой вращения вала электродвигателя и характеристикой передаточногомеханизма; б) амплитудой перемещения, зависящей от типа и установки механизма привода.Амплитуду перемещения можно регулировать изменением:а) длины кривошипа и других звеньев шарнирных механизмов;б) эксцентриситета в эксцентриковом механизме; в) положенияпальца в кулисном механизме и регулировкой звеньев механизмапривода.Так как стенды этого типа работают при заданных перемещенияхи стол (платформа) стенда жестко связан с испытуемым изделием,масса испытуемого изделиядолжна быть строго ограниченна.
Предельные массы определяются максимальными амплитудами ускорения на столестенда, а следовательно, и силами, возникающими при испытаниях. Допустимые ускоренияопределяются прочностью механизмов стенда и привода вдинамических режимах. Вибростенд (рис. 4) предназначендля проведения одновременныхРис. 4. Схема двухкомпонентного испытаний при горизонтальномвибростенда с кривошипно-шатун- и вертикальном направленияхным приводным механизмомвибрации (двухкомпонентныйстенд). Существуют также стенды поворотного типа, обеспечивающие проведение испытаний прилюбом угле наклона оси стола к горизонтальной плоскости. Для регулировки амплитуды перемещения широко применяют двойнойэксцентриковый механизм.Стенды с центробежным возбуждением вибрации.
Вибрациювозбуждают одним или несколькими дебалансами. Возникающаяцентробежная сила инерции является вынуждающей силой, действующей на упругую систему стенда. В испытательных вибрацион24ных стендах центробежные вибровозбудители применяют в техслучаях, когда необходимо проводить испытания на гармоническую вибрацию в низкочастотном диапазоне.
Так же как и в других стендах с механическим возбуждением, увеличение верхнейграницы частотного диапазона до значений свыше 50 Гц приводитк быстрому выходу из строя механизма привода, и прежде всегоподшипниковых узлов. Коэффициент нелинейных искажений зависит от схемы и конструкции стенда. По мере износа движущихся частей коэффициент нелинейных искажений значительно увеличивается.При динамических расчетах вибростендов движущуюся частьстенда обычно представляют в виде упругой системы с одной степенью свободы, на которую действует вынуждающая гармоническаясила с амплитудой, пропорциональной квадрату угловой частоты.Рабочий диапазон частот испытаний располагается в зарезонанснойобласти (выше частоты свободных колебаний подвижной частистенда на упругих элементах), а сверху диапазон частот ограничивается кинематическими и динамическими возможностями привода.Нижняя граница частотного диапазона составляет 2…5 Гц.Характерными режимами испытаний являются: а) постоянныйуровень перемещения в рабочем диапазоне частот; б) постоянныйуровень ускорения в рабочем диапазоне частот.
В первом случаене требуется изменения статического момента массы дебаланса.Во втором случае необходимо иметь устройства, позволяющиеменять статический момент массы дебаланса, чтобы сохранять постоянным значение амплитуды вынуждающей силы.Схема вибростенда с одновальным дебалансным вибровозбудителем представлена на рис. 5. Упругие элементы – витые и плоские пружины. Действительное движение стола не является строго вертикальным.Неподвижные части стенда иего крепление к основаниюсчитаются абсолютно жесткими. Приведенная схемаимеет существенный недостаток: неуравновешенная горизонтальная составляющаяцентробежной силы действу- Рис. 5.
Схема вибростенда с одновальет на корпус стенда.ным дебалансным вибровозбудителем254.2.5. Стенды с гидравлическим возбуждением вибрацииГидравлические передачи, применяемые в вибростендах, в основном используют как промежуточные усилительные устройствамежду задающим механизмом и столом-платформой вибрационного стенда. В отдельных случаях жидкость применяют в системахраспределения движения и системах управления стендов. В качестве рабочей жидкости обычно используют минеральные масла.В зависимости от типа задающего механизма различают стенды:а) с гидромеханическим возбуждением;б) гидроэлектромагнитным возбуждением;в) гидроэлектродинамическим возбуждением.Характерными особенностями стендов всех видов являетсявозможность: 1) создания простыми средствами весьма большихпеременных сил (свыше 106 Н); 2) проведения испытаний в диапазоне низких частот (0…50 Гц) и в отдельных случаях в диапазонесредних частот (50…500 Гц); 3) получения больших амплитуд перемещения при испытаниях на низких частотах.
Другие особенности стендов с гидравлической передачей во многом определяютсятипом задающего механизма.У стендов с гидромеханическим возбуждением привод гидравлических звеньев осуществляется от шарнирных (кривошипношатунных, кулисных, эксцентриковых, многозвенных шарнирных)или роторных механизмов.
Шарнирные механизмы применяют встендах с частотным диапазоном 0…50 Гц. Стенды этого типа, также как и соответствующие стенды с механическим возбуждением,непригодны для воспроизведения заданной формы вибрации. Придинамических расчетах следует учитывать приведенную упругостьобъема жидкости между механизмом привода и столом стенда.При теоретических исследованиях допустимо применение изотермического модуля объемной упругости жидкости. Динамическая схема стенда при этом совпадает со схемой механическогостенда с кинематическим возбуждением через упругое звено.Наиболее совершенными являются стенды с гидроэлектродинамическим возбуждением вибрации. От электродинамическоговибровозбудителя приводится в движение золотник или клапансистемы управления, изменяющий давление в основной гидравлической системе.
Введение в электрическую систему стенда корректирующих обратных связей позволяет проводить испытания позаданной программе. Однако воздействие сложных динамическихявлений в жидкости затрудняет получение неискаженного закона26колебаний. Возможность применения многоступенчатого усиления обеспечивает получение на столе стенда сил с амплитудой105…106 Н. Верхний предел частотного диапазона ограничиваетсядинамическими свойствами жидкости и составляет 200…300 Гц.Схема вибростенда с гидроэлектродинамическим возбуждением представлена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
