Спосіб визначення параметрів коливальної системи

Спосіб визначення параметрів коливальної системи, по якому жорстко закріплюють на платформі віброзбуджувача першу масу, зб уджують коливання другої маси, установленій на першій за допомогою пружного елемента, вимірюють частоту власних коливань другої маси, з'єднують першу масу з другою, установлюють сумарну масу на платформі віброзбуджувача за допомогою пружного елемента, збуджують коливання сумарної маси, вимірюють частоту власних коливань цієї маси, який відрізняється тим, що першу та др угу маси 35822 тою однієї маси двохмасової коливальної системи, а друга частота є власною частотою коливальної системи, маса якої є сумарною масою першої та другої мас, а жорсткий параметр буде параметром другої маси, в той же час не забезпечує алгоритмічну можливість визначення параметрів багатомасової коливальної системи. В основу винаходу поставлено задачу створення такого способу визначення параметрів коливальної системи, який забезпечує можливість визначення параметрів як двохмасової коливальної системи, так і механічної коливальної системи з числом мас більше двох шля хом приведення багатомасової коливальної системи до множини одномасних коливальних систем за рахунок розділення багатомасової коливальної системи на дві групи мас. Маса однієї гр упи мас дискретно збільшується (зменшується), а маса другої гр упи мас дискретно зменшується (збільшується), причому величина дискретного значення зміни мас визначається послідовністю мас випробуваної багатомасової коливальної системи, причому сумарна маса двох груп мас залишається незмінною і дорівнює сумі мас випробуваної коливальної системи, маси в кожній групі мас знаходяться в жорсткому з'єднанні, а перша та друга групи мас мають пружне з’єднання. При цьому забезпечується розширення класу вирішуваних задач та області застосування способу, за рахунок розширення класу випробуваних об'єктів. Поставлене завдання вирішується тим, що в способі визначення параметрів коливальної системи, по якому жорстко закріплюють на платформі віброзбуджувача першу масу, збуджують коливання другої маси, установленій на першій за допомогою пружного елементу, вимірюють частоту власних коливань другої маси, з’єднують першу масу з другою, установлюють сумарну масу на платформі віброзбуджувача за допомогою пружного елемента, збуджують коливання сумарної маси, вимірюють частоту власних коливань цієї маси згідно з винаходом, першу та др угу маси формують як дискретно змінювальні першу та другу гр упи мас шляхом жорсткого з'єднання окремих мас, причому масу другої групи мас дискретно збільшують (зменшують) від величини, яка дорівнює, зокрема, N-й масі N-масової коливальної системи (сумі мас від N-ї до першої), до величини, що дорівнює сумі мас від N-ї до першої включно (N-ій масі), а масу першої групи мас відповідно зменшують (збільшують) від величини, що дорівнює сумі мас від першої до (N-1/-ї) від нуля до суми мас від першої до (N-1/-ї) до повної ліквідації першої групи мас, причому дискретні значення зміни мас першої та другої груп мас дорівнюють відповідним окремим масам N-масової коливальної системи, вимірюють частоту власних коливань кожної маси другої групи мас і результати вимірів враховують при визначенні параметрів коливальної системи. Алгоритм визначення власних частот і параметрів багатомасових коливальних систем формулюється таким чином, щоб створити кінцеву множину коливальних систем з одним ступенем вільності, причому еквівалентна рухома маса такої системи дискретно змінюється (зменшується або збільшується), кількість таких дискретних змін для N-масової коливальної системи дорівнює N, а ек вівалентна нерухома маса також дискретно змінюється (збільшується або зменшується), причому перша та друга маси формуються шляхом жорсткого з'єднання мас N-масової коливальної системи, що розширює область застосування за рахунок розширення класу випробуваних об'єктів. На фіг. 1 наведений загальний вигляд N-масової механічної консервативної коливальної системи, що реалізує спосіб; на фіг. 1а, б, в структури для визначення параметрів m 1, m 2,…, m n; С1, С2,…, СN N-масової консервативної коливальної системи: 1a - параметрів m N, СN, 1б - параметрів m K+1, СK+1, 1в - параметрів m 1, С1; на фіг. 2 - загальний вигляд N-масової механічної дисипативної коливальної системи; на фіг. 2а, б, в - структури для визначення параметрів m K, СK, hK (K= 1, N ) N-масової дисипативної коливальної системи: 2а – параметрів m N, СN, hN, 2б - параметрів, m K+1, СK+1, hK+1, 2в - параметрів m 1, С1, h1. Пристрій для реалізації даного способу містить віброзбуджувач І, досліджувану N-масову механічну коливальну систему 2 (консервативну або дисипативну), що об'єднує N мас m 1, m 2,…,m N, з'єднаних між собою пружними (або пружньодисипативними) зв'язками, що мають коефіцієнти жорсткості С1, С2,…, СN /або коефіцієнти жорсткості С1, С2,…, СN і демпфування h1, h2,…,hN та дискретно змінювальні першу (нерухому) та другу (рухому) гр упи мас МІ, МП, відповідно, які формуються шляхом жорсткого об'єднання окремих мас, віброперетворювач 3, блок 4 обчислення, реєстратор 5. Досліджувана N-масова механічна коливальна система 2 установлюється на платформу (на фіг. не показано) віброзбуджувача І. Віброперетворювач 3 жорстко установлюється на масі m N другої /рухомої/ гр упи мас МП системи 2 і з'єднаний з першим входом блока 4 обчислень на другий та третій входи якого надходять сигнали, що моделюють пробні маси m*,1 , m*, 2 ( i = 1, N ), а i i ви хід блока 4 обчислень з’єднано з входом реєстратора 5. Реалізація даного способу відповідає алгоритму, що визначає наступні режими. І. Реалізація режиму РI. 1). Для визначення приймаємо, що в досліджуваній коливальній системі 2 в режимі РІ маса m 1 має жорстке з'єднання з платформою віброзбуджувача І. Маси m 2, m 3,…,m N-1 мають жорстке з'єднання (перша група мас МІ), а маса m N (друга група мас МП) має пружне з'єднання з масою mN-1 (коефіцієнт жорсткості СN і демпфування hN). Збуджують власні коливання маси MII=m N. З допомогою віброперетворювача 3 і блока 4 обчислень визначають власну частоту w 0N маси mN, що має пружне або пружньо-дисипативне з'єднання з масою m N-1. 2). Установлюють на масі mN (першу пробну масу m* N * N та реєструють власну частоту маси / m N + m /. 3 допомогою блока 4 обчислень визначають параметри m N, СN консервативної коливальної системи. Для випадку N-масової дисипативної коливальної системи установлюють на масі m N спочатку 2 35822 першу, а потім другу пробні маси єструють власні частоти m N1* , m N2* відповідні слень і ре åm масам / m N + m N * /, / m N + m N * /. 1 визначають власну частоту 2 слень визначають власну частот . i N w0N,N-1. 2). Установлюють на мaci åm i ну масу m* 1 K N маси / åm * + m K1 /. За допомогою блока 4 обчи i i= K N льної системи установлюють на масі маси 2). Установлюють на масі m N-1,1*, N å N -1 åm m* , 2 K K першу про та реєструють власну частоту спочатку першу, а потім другу пробні K K = N -1 * маси N -1,1 , i реєстр ують власні частоти відповідні * N -1 ,1 /, / N å mK + m åm /. (друга гр упа мас МII), які реєструють з до помогою віброперетворювача 3. З допомогою бло C N -1 , ка 4 обчислень визначають власну частоту w01 N hN -1 . маси III. Реалізація режиму РК. åm . i i= 1 mN , 1). З'єднують жорстким зв'язком маси N 2). Установлюють на масі mK , mK -1 маємо пружній зв'язок з коефіцієнтом жорсткості CK для а мiж масами åm i першу проб i =1 ну масу випадку N-масової консервативної коливальної системи або пружньо-дисипативний зв'язок для випадку дисипативної коливальної системи m1*,1 N маси / åm і реєструють власну частоту * w 01 * i + m1,1 /. i =1 CK , hK /. З допомогою блока 4 обчислень визначають параметри mI , CI N-масової консервативної коливальної системи. Для випадку N-масової дисипативної колива N Збуджують власні коливання маси i = 1 i N -1 пружньо дисипативні параметри / m N -1 , /коефіцієнти mN , N * N -1, 2 З допомогою блока 4 обчислень визначають m N - 2 ,…, mK , mK , CK , hK . mN -1 ,…, m1 а між масою m1 і платформою маємо пружній зв'язок з коефіцієнтом жорсткості СI для випадку N-масової консервативної системи або пружньо-дисипативний зв'язок з коефіцієнтами СІ для випадку N-масової диcипативної коливальної системи. Збуджують власні коливання маси m N -1 i= K І /З'єднують жорстким зв'язком маси åm mK + m * пружньо-дисипативні параметри ІV. Реалізація режиму РN. N å * i= K За допомогою блока 4 льної системи установлюють на масі N N å mi + mK ,1 /, / å mi + mK ,2 /. З допомогою блока 4 обчислень визначають обчислень визначають параметри m N-1, СN-1 консервативної коливальної системи. Для випадку N-масової дисипативної колива масам / m * ,1 , K і реєструють власні частоти відповідні маN сам / K =N -1 m K + m N -1* ,1 /. спо i чатку першу, а потім другу пробні маси N m* -1, 2 , N åm i= K K= N -1 маси / * w0K і реєструють власну частоту слень визначають параметри mK , CK N-масової консервативної коливальної системи. Для випадку N-масової дисипативної колива . бну масу першу проб i= K N K маси = K i З допомогою блока 4 обчислень визначають пружньо-дисипативні параметри m N, СN, hN. ІІ. Реалізація режиму P2. 1). З'єдн ують жорстким зв'язком маси m N і m N1, жорсткий зв'язок між масами m 1, m 2,…,m N-2 не змінюється. Між масами m N-1 і mN-2 маємо пружній зв'язок з коефіцієнтом СN-1 для консервативної коливальної системи або пружньо-дисипативний зв'язок з коефіцієнтами СN-1, hN-2 для дисипативної коливальної системи. Збуджують власні коливання маси /mN+m N-1/ другої гр упи мас МII, які реєструють з допомогою віброперетворювача 3. З допомогою блока 4 обчи åm w0К N å mi i= K (друга гр упа мас МII), які реєструють з допомогою віброперетворювача З. 3 допомогою блока 4 обчи N льної системи установлюють на масі åm i= 1 3 i спо 35822 чатку першу, а потім другу пробні маси ми) з'єднанню між групами мас, причому якщо маса однієї, наприклад, другої гр упи мас збільшується (зменшується), то маса першої групи мас еквівалентно зменшується (збільшується), дискретами збільшення (зменшення) мас є окремі маси Nмасової коливальної системи, а сумарна маса двох гр уп мас дорівнює сумарній масі N-мас Nмасової механічної коливальної системи. Алгоритм визначення параметрів базується на визначенні власних частот множини N одномасових коливальних систем при введенні однієї пробної маси (для випадку консервативної коливальної системи (або двох пробних мас) для випадку дисипативної коливальної системи)). Найменування елементів пристрою: 1 – віброзбуджувач; 2 - механічна коливальна система; З – віброперетворювач; 4 - блок обчислень; 5 – реєстратор. * m1*,1 , m1, 2 і реєструють власні частоти відповідні масам N / åm i= 1 N + m1,1 /, 3/ å mi + m1, 2 /. * i * i =1 З допомогою блока 4 обчислень визначають пружньо-дисипативні параметри m1 , CI , h1 . Даний спосіб визначення параметрів коливальної системи має більш розширену область застосування за рахунок можливості визначення параметрів не тільки двохмасової, а також і багаторазової (N-масової) механічної коливальної системи за рахунок введення нового алгоритму перетворення N-масової коливальної системи на множину N одномасових коливальних систем, що базується на формуванні двох гр уп мас при жорсткому з'єднанні між масами і пружньому (для випадку консервативної системи) або пружньодисипативному (для випадку дисипативної систе 4 35822 Фіг. 1 Фіг. 1а Фіг. 1б Фіг. 1в 5 35822 Фіг. 2 Фіг. 2а Фіг. 2б Фіг. 2в 6 35822 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 7