Спосіб проведення вібраційних випробувань

Корисна модель відноситься до техніки досліджування динамічних характеристик елементів випробуваних об'єктів і може бути застосована в галузях машинобудування, авіаційної і космічної техніки при проведенні випробувань на вібраційність, віброміцність, вібронадійність при формування заданої силової дії на об'єкт, маса якого перебільшує масу рухомої системи вібратора. Відомий спосіб проведення вібраційних випробувань, що заснований на визначенні амплітудно - частотних характеристик (АЧХ) випробуваних об'єктів за допомогою електродинамічного вібратора при безперервному скануванні частоти сигналу збуджувальної вібратор дії [див. Кузнецов А.А. Вибрационные испытания элементов и устройств автоматики. М.: Энергия, 1976, С.80-107]. Недоліком відомого способу є неможливість забезпечення постійної силової дії на об'єкт, маса якого перебільшує масу рухомої системи вібратора, що пояснюється відсутністю теоретично обґрунтованого алгоритму функціонування для формування функціональної і структурної схем пристрою для реалізації способу. За прототип обраний спосіб проведення вібраційних випробувань, що заснований на визначенні амплітудно частотних характеристик випробуваних об'єктів за допомогою електродинамічного вібратора при безперервному скануванні частоти сигналу збуджувальної вібратор дії, по якому змінюють величину магнітної індукції підмагнічування по закону, що є зворотнім по відношенню до зміни величини струму обмотки котушки збудження електродинамічного вібратора [див. ав.св. СРСР №585423, МПК G01M7/00, 1977]. Недоліком відомого способу проведення вібраційних випробувань є недостатня точність забезпечення постійної силової дії на рухому систему електродинамічного вібратора, що пояснюється формуванням алгоритму, де не враховуються математичні моделі процесів формування струму в обмотці збудження і магнітної індукції підмагнічування в повітряному зазорі магнітної системи вібратора, зокрема застосовується тільки співвідношення для визначення пондерматорної сили F у вигляді F = Bl kIk , (1) де B - величина магнітної індукції в повітряному зазорі магнітопровода -вібратора; lk - довжина проводу обмотки котушки збудження ; Ik - струм в проводах обмотки котушки збудження. При зміні частоти w сигналу збуджувальної вібратор дії величина пондеромоторної сили F змінюється за DІ Іk 2 = Ik1 ± D кІ рахунок зміни Ik , тобто якщо початкове значення Ik1 змінюється на к і приймає значення тоді F F1 F2 = F1 ± D F змінюється на ± DF від значення до значення . F = F2 = const На підставі способу-прототипу для забезпечення умови 1 необхідно забезпечити індукції B -1 F = Bl kIk = Ik-1lnIk = l k = const. . таким чином, щоб мале місце співвідношення B = Ik . При цьому маємо Вищевказаний алгоритм формування заданої постійної силової дії не враховує різну інерційність електричних процесів в проводах обмоток збудження і підмагнічування, що і призводить до зменшення точності. В основу корисної моделі поставлене завдання удосконалити спосіб проведення вібраційних випробувань, в якому за рахунок забезпечення урахування інерційності електричних процесів в проводах обмоток збудження і підмагнічування забезпечується підвищення точності формування постійної силової дії на випробуваний об'єкт, що також призводить до підвищення коефіцієнта корисної дії (ККД) електродинамічного вібратора. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому способі проведення вібраційних випробувань, який базується на визначенні амплітудно-частотної характеристики випробуваної конструкції за допомогою електродинамічного вібратора при безперервній зміні частоти сигналу збуджувальної дії, зміні величини магнітної індукції підмагнічування по закону, що залежить від струму проводу котушки збудження, згідно корисної моделі, величину зміни напруги джерела підмагнічування визначають за формулою: DnU = DкU[(Uk 1 ± DкU) / Un1 - 2Knl kpx / (pLn + rn )]-1 DnU де Dk U , - величина зміни напруги джерела підмагнічування; - величина зміни напруги джерела збудження; Un1 , Uk 1 - початкові значення напруг підмагнічування і збудження відповідно; Kn - постійний коефіцієнт; lk - довжина проводу обмотки збудження; Ln , rn - індуктивність і опір обмотки котушки підмагнічування; p=d/dt; x - переміщення котушки збудження. Застосування запропонованого способу разом з суттєвими ознаками, включаючи відмінні, забезпечує збільшення точності постійної силової дії на об'єкт, маса якого перебільшує масу рухомої системи вібратора, і пояснюється це наступним. Електричні процеси в замкненому контурі обмотки рухомої котушки збудження вібратора моделюються диференціальним рівнянням першого порядку, що в операційній формі має вигляд [див. Божко А.Е. Воспроизведение вибраций. Киев: Наукова думка, 1975, С.75-77]. (pLk + rk )Ik(p) = Uk (p) - Bl kpx(p) , (2) L ,r де k k - індуктивність і опір проводу котушки збудження; B - магнітна індуктивність в повітряному зазорі вібратора, що формується при надходженні струму Іn(р) в обмотку підмагнічування вібратора; х(р) - операційне зображення переміщення рухомої системи вібратора; Uk (p ) - операційне зображення напруги, що призводить до надходження в обмотку збудження струму Іk(р). Електричні процеси в замкненому контурі обмотки підмагнічування вібратора моделюються диференціальним рівнянням першого порядку, що в операційній формі має вигляд: (pLn + rn )In (p) = Un (p) - Bl npx(p) , (3) Ln , rn - індуктивність і опір котушки підмагнічування; Un (p ) - операційне зображення напруги, що призводить до надходження в обмотку підмагнічування струму In (p ) ; ln - довжина проводу обмотки підмагнічування. Bl npx (p ) U (p ) рівняння (3) запишімо у вигляді 0, для забезпечення умови необхідна зміна величини напруги - D nU = Un 2 - Un1 U = Un1 + D nU підмагнічування на величину тобто n 2 . DnU 4. Для визначення необхідно провести вимірювання і фіксацію величини швидкості, що в операційній формі дорівнює рх. 5. Необхідно провести перетворення зафіксованого сигналу рх шляхом проходження рх через блок, що має передатну функцію 2Kn l kpx / (pLn + rn )-1 . (U ± DkU / Un1 . 6. Необхідно сформувати і зафіксувати сигнал, що дорівнює величині k1 7. Необхідно сформувати сигнал, що відповідає різниці сигналів [(Uk1 ± DkU / Un1 - 2Kn l kpx / (pLn + rn )] і зафіксувати цей сигнал. DkU[(Uk 1 ± Dk U / Un1 - 2Kn l k px / (pLn + rn )]-1 8. Сформувати і зафіксувати сигнал, що дорівнює величині і DnU Un1 відповідає величині сигналу , який необхідно підсумовувати з сигналом для забезпечення F=const.