Стенд для испытания успокоителей колебаний валов

Авторы патента:

G01M7/06 - многонаправленные испытательные стенды

Владельцы патента RU 2383879:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА (RU)

Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для создания стендов и устройств для исследования успокоителей (антивибраторов и демпферов) колебаний валов. Устройство содержит основание, служащее для установки испытуемых успокоителей, вал, установленный в двух опорах, одна из которых выполнена в виде набора из четырех рам, расположенных последовательно одна в другой и связанных с противоположных сторон упругими элементами в виде пластинчатых пружин, снабженных виброизмерительными преобразователями, вкладыши и обойму с возможностью вращения во вкладышах, укрепленных на центральной внутренней - первой раме, и связана с последней упругими элементами. Упругие элементы с противоположных сторон соответственно второй и третьей, первой и второй рам выполнены в виде двух или более пар, при этом длины упругих элементов между третьей и наружно несущей рамами выполнены, по крайней мере, равными ширине третьей рамы. Технический результат заключается в обеспечении возможности исследования колебаний в широком частотном диапазоне вынужденных колебаний без возникновения резонансов между собственными колебаниями упругих элементов рамной опоры. 2 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и направлено на совершенствование стендов и устройств для исследования успокоителей (антивибраторов и демпферов) колебаний валов.

Известен стенд для испытания опытных гасителей крутильных колебаний валов, содержащий основание, служащее для установки испытуемых успокоителей, вал, установленный в двух опорах, одна из которых снабжена виброизмерительными преобразователями, и связанный с валом вибровозбудитель [1].

Однако такой стенд позволяет испытывать гаситель только крутильных колебаний и не может быть использован для испытания успокоителей координатных или пространственно связанных (крутильно-изгибно-осевых), попарно связанных (крутильно-изгибных, крутильно-осевых, изгибно-осевых) и парциальных (крутильных, изгибных, осевых) колебаний валопроводов и коленчатых валов машин (двигателей внутреннего сгорания, компрессоров, насосов, газотурбинных и реактивных двигателей и т.д.), а также оценки работоспособности и эффективности успокоителей соответствующих видов колебаний.

Известен также стенд для испытания успокоителей колебаний валов [2], который включает в себя основание с продольными Т-образными пазами, на котором установлены опоры, успокоитель колебаний, вал, установленный на опорах, и вибровозбудитель. Одна из опор (в дальнейшем рамная опора) снабжена виброизмерительными преобразователями и выполнена в виде набора из четырех рам (центральной - первой, наружно несущей - четвертой, промежуточных - второй и третьей), расположенных последовательно одна в другой, связанных с противоположных сторон парами упругих элементов, выполненных в виде пластинчатых пружин, и обоймы, в которой закреплен один конец вала и которая установлена с возможностью вращения во вкладышах, укрепленных на внутренней раме, и связана с ней упругими элементами, обладающими высокой изгибной и низкой крутильной жесткостью.

Однако возможности стенда по обеспечению оценки и работоспособности успокоителей колебаний весьма ограничены. Это обосновано близостью жесткостей упругих элементов, а следовательно, собственных частот колебаний пар пружин рамной опоры кручения, изгиба в поперечном и продольном направлениях соответственно. Т.е. соединение соответствующих рам одной пружиной с ограниченным размером не обеспечивает парциальность (только крутильную, только изгибную, только осевую) деформации.

Указанные отрицательные особенности на определенных частотах вынужденных колебаний приводят к возникновению резонансов элементов опоры и, следовательно, неработоспособности стенда в целом.

Техническим результатом данного изобретения является совершенствование стендов и устройств для исследования колебаний валов машин, а также оценки работоспособности и эффективности успокоителей колебаний валов.

Сущность совершенствования стенда заключается в обеспечении возможности исследования колебаний в широком частотном диапазоне вынужденных колебаний без возникновения резонансов между собственными колебаниями упругих элементов рамной опоры.

Поставленная цель достигается тем, что упругие элементы рамной опоры с противоположных сторон соответственно второй и третьей, первой и второй рам выполнены в виде двух или более пар. При этом длины упругих элементов между третьей и наружно несущей рамами выполнены по крайней мере равными ширине третьей рамы.

На фиг.1 представлена конструктивная схема стенда; на фиг.2 - предлагаемая рамная опора.

Стенд включает в себя основание 1 с продольными Т-образными пазами 2, на котором установлены опоры 3 и 4, успокоитель 5 колебаний, вал 6, установленный на опорах, и вибровозбудитель (не показан). Причем опора 3 снабжена виброизмерительными преобразователями (не показаны) и выполнена в виде набора из четырех рам: центральной - первой 7, наружно несущей - четвертой 10, промежуточных - второй 8 и третьей 9, расположенных последовательно одна в другой (фиг.2) и связанных с противоположных сторон по крайней мере двумя парами упругих элементов, выполненных в виде пластинчатых пружин:

11, 12 и 13, 14 между первой 7 и второй 8 рамами;

15, 16 и 17, 18 между второй 8 и третьей 9 рамами;

19, 20 и 21, 22 между третьей 9 и наружно несущей четвертой 10 рамами; и обоймы 23, в которой закреплен один конец вала 6 (фиг.1) и которая установлена с возможностью вращения во вкладышах 24 (фиг.2), укрепленных на внутренней центральной раме 7, и связана с ней упругими элементами 25, 26. Кроме того, длины упругих элементов 19, 20 и 21, 22 между третьей 9 и наружно несущей 10 рамами выполнены по крайней мере равными ширине третьей рамы 9. При этом пары упругих элементов 11, 12 и 13, 14; 15, 16 и 17, 18; 19, 20 и 21, 22, связывающие между собой рамы 7 и 8, 8 и 9, 9 и 10, установлены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Причем упругие элементы 25, 26 воспринимают крутильные колебания вала 6 вокруг оси ОХ, элементы 11, 12 и 13, 14 - только изгибные по вертикальной оси OZ; элементы 15, 16 и 17, 18 - только изгибные горизонтальные по оси OY, элементы 19, 20 и 21, 22 - только изгибные продольные по оси ОХ, а сочетания различных упругих элементов 11-26, связанных наружно несущей рамой 10, воспринимают сложные колебания, например крутильно-изгибно-осевые и т.п.

Стенд обеспечивает возможность исследования всех видов колебаний, а также оценки работоспособности и эффективности соответствующих успокоителей:

1. Координатных или пространственных, т.е. крутильно-изгибно-осевых колебаний;

2. Попарно-связанных (двухсвязанных колебаний), т.е. крутильно-изгибных, крутильно-осевых и изгибно-осевых колебаний;

3. Парциальных, т.е. только крутильных или только изгибных или только осевых колебаний.

Работа стенда, например, для оценки работоспособности и эффективности успокоителя крутильно-изгибно-осевых колебаний, заключается в следующем.

Устанавливают на вал 6 между опорами 3 и 4 (фиг.1) успокоитель крутильно-изгибно-осевых колебаний 5.

С помощью возбудителя крутильно-изгибных колебаний (на фиг.1 не показан) на валу 6 возбуждают колебания соответствующих частот, и вал 6 начинает совершать сложные крутильно-изгибно-осевые колебания. При этом включаются в работу все упругие элементы 11-26 рам 7-10.

Вслед за валом 6, но в противоположных направлениях и с запаздыванием по амплитуде начинаются сложные крутильно-изгибно-осевые колебания инерционной массы успокоителя колебаний 5, вызывая гашение амплитуды крутильно-изгибно-осевых колебаний. Запись колебаний производится с помощью измерительных преобразований, из которых сигналы передаются на регистрирующее устройство (не показано).

Для оценки эффективности работы успокоителя колебаний производится блокировка упругих элементов, т.е. жесткое соединение инерционной массы маховика с его ступицей. При этом успокоитель колебаний превращается в обычную маховую массу. Затем проводят повторное испытание «успокоителя», но только в качестве простой маховой массы. Здесь можно отметить, что момент инерции успокоителя в двух вариантах экспериментальных исследований остается неизменным.

Анализ полученных результатов экспериментальных исследований путем их сравнения позволяет оценить работоспособность и эффективность исследуемого успокоителя колебаний.

Аналогично проводят оценку работоспособности и эффективности любых других перечисленных выше успокоителей с использованием соответствующих видов возбудителей колебаний.

Таким образом, новизной и существенным отличием стенда в сравнении с известным [2] является то, что упругие элементы (15, 16 и 17, 18; 11, 12 и 13, 14) с противоположных сторон соответственно второй 8 и третьей 9, первой 7 и второй 8 рам выполнены в виде двух или более пар. При этом длины упругих элементов 19, 20 и 21, 22 между третьей 9 и наружно несущей 10 рамами равны ширине третьей рамы 9.

Дополнительные сведения

В качестве дополнительных материалов представляем фотографии стендов для испытания успокоителей колебаний.

На фотографии одна из опор выполнена в виде набора из четырех рам, однако упругие элементы 16-18 выполнены согласно прототипу [2] АС СССР №1753323. Экспериментальные исследования показали, что на низких частотах возникает резонанс, что отрицательно влияет на достоверность полученных результатов.

Предложенное новое техническое решение обеспечивает указанный недостаток.

Авторы планируют создание новой опоры и соответствующее ее испытание.

Источники информации

1. Гопп Ю.А. Демпферы крутильных колебаний валов быстроходных двигателей (теория, расчет, конструкция и опыты). Харьков. 1938, с.144-145.

2. Стенд для испытания гасителей колебаний валов. А.с. СССР №1753323, кл. G01М 7/06, 07.08.92. Бюл. №29 (прототип).

Стенд для испытания успокоителей колебаний валов, содержащий основание, служащее для установки испытуемых успокоителей, вал, установленный в двух опорах, одна из которых выполнена в виде набора из четырех рам: центральной внутренней - первой, наружно несущей - четвертой, промежуточных - второй, третьей, расположенных последовательно одна в другой и связанных с противоположных сторон упругими элементами в виде пластинчатых пружин, снабженных виброизмерительными преобразователями, вкладыши и обойму с возможностью вращения во вкладышах, укрепленных на центральной внутренней - первой раме, и связанной с последней упругими элементами, отличающийся тем, что упругие элементы с противоположных сторон соответственно второй и третьей, первой и второй рам выполнены в виде двух или более пар, при этом длины упругих элементов между третьей и наружно несущей рамами выполнены, по крайней мере, равными ширине третьей рамы.

Изобретение относится к испытательным триботехническим стендам, с помощью которых осуществляются исследования триботехнических характеристик и износостойкости подвижных механических сопряжений.

Способ воспроизведения трехкомпонентных вибраций // 2327965

Изобретение относится к области испытаний конструкций на вибрацию, конкретно к способам воспроизведения трехкомпонентных вибраций. .

Многонаправленный испытательный вибростенд // 2327131

Изобретение относится к области испытаний конструкций на вибрацию, конкретно к конструкции многонаправленных испытательных вибростендов. .

Стенд для испытания шаровых опор // 2308011

Изобретение относится к машиностроению, в частности к стендам для испытания узлов автомобилей, и может быть использовано при испытании шаровых опор подвески легковых автомобилей.

Вибростенд испытательный // 2248548

Изобретение относится к испытательной технике. .

Устройство для испытания упругих муфт // 2206880

Изобретение относится к испытательной технике и применяется для определения крутильной жесткости муфт, а также других элементов машин (амортизаторов, торсионов и т.д.).

Способ динамических испытаний лопастей рулевого винта вертолёта на усталостную прочность // 2196313

Изобретение относится к области испытаний конструкций и устройств и может быть использовано для динамических испытаний рулевых винтов вертолетов на резонансных стендах с возбуждением, например, от механических вибраторов.

Устройство для определения собственной частоты колебания лопаток гтд // 2191994

Изобретение относится к производству двигателей летательных аппаратов, а именно к устройствам для определения собственной частоты колебания лопаток ГТД. .

Стенд для усталостных испытаний образцов лопастей воздушного винта летательного аппарата // 2163714

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам для динамических испытаний образцов, например лопастей воздушного винта летательного аппарата.

Вибростенд // 2118806

Трехкомпонентный вибростенд // 2411482

Изобретение относится к области вибрационной техники и предназначено для испытаний изделий на воздействие пространственных колебаний

Вибростенд испытательный электромеханический // 2419078

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытания изделий на вибропрочность и виброустойчивость

Вибростенд // 2441213

Изобретение относится к технике вибрационных испытаний изделий

Способ определения спектральных колебательных характеристик конструктивных элементов рэс и установка для его реализации // 2536325

Изобретения относятся к экспериментально-измерительной технике и могут быть использованы для исследования спектральных колебательных характеристик стержней, пластин и прочих конструктивных элементов РЭС различного сечения. Способ включает передачу вибросилового воздействия и оценку изменения значения виброскорости точки на поверхности исследуемого объекта по сравнению со значением виброскорости эталонного вибродатчика в установившемся режиме работы. Установка содержит объект исследования, вибровозбудители и вибропреобразователи, закрепленные на основании. При этом вибровозбудитель и вибродатчик виброизолированы от исследуемой системы. Технический результат заключается в повышении точности измерений. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Стенд для выработки угловых колебаний в двух плоскостях // 2554631

Предложенное изобретение используется для оценки динамических погрешностей микромеханических и других малогабаритных инерциальных систем. Заявленный стенд предназначен для выработки угловых колебаний в двух плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне, содержащий раскачивающуюся в двух плоскостях платформу, установленную на крестообразном подвесе, два двигателя с редукторами, кривошипно-кулисные механизмы, преобразующие вращательное движение двигателей в колебания платформы, и трехстепенной подшипник качения. Указанный стенд дополнительно содержит систему управления движением платформы стенда, состоящую из цифровых преобразователей угловых перемещений по каждой оси, соединенных с блоком управления, соединенным с двигателями, управляющим компьютером с установленным на нем программным обеспечением и преобразователями угловых перемещений валов двигателей, реализующим управление путем генерации напряжений якорей двигателей, пропорциональных заданным частотам колебаний, формируемых пропорционально-интегральными регуляторами, использующими в качестве сигналов обратных связей значения угловых положений каждой из осей. Технический результат: возможность задания, воспроизведения и синхронизации угловых колебаний раскачивающейся платформы в двух ортогональных плоскостях, изменяющихся по гармоническому закону в расширенном частотном диапазоне. 1 ил.

Способ диагностирования величины осевого зазора в шаровом шарнире автомобиля // 2556814

Изобретение относится к области измерительной техники, к диагностированию автомобилей. Способ диагностирования величины осевого зазора в шаровом шарнире автомобиля достигается за счет использования двух вибродатчиков. Первый вибродатчик фиксирует вибрации, возникающие непосредственно в диагностируемом сопряжении головки шарового шарнира и полимерного вкладыша. Второй вибродатчик, установленный на рычаге подвески сопряженным с диагностируемым шаровым шарниром на расстоянии 10-15 см от первого вибродатчика, фиксирует вибрации в рычаге подвески. Их сравнительный анализ позволяет более точно выявить гармоники и частотные составляющие сигналов, характерные для зазора в сопряжении шарового шарнира. Достигается упрощение процесса диагностирования шаровых шарниров автомобилей, а также получение информации при диагностировании, позволяющей судить о величине зазора в шаровом шарнире и о его остаточном ресурсе. 4 ил.

Способ поверки трехкомпонентных вибропреобразователей // 2567987

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для поверки трехкомпонентных вибропреобразователей и/или калибровки при их изготовлении. В способе поверки трехкомпонентных вибропреобразователей используют воздействие на поверяемый и эталонный вибропреобразователи заданным однонаправленным виброускорением и непосредственно сличают измеренные сопоставимые реакции обоих вибропреобразователей на воздействующие проекции виброускорения, при этом эталонный и поверяемый трехкомпонентные вибропреобразователи устанавливают таким образом, чтобы их одноименные оси чувствительности были параллельны друг другу, вертикальную ось чувствительности каждого вибропреобразователя совмещают с плоскостью, проходящей через вектор воздействующего на этот вибропреобразователь однонаправленного виброускорения и биссектрису угла между его горизонтальными осями чувствительности и ориентируют ось под заданным острым углом относительно вектора своего воздействующего однонаправленного виброускорения, а на одноименные компоненты поверяемого и эталонного вибропреобразователей одновременно воздействуют одинаковыми компонентами векторов этого однонаправленного виброускорения, которые равны их проекциям на одноименные оси чувствительности поверяемого и эталонного вибропреобразователей. Технический результат - повышение точности поверки трехкомпонентного вибропреобразователя. 1 з.п. ф-лы, 6 ил., 2 табл.

Способ и устройство оценки технического состояния инженерного сооружения // 2617800

Изобретения относятся к испытательной технике, в частности к технологиям проведения вибрационных испытаний, и может быть использовано в процессе динамических исследований различных инженерных сооружений. Способ заключается в том, что возбуждают гармонические колебания путем приложения периодического вибрационного возмущения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях X и Y. При этом осуществляют передачу внешнего воздействия вибровозбудителем также перпендикулярно к плоскостям X и Y по оси Z, настройку периодического вибрационного воздействия производят путем изменения амплитуды и частоты колебаний рабочего органа, полученные результаты сравнивают с предыдущими замерами, после чего дают оценку технического состояния инженерного сооружения. Устройство содержит вибрационную машину с электродвигателем, вал которого связан с рабочим органом, снабженным вибраторами и возбуждающим колебания в двух взаимно перпендикулярных плоскостях X и Y. Корпус вибрационной машины жестко соединен с рабочим органом и с исследуемой конструкцией, вибрационная машина способна перемещаться и возбуждать колебания по оси Z с различной амплитудой и частотой. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Стенд для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов в реверберационной камере // 2641331

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и других звукопоглощающих конструкциях. Техническим результатом является повышение точности измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов. Технический результат достигается тем, что в стенде для исследования акустических характеристик звукопоглощающих элементов в реверберационной камере содержится источник излучения шума, который устанавливается на полу реверберационной камеры, представляющей собой помещение объемом от 60 до 1000 м3 с непараллельными, внутренними ограждениями, поверхность которых является отражателем звука, при этом уровень звуковой мощности испытуемого источника излучения шума определяется по результатам измерений среднего уровня звукового давления на измерительной поверхности, с установленными по ее контуру акустическими микрофонами, за которую принимают площадь полусферы, причем эквивалентная площадь звукопоглощения камеры определяется экспериментально, по измерениям времени реверберации помещения, т.е. времени, в течение которого уровень звукового давления в помещении уменьшается на 60 дБ после прекращения действия источника излучения шума. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ исследования акустических характеристик объектов в заглушенной камере // 2641332

Изобретение относится к промышленной акустике и может быть использовано для снижения шума привода машин, облицовки производственных помещений и в других звукопоглощающих конструкциях. Техническим результатом является повышение точности измерения эффективности шумоглушения исследуемых акустических характеристик новых звукопоглощающих элементов. Технический результат достигается тем, что в способе исследования акустических характеристик объектов в заглушенной камере, заключающемся в том, что в заглушенной камере, в которой поглощается падающий на стены звук от испытуемого объекта, устанавливают испытываемый объект на плавающий пол, при этом заглушенную камеру размещают в отдельном здании с фундаментом, стенами, потолочным перекрытием, внутри которого, на автономном фундаменте, размещают ее стены, плавающий пол, на котором устанавливают испытуемый объект и легкое потолочное перекрытие, заглушенную камеру герметично облицовывают со всех сторон вновь разработанным, и подлежащим испытанию звукопоглощающим элементом, при этом уровень звуковой мощности испытуемого объекта определяют по результатам измерений среднего уровня звукового давления на его измерительной поверхности, за которую принимают площадь полусферы, а затем определяется корректированный уровень звуковой мощности. 2 ил.