Аппаратное обеспечение испытаний изделий на воздействие вибрации (1066234), страница 6
Текст из файла (страница 6)
6. Возбудитель вибрации 1 малой мощности жестко связан с управляющим золотником 2 четырехкромочного типа. Золотник 3 гидравлического усилителя перемещаетсяпри изменении давления ру, действующего на торцевые плоскостизолотника. Во втором каскаде гидравлического усилителя применен поршень 4 дифференциального типа с отношением рабочихплощадей 1 : 2. При движении золотника 3 нижняя полость гидроцилиндра попеременно сообщается с полостью высокого давленияили со сливной ветвью гидросистемы. Прямолинейное движениестола обеспечивается специальными центрирующими поясками наштоке, соединенном с поршнем. Обратные связи осуществляютсяс помощью датчиков ускорения 5 и датчиков скорости 7.
Среднееположение стола контролируется с помощью датчика 6 потенциометрического типа.Рис. 6. Схема вибростенда с гидроэлектродинамическим возбуждениемвибрации:1 — возбудитель вибрации; 2 — управляющий золотник; 3 — золотник; 4 —поршень; 5 — датчик ускорения; 6 – датчик положения стола; 7 — датчик скорости274.2.6. Стенды с пьезоэлектрическим возбуждением вибрацииВ испытательных стендах в некоторых случаях применяют вибровозбудители, действие которых основано на использовании обратного пьезоэффекта. Он заключается в том, что некоторые кристаллические вещества (пьезоэлектрики) деформируются под действиемприложенного к ним электрического напряжения. Изменение направления вектора напряженности внешнего поля на противоположное меняет деформацию сжатия на деформацию растяжения (и наоборот). В качестве пьезоэлектриков для вибростендов обычноиспользуют элементы из пьезокерамики, полученные спеканиеммелких кристаллов титаната бария с цементирующим веществом.Вибростенды с пьезоэлектрическим возбуждением вибрацииимеют следующие важнейшие особенности: 1) амплитуды перемещения в плоскости крепления испытуемого прибора составляютобычно доли микрометра; 2) допускаемая полезная нагрузка мала,а вынуждающая сила только в некоторых конструкциях достигает10 Н; 3) частотный диапазон испытаний 1…20 кГц; 4) в зоне испытаний отсутствуют магнитные поля.Стенды с пьезоэлектрическим возбуждением вибрации предназначены в основном для точных приборов.
Примером может служить стенд для калибровки виброакселерометров.Схема вибрационного стенда, у которого вибровозбудитель состоит из пьезокерамических колец, представлена на рис. 7. Кольцасоединены с помощью клея последовательно, а их электрическоесоединение выполнено по параллельной схеме. Кольца поляризованы в осевом направлении. От звукового генератора через усилитель напряжения на кольца подается переменное напряжение.
Приэтом амплитуда перемещения цилиндра вдоль оси будет равнасумме амплитуд перемещения всех колец. Верхняя металлическаяпластина является столом для крепления испытуемого прибора.Число пьезокерамических колец может достигать несколькихдесятков, но при этом требуется тщательно центровать испытуемый прибор, чтобы избежать возможного появления вибрации впоперечном направлении.Первая собственная частота продольных колебаний пьезокерамического стержня весьма велика (до 50 кГц), поэтому испытанияобычно проводят в дорезонансном режиме. Существуют такжестенды, предназначенные для испытаний в резонансном режиме.При этом на резонансной частоте достигаются ускорения с амплитудой до 250g.28Пьезокерамические кольцаРис. 7.
Схема вибростенда с пьезоэлектрическим возбуждением вибрацииВ табл. 1 приведены базовые характеристики вибро- и ударныхстендов различных производителей.4.3. Методы выбора вибростенда для виброиспытаний изделийДля проведения испытаний необходимо в соответствии с поставленной задачей выбрать модель вибростенда из множестваразличных моделей, предложенных отечественными и импортными производителями.
При этом следует руководствоваться обобщенным алгоритмом выбора вибростенда (рис. 8).4.3.1. Алгоритм выбора вибростенда для испытанийна синусоидальную вибрациюАлгоритм выбора вибростенда для испытаний на синусоидальную вибрацию имеет следующий вид (рис. 9).1. Вычисляют, если не заданы, значения следующих параметров:минимального Аmin и максимального Amax ускорений, минимальнойfmin и максимальной fmax частот, максимального требуемого перемещения Sтр.max. Принимают решение о выборе типа вибратора: еслимаксимальная частота fmax > 150 Гц, то выбирают электродинамический вибратор (ЭДВ), если fmax < 150 – гидравлический вибратор (ГВ).2930TV51120TV50101TV5220TV50303TV5550TV5880TV51010TV59389-440TV59416-5902006501 0002 0004 0008 00011 00089 000168 00091875100TV50018TV51075TV5211010451123200400650100Удар1404206501 0002 0004 0005 50089 000168 000—4050—————————8401 3001 0004 0008 00011 000178 000336 000———895173816710811010010065515162334740335455100100—2725——————————————65958167108110200250————————Максимальное ускорение, gСинусоидальноеСлучайноеУдарвоздействиевоздействиеBruel & Kjear (Дания)—500—736—700———863—981—500—765TIRA GmbH (Германия)——60Толкающая сила, НСинусоидальноеСлучайноевоздействиевоздействиеTV5000948104809480842904825482648274828МодельвибростендаБазовые характеристики вибро- и ударных стендов2…18 0002…11 0002…7 0002…7 0002…7 0002…7 0002…7 0002…3 0000…3 0000…3 0000…3 0002…3 0002…2 0000…18 00010…20 0005…10 000200…50 0002…5 0002…5 0002…5 0002…5 000Частотныйдиапазон,ГцТаблица 1VM10001/miniVE10001VS10002/PVA10001/PSEV 125SEV 140SEV 400SEW 500SEW 765ВС132ВС162ВС252ВС402ВС103KD-9363SPS/SPLDP-1200-SPDP-1200-SPDP-1200-25——1214——————100—————600—————500ООО «Сантек 2» (г.
Москва) совместно с ООО «НПП «Вибротрон» (г. Майкоп)1 3008002 100595——1 5009402 800540——2 2001 3002 500550——4 2003 5007 000800—10 0008 00018 0001 000——SARASWATI Dynamics (Индия)700500—40——1 000700—33——12 00012 000—40——100 000100 000—105——240 000240 000—70/100——KNAUER ENGINEERING GmbH (Германия)6 000——30——6 000——60——13 000——12,2——40 000——15——10Terchy (Тайвань)3115…10030(10)…10010…10010…600,08…5 0000,08…5 0000,08…5 0000,08…5 0000,08…5 0005…5 0005…5 0005…5 0005…5 0005…3 000———5…100Исходные данные:• тип вибрации;• диапазон значений частоты;• масса оснастки и изделия;• для гармонической вибрации —значение ускорения;• для случайной вибрации — значениеспектральной плотности ускоренийПорядок расчета параметров,использующихся при поиске вибратора:• определение требуемого значениятолкающей силы;• определение необходимых смещенийи требуемых ускорений;• проверка соответствия рассчитанныхзначений параметров скоростному режимуОпределение модели вибростенда, нижнейи верхней частоты колебанийРис.
8. Обобщенный алгоритм выбора вибростенда2. Вычисляют максимальное значение требуемой толкающейсилы Fтр.max и сравнивают его со значением толкающей силы Fст.maxстенда выбранного типа с учетом 30%-ного запаса. Если условиепо соответствию уровня толкающей силы выполняется, то стендвключают в список для последующего анализа, если нет, то переходят к следующему стенду. Если вибратор вошел в список, то длянего вычисляют максимально достижимое перемещение Sст.max,максимальное ускорение с учетом нагрузки Sст.нагр, частоту fст. v max,на которой происходит ограничение максимального перемещенияпо скорости, частоту fст.
а max, на которой происходит ограничениемаксимальной скорости по ускорению, минимальное обеспечиваемое вибратором ускорение Aст. min.32Требуемые параметры испытанийfmin, fmax, Sтр.max1ДаНетfmax>150 ГцГВЭДВFтр.maxFтр.maxНетНетFтр.max–30% < Fст.maxFтр.max– 30%< Fст.max2ДаДаSст.max, Sст.нагр.,fст.а max,fст.v max, Aст.minSст.max, Sст.нагр,fст.а max,fст.v max, Aст.minSтр.max < Sст.maxSтр.max < Sст.maxНетНет3ДаДаНетAтр.max < Aст.maxAтр.max < Aст.maxНетДаДаНетVтр.f 2…f 3 < Vст.f 2….f3Vтр.f2…f3 < Vст.f2….f 3НетДаДаМодель вибростенда, нижняяи верхняя частоты4КОНЕЦРазбиениена два диапазонаfmin…fДаДаНетf…fmaxРис. 9.
Блок-схема алгоритма выбора вибростенда для испытанийна синусоидальную вибрацию333. Для всех вибраторов в списке сравнивают максимальноетребуемое перемещение Sтр. max с максимально достижимым перемещением вибратора Sст. max. Если условие Sтр.max < Sст. max не выполняется, осуществляют следующие действия:– предлагается проводить испытания на нижних частотах наГВ, на верхних частотах — на ЭДВ. Нужно попытаться «обрезать»частотный диапазон до такой частоты f, при которой выполняетсяусловие по перемещению и частота f не превышает 150 Гц. Тогдаможно проводить испытания на ГВ в диапазоне fmin…f, а наЭДВ — в диапазоне f…fmax;– для ГВ переходят к следующему вибратору в списке (переход кследующему в списке означает выбор из списка нового вибратора ипроведение для него всего комплекса проверочных мероприятий).4.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
