Способ испытания на усталость консольно закрепленных объектов и устройство для его осуществления

 

1. Способ испытания на усталость КОНСОЛЬНО закрепленных объектов, заключающийся в том, что испытуемый объект жестко закрепляют на подвижной системе электродинамического вибровозбудителя , возбуждают резонансные изгйбные колебания объекта при программном ступенчатом изменении уровня колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени, отличающийся тем, что, с целью повыщения достоверности результатов испытания, при переходе от одной ступени нагружения к другой осуществляют демпфирование колебаний объекта путем сообщения подвижной системе вибровозбудителя ускорения в противофазе с ускорением испытуемого объекта, причем при переходе с высшего уровня на низший демпфи§ рование осуществляют с момента перехода , а при переходе с низшего уровня на зысший - с момента превыше ния заданного уровня колебаний.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.,SU„„1132197 A

ЗШ G 01 N 3/38 С О1 М 1 00 (I

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 0THPblTHA (21) 3475130/25-28 (22) 27.07.82 (46) 30.12.84. Бюл. У 48 (72) И.П.Коваль, Ю.А.Коломиец, В.А.Ровков и Ю.Н.Федоров (71) Институт проблем прочности

АН УССР (53) 620. 178. 31 1. 3+620. 178. 53(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1l 129050, кл. G 01 М 7/00, )958.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 427261, кл. G 01 N 3/38, 1971 (прототип). (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ

КОНСОЛЬНО ЗАКРЕПЛЕННЫХ ОБЪЕКТОВ

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) 1. Способ испытания на усталость консольно закрепленных объектов, заключающийся в том, что испытуемый объект жестко закрепляют на подвижной системе электродинамического вибровозбудителя, возбуждают резонансные изгибные колебания объекта при программном ступенчатом изменении уровня колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытания, при переходе от одной ступени нагружения к другой осуществляют демпфирование колебаний объекта путем сообщения подвижной системе вибровозбудителя ускорения в противофазе с ускорением испытуемого объекта, причем при переходе с высшего уровня на низший демпфирование осуществляют с момента перехода, а при переходе с низшего уровня на высший — с момента превыше ния заданного уровня колебаний.

1132197

2. Устройство для испытания на ( усталость консольно закрепленных объектов, содержащее электродинамический вибровоэбудитель, захват для крепления испытуемого объекта на подвижной системе вибровозбудителя, генератор синусоидального напряжения, программный задатчик и цепь обратной связи, включающую датчик амплитуды колебаний объекта, элемент сравнения, второй вход KoTopqro со.единен с программным задатчиком, регулируемый усилитель, который со-. единен одним входом с генератором синусоидального напряжения и имеет

Изобретение относится к прочностным испытаниям материалов и деталей машин, а именно, к способу и устройству для испытания на усталость кон-, сольно закрепленных объектов и может быть использовано, например, для испытаний турбинных лопаток.

Известен способ испытания на уста лость консольно закрепленных объектов, заключающийся в том, что испьг туемый объект жестко закрепляют на подвижной системе электродинамического вибровозбудителя и возбуждают резонансные изгибные колебания объекта с постоянной амплитудой 11) .

Однако испытания объекта при постоянном уровне амплитуды колебаний/напряжения) не соответствуют условиям его эксплуатации.

Наиболее близким к изобретению по техническому существу является способ испытания на усталость консольно закрепленных объектов, заключающийся в том, что испытуемый объект жестко закрепляют на подвижной системе вибровоэбудителя, возбуж дают резонансные изгибиые колеба-. ния объекта при программном ступенчатом изменении уровня колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени 112 .

Устройство для осуществления этого способа испытания содержит электродинамический вибровозбудитель захват для крепления испытуемого объекта на подвижной системе виброна другом входе управляемое сопротивление, подключенное к выходу элемента сравнения, и усилитель мощности, с выходом которого соединена катушка . электродинамического вибровозбудителя о т л и ч а ю щ е е с я тем, что регулируемый усилитель выполнен в виде последовательно соединенных моста с активными сопротивлениями, в одно плечо которого включено управляемое сопротивление, и усилителя с дифференциальными входами, включенно го в измерительную диагональ моста, в диагональ питания которого включен

: генератор синусоидального напряжения.

ЮЮ

2 . возбудителя, генератор синусоидального напряжения, программный задатчик и цепь обратной связи, . включающую датчик амплитуды колебаний объекта, элемент сравнения, второй вход которого соединен с программным задатчиком, регулируемый усилитель, который соединен одним входом с генератором синусо10, идального напряжения и имеет на другом входе управляемое сопротивление, подключенное к выходу элемента сравнения, и усилитель мощности, с выходом которого соединена катушка

15 электродинамического вибровозбудителя (2 J .

Недостатком известного способа и устройства для его осуществления является то, что они не обеспечи20 вают высокую точность воспроизведения заданной программы нагружения, так как при ступенчатом переходе от одной ступени нагружения к другой имеет место длительный переходной процесс (затухающие колебания при переходе с высшего уровня на низший, выброс при переходе с низшего уровня на высший . Влияние переходных режимов на развитие усталостных

1 повреждений не учитывается, что сни30 жает достоверность результатов испытания.

Цель изобретения — повышение достоверности результатов испытания, Эта цель достигается тем, что согласно способу испытания на уста-.

3 113 лость консольно закрепленных,объектов, заключающемуся в том, что испытуемый объект жестко закрепляют на подвижной системе электродинамического вибровозбудителя, возбуждают резонансные изгибные колебания объекта при программном ступенчатом изменении уровня колебаний и поддерживают уровень колебаний на каждой ступени, при переходе от одной ступени нагружения к другой осуществляют демпфирование колебаний объекта путем сообщения подвижной системе вибровозбудителя ускорения в противофазе с ускорением испытуемого объекта, причем при переходе с высшего уровня на низший демпфирование осуществляют с момента перехода, а при переходе с низшего уровня на высший — с момента превышения заданного уровня колебаний.

В устройстве для испытания на усталость консольно закрепленных объектов, содержащем электродинами-, ческий вибровозбудитель, захват для крепления испытуемого объекта на подвижной системе вибровозбудителя, генератор синусоидального напряжения, программный задатчик и цепь обратной .связи, включающую датчик амплитуды колебаний объекта,.элемент сравнения, второй вход -которого соединен с программным задатчиком, регулируемый усилитель, который соединен одним входом с генератором синусоидального напряжения и имеет на другом входе управляемое сопротивление, подключенное к выходу элемента сравнения, и усилитель мощности, с выходом которого соединена катушка электродинамического вибровоэбудителя, регулируемый усилитель выполнен в виде последовательно соединенных. моста с активными сопротивлениями, в одно плечо-которого включено управляемое сопротивление, и усилителя с дифференциальными входами, включенного в измерительную диагональ моста, в диагональ питания которого включен генератор синусо- идального напряжения.

Такой способ и устройство для

I его осуществления сокращают длительность переходных процессов,.вследствие чего уменьшается влияние последних на результаты испытаний.

На чертеже изображена функциональ ная схема устройства для испытания на усталость консольно закрепленных

2197 4 объектов при программном ступенчатом нагружении.

Устройство содержит электродинамический вибровозбудитель 1, захват

2 для крепления испытуемого объекта

3, жестко установленный на подвижной системе вибровозбудителя 1, генератор 4 синусоидального напряжения, программный задатчик .5, цепь.

6 обратной связи, включающую датчик

7 амплитуды колебаний объекта 3, элемент 8 сравнения, второй вход которого соединен с программным задатчиком 5, регулируемый усилитель

9, который соединен первым входом с генератором 4 синусоидального напряжения и имеет на втором входе управляемое сопротивление -10, подключенное к выходу элемента .8 сравнения, и усилитель 11 мощности, с выходом которого соединена катушка электродинамического вибровоэбуди-теля 1.

Регулируемый усилитель 9 выполнен в виде последовательно соединенных моста с активными сопротивлениями

12 — 14, в одно плечо которого включено управляемое сопротивление 10, и усилителя 15 с дифференциальными входами, включенного в измерительную диагональ (точки 16 и 17)моста, в диагональ питания (точка 18 и земля

11 4 которого включен генератор 4 синусоидального напряжения. Коэффициент передачи регулируемого усилителя 9

35 изменяет свою величину от нуля до максимального значения в зависимости от степени рассогласования моста сопротивлений, а фаза переменного напряжения в измерительной диагонали

4О моста при переходе через состояние баланса скачком изменяется на 180

Способ испытания на усталость с помощью описанного устройства осу." ществляется следующим образом.

45 Испытуемый объект 3 консольно закрепляют в захвате 2 и с помощью генератора 4 синусоидального напряжения возбуждают резонансные изгибные колебания объекта 3. При резонансных

50 колебаниях объекта 3 датчик 7 вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный амплитуде колебаний объекта; Этот сигнал поступает на элемент 8 сравнения, на который

55 подано постоянное напряжение от программного задатчика 5. В элементе 8 сравнения вырабатывается разностное напряжение, которое подается на вто11321

Заказ 9782/36 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.

Ужгород, ул. Проектная, 4

3 рой вход регулируемого усилителя

9, т.е. на управляемое сопротивление

10. Величина этого сопротивления. меняется, нарушается баланс моста и в измерительной диагонали точки 16 и 17) и на выходе усилителя 15 появляется напряжение генератора 4, амплитуда которого зависит от степе-. ни рассогласования, а фаза †.от знака рассогласования. 10

При колебании объекта 3 на одном из уровней нагружения на выхдде элемента 8 сравнения устанавливается разностное напряжение, необходимое для разбаланса моста на величину, достаточную для передачи от генератора 4 синусоидального напряжения на вход усилителя 11 мощности напряжения, необходимого для подцержания незатухающих колебаний объекта 3.

Пока амплитуда колебаний объекта по величине меньше уровня, заданного программным задатчиком 5, знак напряжения на выходе элемента 8 сравнения не изменяется. Это напряжение изменяет величину управляемого сопротивления 10 в одну сторону от его значения, при котором наступает баланс моста, поэтому фаза напряжения в измерительной диагонали моста не извеняется. Таким образом, проиэво30 дится нагружение объекта 3 на первой ступени программного нагружения.

После нагружения заданным числом циклов на первой ступени переходят на следующую ступень программного З5 нагружения. Для этого производят скачкообразное изменение выходного напряжен1ля программного задатчика 5 до необходимого на следующей ступени нагружения уровня. 40

Так как испытуемый объект 3, как колебательная система инерционен, амплитуда его колебаний мгновенно измениться не может, поэтому на выходе элемента 8 сравнения появится 45 разностное напряжение, существенно изменяющее величину управляемого сопротивления 10, что приводит к дополнительному разбалансу моста. При этом фаза напряжения в измерительной S0

Составитель

Редактор К,Волощук Техред g,Ку диагонали моста регулируемого усилителя 9 зависит от знака разностного напряжения. Если амплитуда колебаний испытуемого объекта 3 меньше вновь заданной программным задатчиком.5, знак разностного напряжения на выходе элемента 8 сравнения не изменится и на выходе усилителя 15 установится напряжение, фаза которого продолжает вызывать возбуждение колебаний испытуемого объекта 3, а.амплитуда превышает предыдущее значение, что. приводит к быстрому росту амплитуды колебаний испытуемого объекта 3 до новго заданного программой значения.

Если амплитуда колебаний больше заданной по программе, знак .разност. ного напряжения на выходе элемента

8 сравнения изменится на противопо-, ложный, на выходе усилителя 15 установится напряженце, фаза которого изменится на 180 по сравнению с предыдущей, обеспечивающей подцержание колебаний испытуемого объекта 3.

Это напряжение сообщает подвижной системе электродинамического вибровозбудителя 1 ускорение в противофазе с ускорением, вызывающим воз.— буждение 1колебаний,объекта 3, обес печивая .отбор его колебательной энергии, что приводит к быстрому спаду амплитуды колебаний до значе. ния, заданного программой, т.е. демпфированию колебаний. Таким образом, при переходе от одной ступени нагружения к другой сообщают подвижной .системе вибровозбудителя

1 ускорение в противофазе с ускорением испытуемого объека 3, причем при переходе с высшего уровня на низший демпфирование осущеетвляют с момента перехода, а при. переходе с низшего на высший — с момента ,превышения испытуемым объектом заданного программным эадатчиком 5 уровня колебаний, что значительно уменьшает время переходных процессов при программном ступенчатом нагружении и увеличивает достоверность испытания.

В.Шехтер зыка Корректор N.Ëåîíòþê