Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции
Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия. Сущность: на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых бортовых компрессора на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик. Один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции. На жесткой переборке закрепляют датчик уровня вибрации, который соединяют с усилителем и спектрометром, затем включают первый компрессор и снимают амплитудно-частотные характеристики системы, после чего выключают первый компрессор и включают второй компрессор, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции. Снимают амплитудно-частотные характеристики, после чего сравнивают полученные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем с помощью диагностического ударного устройства, содержащего корпус, пьезоэлектрический динамометр, ударный элемент и дополнительную массу. Дополнительную массу диагностического ударного устройства выполняют в виде цилиндра и располагают над основной массой, которая содержит полость, заполненную жесткими шариками, которые при определении собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции выполняют функцию случайного стохастического воздействия, накладываемого на ударную нагрузку. Технический результат: расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта. 6 ил.
Изобретение относится к оборудованию для испытаний приборов на вибрационные и ударные воздействия.
Наиболее близким техническим решением по технической сущности и достигаемому результату является способ испытаний многомассовых систем виброизоляции, заключающийся в том, что на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта по патенту РФ №2335747, G01M 7/08, G01N 3/313 (прототип).
Недостатком прототипа являются сравнительно невысокие возможности и точность для исследования систем, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.
Технически достижимый результат - расширение технологических возможностей испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями летательного объекта.
Это достигается тем, что в способе для испытаний многомассовых систем виброизоляции, заключающемся в том, что на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик, при этом на основании через вибродемпфирующую прокладку закрепляют жесткую переборку, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора, при этом один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции и снимают амплитудно-частотные характеристики системы, после чего выключают первый компрессор и включают второй компрессор, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, и также снимают амплитудно-частотные характеристики, после чего сравнивают полученные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний, при этом определяют логарифмический коэффициентом затухания δ1 колебательной системы по следующей зависимости:
;
где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса; с2 и m2 - соответственно жесткость виброизоляторов и масса компрессора, h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции.
На фиг. 1 представлен общий вид вибростенда для реализации способа испытаний многомассовых систем виброизоляции, на фиг. 2 - его принципиальная схема, на фиг. 3 - характеристики логарифмического декремента затухания свободных колебаний двухмассовой системы виброизоляции в зависимости от входного ударного импульса, на фиг. 4 - математическая модель системы «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции», на фиг. 5 - динамические характеристики системы - амплитудно-частотные характеристики (АЧХ - TW от частоты р [сек-1]) «компрессор 2 на двухмассовой системе виброизоляции» при следующих переменных параметрах упругодемпфирующей промежуточной плиты (позиция 5): P1 - вес плиты от 50 до 150 кГс); на фиг. 6 - схема диагностического ударного устройства.
Вибростенд (фиг. 1) для реализации способа испытаний состоит из основания 12, на котором установлена аппаратура летательных аппаратов, например два одинаковых бортовых компрессора 1 и 2 для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 2) установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например в виде пластин из полиуретана, которые также как и штатные резиновые виброизоляторы 7 компрессора 1 установлены на жесткой переборке 8, которая через вибродемпфирующую прокладку 11 установлена на основании 12.
На фиг. 3 показана математическая модель двухмассовой системы «компрессор 2 на промежуточной плите 4 с виброизоляторами 5 и 6»,
где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов плиты 4 и ее масса, где c2 и m2 - соответственно жесткость виброизоляторов 5 и масса компрессора 2, h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе, которая связана с логарифмическим коэффициентом затухания δ1 колебательной системы следующей зависимостью (1):
На жесткой переборке 8 между компрессорами 1 и 2, закреплен вибродатчик 3, сигнал с которого поступает на усилитель 10 и затем на регистрирующую колебания, аппаратуру 9, например октавный спектрометр, работающий в полосе частот (Гц): 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000 Гц.
Вибростенд для реализации способа испытаний многомассовых систем виброизоляции работает следующим образом. Сначала включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1 и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2, и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции, производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (на чертеже не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).
Диагностическое ударное устройство (фиг. 6) содержит быстросменный ударный элемент 13, расположенный соосно корпусу 15 и выполненный из эластомера, который посредством втулки 30 крепится к мембранному передающему элементу 14, закрепленному на цилиндрическом корпусе 15 посредством фланца 28, расположенному перпендикулярно оси корпуса 15, с помощью винтов 29. Внутри корпуса 15 и соосно ему расположен мембранный передающий элемент 14, который имеет цилиндроконическую часть, установленную в корпусе с тороидальным зазором 27 в нижней части, имеющем лепестковую форму в сечении торообразующей поверхности.
Мембранный передающий элемент 14 соединен резьбовой частью 26 шпильки 25, расположенной по оси корпуса, с основной массой 17 ударного устройства, контактирующей с пьезоэлектрическим динамометром 16, помещенным в диэлектрическую защитную оболочку 34. Напряжение, возникающее при ударном или случайном воздействиях отводится от пьезоэлектрического динамометра 16 через контактный элемент 33, закрепленный в корпусе 15, и связанный проводом 36 с контактным элементом 31, закрепленным в полой цилиндрической рукоятке 21 ударного устройства, при этом провод 36 закреплен в хомуте 32, жестко связанным с внешней поверхностью рукоятки 21, ось которой расположена перпендикулярно оси корпуса 15, и которая посредством резьбовой части 22, жестко фиксируется в резьбовом отверстии 23 основной массы 17. Над основной массой 17 расположена дополнительная масса 18 ударного устройства, выполненная в виде цилиндра, и в которой выполнено осесимметричное резьбовое отверстие 19, в которое входит резьбовая часть выступа 20, составляющая одно целое с основной массой 17, которая в свою очередь посредством винтов 24 крепится к корпусу 15, а в торцевую поверхность резьбовой части выступа 20 упирается головка шпильки 25, связывающей основную массу 17 ударного устройства с мембранным передающим элементом 14 через пьезоэлектрический динамометр 16, в котором выполнено центральное осесимметричное отверстие 35, через которое проходит гладкая цилиндрическая часть шпильки 25.
Дополнительная масса 18 ударного устройства (фиг. 5), выполненная в виде цилиндра, и расположенная над основной массой 17, содержит полость 38, заполненную жесткими шариками 39, которые при исследовании выполняют функцию случайного стохастического воздействия, накладываемого на ударную нагрузку, что позволяет расширить возможности испытаний объектов, имеющих несколько упругих связей с корпусными деталями.
Диагностическое ударное устройство работает следующим образом.
При ударе об испытательную поверхность исследуемого объекта (на чертеже не показан) посредством быстросменного ударного элемента 13 имитируется импульсное или случайное возбуждение. Подаваемое на исследуемый объект усилие измеряется с помощью пьезоэлектрического динамометра 16. Дополнительной массой 6 и материалом ударной части 13 можно менять продолжительность импульса, а, значит, и частотный диапазон спектра возбуждения. Напряжение, возникающее при ударном или случайном воздействиях, отводится от пьезоэлектрического динамометра 16 через контактный элемент 33, закрепленный в корпусе 15, и связанный проводом 36 с контактным элементом 31, закрепленным в полой цилиндрической рукоятке 21 ударного устройства. Сигналы от пьезоэлектрического динамометра 16 передаются в блок обработки данных (на чертеже не показан), в котором частотные характеристики получают с помощью спектрального анализа сложных сигналов, основу которого составляет быстрое преобразование Фурье, например с помощью двухканального анализатора (на чертеже не показан), выполняющего быстрое преобразование Фурье, и измеряющего сигналы возбуждения от ударного устройства, и реакции их на испытательной поверхности 37 исследуемого объекта, затем определяют частотные характеристики на основе этих измерений.
Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции осуществляют следующим образом.
На основании 12 через вибродемпфирующую прокладку 11 закрепляют жесткую переборку 8, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора 1 и 2 для получения сжатого воздуха на борту летательного аппарата. При этом один компрессор 1 (фиг. 1 и 2) устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах 7, а другой компрессор 2 устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, например в виде пластин из полиуретана. На жесткой переборке 8 закрепляют датчик уровня вибрации 3, который соединяют с усилителем 10 и спектрометром 9.
Затем включают компрессор 1, который установлен на штатных резиновых виброизоляторах 7, и снимают амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9 (фиг. 4). Затем выключают компрессор 1, и включают компрессор 2, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы 5 и упругодемпфирующую промежуточную плиту 4 с виброизоляторами 6, и также снимают амплитудно-частотные характеристики с помощью датчика 3, усилителя 10 и спектрометра 9. После чего сравнивают полученные АЧХ от работы каждого из компрессоров 1 и 2, и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены. Для того, чтобы определить собственные частоты каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний (на чертеже не показано), при расшифровке которых судят о собственных частотах систем (см. фиг. 5 и формула (1)).
Возможен вариант, когда на жесткой переборке 8 устанавливают ударное устройство с пьезоэлектрическим динамометром (фиг. 6), которое при ударе по переборке 8 имитирует импульсное или случайное возбуждение, при этом частотные характеристики получаются с помощью спектрального анализа сложных сигналов, основу которых составляет быстрое преобразование Фурье, например с помощью двухканального анализатора (на чертеже не показан), выполняющего быстрое преобразование Фурье, и измеряющего сигналы возбуждения от ударного устройства, а также реакции сигналов на жесткой переборке 8, затем определяются частотные характеристики виброизоляторов 11, закрепленных между жесткой переборкой 8 и основанием 12.
Способ испытаний многомассовых систем виброизоляции, заключающийся в том, что на основании закрепляют жесткую переборку с датчиком уровня вибрации, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта на различных системах их виброизоляции и проводят измерения их амплитудно-частотных характеристик, на основании через вибродемпфирующую прокладку закрепляют жесткую переборку, на которую устанавливают два одинаковых исследуемых объекта, например бортовых компрессора, при этом один компрессор устанавливают на штатных резиновых виброизоляторах, а другой компрессор устанавливают на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, например в виде пластин из полиуретана, при этом на жесткой переборке закрепляют датчик уровня вибрации, который соединяют с усилителем и спектрометром, затем включают первый компрессор и снимают амплитудно-частотные характеристики системы, после чего выключают первый компрессор и включают второй компрессор, который установлен на исследуемой двухмассовой системе виброизоляции, включающей в себя резиновые виброизоляторы и упругодемпфирующую промежуточную плиту с виброизоляторами, и также снимают амплитудно-частотные характеристики, после чего сравнивают полученные характеристики от работы каждого из компрессоров и делают выводы об эффективности виброизоляции каждой системы, на которой они установлены, а для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем и записывают осциллограммы свободных колебаний, при этом определяют логарифмический коэффициентом затухания δ1 колебательной системы по следующей зависимости:
где c1 и m1 - соответственно жесткость упругих элементов плиты и ее масса;
с2 и m2 - соответственно жесткость виброизоляторов и масса компрессора,
h1 - абсолютная величина вязкого демпфирования в системе виброизоляции, причем для определения собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции производят имитацию ударных импульсных нагрузок на каждую из систем с помощью диагностического ударного устройства, содержащего корпус, пьезоэлектрический динамометр и ударный элемент, ударный элемент выполнен быстросменным, расположенным соосно корпусу, выполнен из эластомера и посредством втулки крепится к мембранному передающему элементу, закрепленному на цилиндрическом корпусе посредством фланца, расположенному перпендикулярно оси корпуса, с помощью винтов, а внутри корпуса и соосно ему расположен мембранный передающий элемент, который имеет цилиндро-коническую часть, установленную в корпусе с тороидальным зазором в нижней части, имеющем лепестковую форму в сечении торообразующей поверхности, при этом мембранный передающий элемент соединен резьбовой частью шпильки, расположенной по оси корпуса, с основной массой ударного устройства, контактирующей с пьезоэлектрическим динамометром, помещенным в диэлектрическую защитную оболочку, при этом напряжение, возникающее при ударном или случайном воздействии, отводится от пьезоэлектрического динамометра через контактный элемент, закрепленный в корпусе и связанный проводом с контактным элементом, закрепленным в полой цилиндрической рукоятке ударного устройства, при этом провод закреплен в хомуте, жестко связанном с внешней поверхностью рукоятки, ось которой расположена перпендикулярно оси корпуса и которая посредством резьбовой части жестко фиксируется в резьбовом отверстии основной массы, над которой расположена дополнительная масса ударного устройства, выполненная в виде цилиндра, и в которой выполнено осесимметричное резьбовое отверстие, в которое входит резьбовая часть выступа, составляющая одно целое с основной массой, которая в свою очередь посредством винтов крепится к корпусу, а в торцевую поверхность резьбовой части выступа упирается головка шпильки, связывающей основную массу ударного устройства с мембранным передающим элементом через пьезоэлектрический динамометр, в котором выполнено центральное осесимметричное отверстие, через которое проходит гладкая цилиндрическая часть шпильки, отличающийся тем, что дополнительную массу диагностического ударного устройства выполняют в виде цилиндра и располагают над основной массой, которая содержит полость, заполненную жесткими шариками, которые при определении собственных частот каждой из исследуемых систем виброизоляции выполняют функцию случайного стохастического воздействия, накладываемого на ударную нагрузку, что позволяет расширить возможности имитации ударных импульсных нагрузок на каждую из исследуемых систем.
