Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин

Представлены результаты исследований по обоснованию подходов к выбору схемы крепления на подвижном столе электродинамического возбудителя колебаний конструктивных элементов при испытаниях на усталость. Показано, что повышение эффективности электродинамического возбуждения колебаний достигается пр...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2004
Автори:	Зиньковский, А.П., Токарь, И.Г., Грязнов, Б.А., Власенко, В.И., Налимов, Ю.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України 2004
Назва видання:	Проблемы прочности
Теми:	Научно-технический раздел
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47075
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин / А.П. Зиньковский, И.Г. Токарь, Б.А. Грязнов, В.И. Власенко, Ю.С. Налимов // Проблемы прочности. — 2004. — № 2. — С. 42-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-47075
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-470752025-02-09T23:27:19Z Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин Substantiation of the Efficiency Improvement for Electrodynamic Excitation of Vibrations in Fatigue Tests of Machine Parts Зиньковский, А.П. Токарь, И.Г. Грязнов, Б.А. Власенко, В.И. Налимов, Ю.С. Научно-технический раздел Представлены результаты исследований по обоснованию подходов к выбору схемы крепления на подвижном столе электродинамического возбудителя колебаний конструктивных элементов при испытаниях на усталость. Показано, что повышение эффективности электродинамического возбуждения колебаний достигается при антифазных колебаниях объекта исследования и одного из элементов колебательной системы его крепления, а также при одновременной оптимальной расстройке их собственных частот колебаний. Представлено результати досліджень щодо обгрунтування вибору схеми кріплення на рухомому столі електродинамічного збуджувача коливань конструктивних елементів при випробуваннях на втому. Показано, що підвищення ефективності електродинамічного збудження коливань досягається при антифазних коливаннях об’єкта дослідження й одного з елементів коливальної системи його кріплення та одночасному оптимальному розладу їх власних частот коливань. Research results are presented on substantiation of approaches for selecting the scheme of machine parts fastening to electrodynamic excitater’s movable table in fatigue tests. It is shown that efficiency improvement for electrodynamic excitation of vibrations is achieved in the case of antiphased vibration of the tested part and one of the fastening components of the vibration equipment system, as well as in the case of simultaneous optimal detuning of their natural frequencies. 2004 Article Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин / А.П. Зиньковский, И.Г. Токарь, Б.А. Грязнов, В.И. Власенко, Ю.С. Налимов // Проблемы прочности. — 2004. — № 2. — С. 42-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0556-171X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47075 620.178.5 ru Проблемы прочности application/pdf Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Научно-технический раздел Научно-технический раздел
spellingShingle	Научно-технический раздел Научно-технический раздел Зиньковский, А.П. Токарь, И.Г. Грязнов, Б.А. Власенко, В.И. Налимов, Ю.С. Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин Проблемы прочности
description	Представлены результаты исследований по обоснованию подходов к выбору схемы крепления на подвижном столе электродинамического возбудителя колебаний конструктивных элементов при испытаниях на усталость. Показано, что повышение эффективности электродинамического возбуждения колебаний достигается при антифазных колебаниях объекта исследования и одного из элементов колебательной системы его крепления, а также при одновременной оптимальной расстройке их собственных частот колебаний.
format	Article
author	Зиньковский, А.П. Токарь, И.Г. Грязнов, Б.А. Власенко, В.И. Налимов, Ю.С.
author_facet	Зиньковский, А.П. Токарь, И.Г. Грязнов, Б.А. Власенко, В.И. Налимов, Ю.С.
author_sort	Зиньковский, А.П.
title	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
title_short	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
title_full	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
title_fullStr	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
title_full_unstemmed	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
title_sort	обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин
publisher	Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренко НАН України
publishDate	2004
topic_facet	Научно-технический раздел
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/47075
citation_txt	Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин / А.П. Зиньковский, И.Г. Токарь, Б.А. Грязнов, В.И. Власенко, Ю.С. Налимов // Проблемы прочности. — 2004. — № 2. — С. 42-51. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series	Проблемы прочности
work_keys_str_mv	AT zinʹkovskiiap obosnovaniepovyšeniâéffektivnostiélektrodinamičeskogovozbuždeniâkolebaniipriispytaniâhnaustalostʹkonstruktivnyhélementovmašin AT tokarʹig obosnovaniepovyšeniâéffektivnostiélektrodinamičeskogovozbuždeniâkolebaniipriispytaniâhnaustalostʹkonstruktivnyhélementovmašin AT grâznovba obosnovaniepovyšeniâéffektivnostiélektrodinamičeskogovozbuždeniâkolebaniipriispytaniâhnaustalostʹkonstruktivnyhélementovmašin AT vlasenkovi obosnovaniepovyšeniâéffektivnostiélektrodinamičeskogovozbuždeniâkolebaniipriispytaniâhnaustalostʹkonstruktivnyhélementovmašin AT nalimovûs obosnovaniepovyšeniâéffektivnostiélektrodinamičeskogovozbuždeniâkolebaniipriispytaniâhnaustalostʹkonstruktivnyhélementovmašin AT zinʹkovskiiap substantiationoftheefficiencyimprovementforelectrodynamicexcitationofvibrationsinfatiguetestsofmachineparts AT tokarʹig substantiationoftheefficiencyimprovementforelectrodynamicexcitationofvibrationsinfatiguetestsofmachineparts AT grâznovba substantiationoftheefficiencyimprovementforelectrodynamicexcitationofvibrationsinfatiguetestsofmachineparts AT vlasenkovi substantiationoftheefficiencyimprovementforelectrodynamicexcitationofvibrationsinfatiguetestsofmachineparts AT nalimovûs substantiationoftheefficiencyimprovementforelectrodynamicexcitationofvibrationsinfatiguetestsofmachineparts
first_indexed	2025-12-01T18:55:02Z
last_indexed	2025-12-01T18:55:02Z
_version_	1850333260927729664
fulltext	УДК 620.178.5 Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуж дения колебаний при испы таниях на усталость конструктивных элементов машин А. П. З и н ьк овск и й , И. Г. Т ок арь, Б. А . Г рязн ов , В. И. В ласенк о, Ю . С. Н алим ов Институт проблем прочности им. Г. С. Писаренко НАН Украины, Киев, Украина Представлены результаты исследований по обоснованию подходов к выбору схемы крепле ния на подвижном столе электродинамического возбудителя колебаний конструктивных элементов при испытаниях на усталость. Показано, что повышение эффективности электродинамического возбуждения колебаний достигается при антифазных колебаниях объекта исследования и одного из элементов колебательной системы его крепления, а также при одновременной оптимальной расстройке их собственных частот колебаний. Ключевые слова: конструктивный элемент, колебания, электродинамический возбудитель, испытания на усталость. Введение. Один из этапов определения ресурса любой машины заклю чается в проведении испытаний на усталость наиболее напряженных конст руктивных элементов, в значительной мере определяющих ее долговеч ность, при обеспечении моделирования характерных для них условий нагру жения в эксплуатации. Так, например, для газотурбинных двигателей (ГТД) такими элементами являются рабочие лопатки турбин и компрессоров. По этому в практике создания ГТД, особенно на этапе их доводки, главное внимание как конструкторов, так и исследователей уделяется определению вибрационных и усталостных характеристик именно этих элементов, что обусловливает необходимость разработки методик и средств исследований, позволяющих проводить испытания в условиях, близких к реальным режи мам функционирования двигателя. При испытаниях на усталость требуется обеспечить необходимую (макси мальную) амплитуду колебаний объекта исследования при минимальных энергетических затратах на их возбуждение. Для решения поставленной задачи в работе [1] при испытаниях на усталость рабочих лопаток турбо машин применялся резонансный способ их нагружения с использованием электродинамических возбудителей (ЭДВ) механических колебаний [2]. При этом рассматривались различные схемы крепления лопаток на подвижном столе ЭДВ. Последовательное совершенствование системы крепления иссле дуемых лопаток путем изменения упругоинерционных характеристик ее кинематических элементов позволило существенно повысить амплитуду колебаний лопаток при одновременном снижении энергетических затрат на их возбуждение. Однако анализ известных результатов показал, что в насто ящее время отсутствует методика выбора той или иной схемы крепления объекта исследования на подвижном столе ЭДВ для его испытаний на усталость. © А. П. ЗИНЬКОВСКИЙ, И. Г. ТОКАРЬ, Б. А. ГРЯЗНОВ, В. И. ВЛАСЕНКО, Ю. С. НАЛИМОВ, 2004 42 ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 Обоснование повышения эффективности Таким образом, цель настоящей работы заключалась в обосновании на базе фундаментальных основ теории механических колебаний подходов к выбору схемы крепления объекта исследования на подвижном столе электро динамического возбудителя колебаний, обеспечивающей повышение его эффективности при испытаниях на усталость. Конструктивные схемы крепления объекта исследования и их моде лирование. В практике испытаний на усталость конструктивных элементов машин, как отмечается в работах [1 , 2 ], широко используются электро динамические возбудители колебаний, принципиальная схема которых при ведена на рис. 1,а. Стол, упругие элементы и катушка переменного тока составляют подвижную часть ЭДВ, которая совместно с объектом испы таний и средствами его крепления на столе образует колебательную систему с резонансным принципом нагружения. Согласно постановке задачи и с учетом сформулированного выше усло вия эффективного использования ЭДВ для испытаний на усталость в качест ве примера рассмотрим приведенные в работе [ 1 ] схемы крепления рабочих лопаток на столе ЭДВ. Соответствующие каждой из предложенных схем колебательные системы представлены на рис. 1,а-4,а. Для анализа динамических свойств каждой из колебательных систем выберем их расчетные модели. При решении этой задачи используем дис кретное моделирование. Здесь следует отметить, что для полноты анализа наряду с объектом исследования необходимо учитывать упругоинерционные свойства как его зажима, так и подвижного стола ЭДВ. В первом приближении в качестве расчетной модели каждого из состав ляющих элементов системы, за исключением зажима (рис. 4,а), можно при нять систему с одной степенью свободы. Так, испытания на усталость проводят по одной из собственных форм колебаний объекта исследования, как правило, по первой изгибной. В этом случае объект исследования можно представить в виде подсистемы с одной степенью свободы, упругоинер ционные характеристики которой соответствуют его выбранной форме коле баний. С помощью аналогичной модели можно описать колебания дополни тельной подсистемы (траверсы) - рис. 3 [1, 3]. Подсистемой с одной сте пенью свободы моделируются также зажим и подвижный стол ЭДВ, однако в данном случае упругие элементы зажима испытывают деформации рас тяжения-сжатия, а упругие элементы ЭДВ - деформации изгиба. Зажим (рис. 4,а), учитывая возможность его вращательного движения, моделиру ется подсистемой с двумя степенями свободы. Исходя из этих соображений были выбраны дискретные расчетные модели рассмотренных колебательных систем, приведенные на рис. 1,б-4,б, где М 1, к и 1 - масса и коэффициент жесткости при изгибе упругой подвески стола ЭДВ; М 2 , 12 - масса и момент инерции зажима; кр2 , к к 2 - коэффициенты жесткости зажима при растяжении-сжатии и кручении; М 3 , к из - обобщенные масса и коэффи циент жесткости при изгибе объекта исследования; М 4 , к и4 - масса и коэффициент жесткости при изгибе траверсы; к р5 - коэффициент жесткости струн при растяжении. ТХОТ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, N2 2 43 А. П. Зинъковский, И. Г. Токарь, Б. А. Грязное и др. /7^ 7777777777777^,77 М,*Мв "з Киз ґ \ / 7 7 7 7 7 / 7 7 7 7 7 б а Рис. 1. Жесткое крепление конструктивного элемента на столе ЭДВ: 1 - испытуемый конструктивный элемент; 2 - зажим; 3 - стол ЭДВ; 4 - упругие элементы ЭДВ; 5 - магнитопровод ЭДВ; 6 - катушка переменного тока; 7 - катушка постоянного тока. (Здесь и на рис. 2-4: а - конструктивная схема; б - динамическая схема; в - формы колебаний.) а Рис. 2. Упругое крепление конструктивного элемента на столе ЭДВ: 1 - испытуемый конструктивный элемент; 2 - зажим; 3 - стол ЭДВ; 4 - упругий элемент зажима. а Рис. 3. Упругое крепление конструктивного элемента, зажим которого имеет траверсу, на столе ЭДВ: 1 - испытуемый конструктивный элемент; 2 - зажим; 3 - стол ЭДВ; 4 - упругий элемент зажима; 5 - траверса зажима. Рассмотрим формы колебаний выбранных дискретных моделей колеба тельных систем, представленные на рис. 1,е-3,е. Формы колебаний для показанной на рис. 4 модели не приводятся из-за некоторой сложности их графического изображения, однако это не ограничивает общности дальней ших выводов. Анализ моделей колебательных систем и их форм колебаний показал следующее. 44 /ЯЯМ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 Обоснование повышения эффективности 'Kps "уКрг М, 1 I Киї >///'/ / '7 7 б Рис. 4. Упругое крепление конструктивного элемента, зажим которого имеет консоль как звено “вращательного” возбуждения, на столе ЭДВ: 1 - испытуемый конструктивный эле мент; 2 - зажим; 3 - стол ЭДВ; 4 - упругий элемент зажима; 5 - консоль зажима; 6 - струны подвески. Во-первых, при принятых условиях испытаний только приведенную на рис. 1,а схему можно представить в виде системы с двумя степенями свободы, особенности форм колебаний которой положены в основу прин ципа действия динамического гасителя колебаний [4]. При выбранном под ходе к выбору расчетной модели динамическим гасителем колебаний высту пает объект исследования, т.е. испытуемая лопатка. Хотя ее упругоинерци онные характеристики в процессе испытаний не подлежат изменению, все же такая схема, как справедливо отмечается в работе [1], в ряде случаев, особенно при высоких частотах нагружения, согласно выбранному крите рию их проведения является неэффективной. Во-вторых, все последующие схемы (рис. 2-4) моделируются систе мами с тремя и более степенями свободы. В этих случаях повышение эффективности испытаний обусловливается не эффектом динамического гасителя колебаний, как утверждается в работе [1], а особенностями воз можных их форм колебаний, которые рассмотрим более подробно. Первая форма колебаний моделей колебательных систем (рис. 2, 3) характеризуется синфазными перемещениями их подсистем. Поэтому про водить испытания на соответствующих ей частотах возбуждения нецеле сообразно. На двух формах колебаний моделей (вторая и третья для модели на рис. 2, третья и четвертая для модели на рис. 3) имеют место антифазные перемещения подсистем, моделирующих зажим и объект исследования. Тра верса при данных формах колебаний перемещается синфазно или антифазно с объектом исследования. Характер форм колебаний модели, схема которой приведена на рис. 4, аналогичен. Именно эти закономерности указанных форм колебаний могут привести к повышению эффективности использова ния электродинамических возбудителей при испытаниях на усталость конст руктивных элементов машин. Для подтверждения высказанного предположения, не ограничивая общ ности дальнейших рассуждений, рассмотрим работу вынуждающих сил F j ( t) = F 0J sin a t , j = 1 , N , (1) ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2004, № 2 45 А. П. Зинъковский, И. Г. Токарь, Б. А. Грязное и др. обусловливаемых гармоническими перемещениями стола ЭДВ, которые действуют на подсистемы моделей, представленных на рис. 2 и 3. Здесь j - номер подсистемы; N - количество подсистем; F 0j - амплитуда силы, действующей на j -ю подсистему; т - частота возбуждения. При таком возбуждении резонансных колебаний каждая из масс систе мы перемещается по гармоническому закону Xj ( t) = A j sin(mt — у j ), (2 ) где A j - амплитуда перемещения j -й массы; у j - фазовый угол между перемещением и вынуждающей силой. Определим работу за цикл колебания системы. Зная вынуждающие силы ( 1 ), действующие на каждую массу системы, и перемещения масс (2 ), найдем работу сил возбуждения N 2nj(o N G = ^ f F0 j sin mtAj m cos( mt — у j ) dt = ^ F 0j n A j sin у j . (3 ) j 0 j При резонансе (m= p (n), где p (n) - собственная частота n-й формы колебаний) для консервативной системы имеем у j = ± n /2 . Тогда работа вынуждающих сил G (n) при указанных формах колебаний модели системы, представленной на рис. 2 , определяется выражением G (2),(3) = nFoiAi + F 0 2 A2 — F 0 3 A3 1], (4) а на рис. 3 - G (3),(4) = n F 0iA i + F 0 2 A 2 — F 03 A3 I ± F 04A4 ]. (5) Анализ полученных выражений показал следующее. Для обеспечения эффективного использования ЭДВ в процессе испытаний на усталость по схеме крепления, показанной на рис. 2 , необходимо выбрать такие упруго инерционные характеристики элементов системы, чтобы для форм ее коле баний, характеризующихся антифазными перемещениями объекта исследо вания и зажима, член в квадратных скобках выражения (4) стремился к своему минимальному значению при одновременном максимуме амплитуды исследуемого элемента. Подобное требование справедливо также для моде ли, представленной на рис. 3, хотя в этом случае для выполнения указанных условий существует дополнительная возможность - наличие траверсы. Сле дует отметить, что траверса при этом одновременно предотвращает пере грузку и возможность разрушения элементов подвески подвижного стола ЭДВ. Можно также показать, что использование поворота зажима (рис. 4) еще больше способствует выполнению этих условий. Динамические испы тания некоторых конструктивны х элементов и их результаты. Для подтверждения вышеизложенного были проведены испы тания на усталость с использованием системы коромысло-балка (рис. 5). 46 ISSN 0556-171X. Проблемы прочности, 2004, № 2 Обоснование повышения эффективности Рис. 5. Конструктивная схема крепления системы коромысло-балка на столе ЭДВ при проведении испытаний на усталость: 1 - коромысло; 2 - кронштейны; 3 - стол ЭДВ; 4 - упругий элемент (стойка); 5 - балка; 6 - тензорезисторы; 7 - струны подвески. Объектом исследования служило коромысло в виде симметричного относительно оси двуплечего рычага, которое представляет конструктивный элемент кормоуборочного комбайна. Для крепления коромысла к столу ЭДВ использовалась следующая схема. С помощью двух кронштейнов, уста новленных с обеих его сторон, оно жестко крепилось к балке, также име ющей вид симметричного двуплечего рычага, которая посредством упругого элемента соединялась со столом ЭДВ. Предложенная схема крепления объекта исследования позволяет задать его нагружение в виде симметричного изгиба, характерного для реальных условий эксплуатации. Для реализации такого нагружения предварительно обеспечивалась симметрия рассматриваемой колебательной системы отно сительно ее вертикальной оси путем крепления дополнительных грузов в области концевых сечений коромысла и балки. Затем по сигналам тензо- резисторов, наклеенных симметрично в корневых сечениях обеих частей коромысла и балки, записывались амплитудно-частотные характеристики (АЧХ), соответствующие первой изгибной форме их колебаний. Одновре менно измерялся сдвиг фаз колебаний частей коромысла и балки. В качестве примера на рис. 6 приведены указанные характеристики для коромысла. Как видно, АЧХ для обеих его частей практически совпадают. При этом они колеблются синфазно. Аналогичные данные получены также для балки. Отсюда следует, что при выборе расчетной модели исследуемой колебатель ной системы достаточно рассматривать только одну часть как коромысла, так и балки. Как и при анализе колебательных систем, соответствующих испыта ниям на усталость рабочих лопаток, для выбора представленной на рис. 5 расчетной модели системы также используется дискретное моделирование. Учитывая приведенные выше результаты испытаний, а также то, что коро мысло и балка колеблются по первой изгибной форме, можно заключить, что исследуемая колебательная система по конструкции и динамическим свойствам соответствует схеме, показанной на рис. 3. ТЯЖ 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 47 А. П. Зинъковский, И. Г. Токарь, Б. А. Грязное и др. 279,79 280,0 й>,Гц Рис. 6 . Амплитудно-частотные характеристики для левой (1) и правой (2) частей коромысла. р , град № варианта состояния системы б Рис. 7. Диаграммы значений сдвига фаз (а) и относительной мощности возбуждения коле баний (б) системы коромысло-балка. Выше отмечалось, что изменение упругоинерционных параметров тра версы, в данном случае балки, обусловливает возбуждение таких резонанс ных колебаний исследуемой системы, при которых обеспечивается макси мальная амплитуда колебаний объекта исследования при минимальных 48 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 Обоснование повышения эффективности энергетических затратах на их возбуждение. Одним из способов выполнения этих условий, как следует из результатов исследований резонансных колеба ний образцов камертонного типа [5], является расстройка частот стержней (подсистем). Было установлено, что при определенной величине расстройки частот стержней последние имеют примерно одинаковые амплитуды анти- фазных колебаний. Поэтому с целью установления оптимальных по крите рию минимизации энергетических затрат для возбуждения необходимых форм колебаний исследуемой системы были проведены испытания при различных значениях расстройки частот колебаний подсистем (коромысло и балка) Ар = р б — р к, которая создавалась путем присоединения дополни тельных грузов к балке. Здесь р б , р к - собственные частоты колебаний балки и коромысла соответственно. При выбранных упругоинерционных параметрах системы собственные частоты второй и третьей ее форм коле баний приближаются к соответствующим собственным частотам подсистем. Поэтому в работе абсолютная величина расстройки частот подсистем Ар принималась равной разнице частот указанных собственных форм коле баний системы. Рассмотрим результаты испытаний, полученные для пяти вариантов состояний системы, отличающихся расстройкой частот подсистем, относи тельные значения Ар которой представлены ниже: № варианта состояния системы 1 2 3 4 5 Ар, % 25 14 1,43 0,223 —6,93 По результатам проведенных испытаний для принятых состояний сис темы определялись сдвиг фаз изгибных колебаний коромысла и балки при возбуждаемых формах колебаний системы и потребляемая мощность 2 ЭДВ, необходимая для их возбуждения. В качестве примера приведены результаты, полученные для формы колебаний, частота которой при рас сматриваемом состоянии системы близка к собственной частоте коромысла. Анализ данных испытаний показал, что для всех состояний системы сдвиг фаз колебаний коромысла и балки (рис. 7,а) примерно равен 180°, т.е. их колебания, как и предполагалось, близки к антифазным. На рис. 7,б приве дена диаграмма значений относительной мощности 2 - = 2 / 2 т ^ , где 2{ - потребляемая мощность ЭДВ для возбуждения резонансных колебаний --го состояния системы; 2 ^ п = т ш ( ). Из представленных данных следует, что благодаря соответствующему выбору величины расстройки частот колеба ний объекта исследования и траверсы при возбуждении антифазных коле баний можно существенно снизить потребляемую мощность ЭДВ, что явля ется критерием повышения эффективности электродинамического возбуж дения в случае испытаний на усталость конструктивных элементов машин, о чем свидетельствуют также результаты исследований сопротивления уста лости трубчатых конструктивных элементов [6 ]. Как видно из рис. 8 , испы тания осуществлялись по схеме крепления, изображенной на рис. 3. Для проведения экспериментов из исследуемого трубчатого элемента изготов ляли образец в виде и-образного камертона, одна из ветвей которого пред ставляет траверсу 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 49 А. П. Зинъковский, И. Г. Токарь, Б. А. Грязное и др. Рис. 8 . Конструктивная схема крепления трубчатого образца к столу ЭДВ: 1 - трос; 2, 4 - упругие элементы; 3 - хомуты; 5 - ЭДВ; 6 - образец. Заключение. Проанализированы известные схемы крепления конструк тивных элементов машин на подвижном столе электродинамического возбу дителя механических колебаний при проведении испытаний на усталость и возможные формы колебаний соответствующих им колебательных систем. Показано, что критерием повышения эффективности электродинамического возбуждения при испытаниях на усталость является обеспечение возмож ности возбуждения антифазных колебаний объекта исследования с одним из элементов системы его крепления при одновременной оптимизации рас стройки частот их собственных колебаний. Р е з ю м е Представлено результати досліджень щодо обгрунтування вибору схеми кріплення на рухомому столі електродинамічного збуджувача коливань конструктивних елементів при випробуваннях на втому. Показано, що під вищення ефективності електродинамічного збудження коливань досягається при антифазних коливаннях об’єкта дослідження й одного з елементів коливальної системи його кріплення та одночасному оптимальному розладу їх власних частот коливань. 1. Грязное Б. А., Городецкий С. С., Налимов Ю. С. и др. Усталость жаропрочных сплавов и рабочих лопаток. - Киев: Наук. думка, 1992. - 264 с. 50 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 Обоснование повышения эффективности 2. Приборы и системы для измерения вибрации, шума и удара / Под ред. В. В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1978. - Т. 2. - 440 с. 3. А. с. 1057806 СССР, МКИ С 01 М3/38. Вибростенд для усталостных испытаний / В. А. Ровков, Н. И. Жабко, Ю. А. Коломиец. - Опубл. 30. 11. 83, Бюл. № 44. 4. Тимошенко С. П., Янг Д. X., Уивер У. Колебания в инженерном деле. - М.: Машиностроение, 1985. - 472 с. 5. Адаменко А. Я., Токарь И. Г., Зинъковский А. П., Матвеев В. В. К исследованию демпфирующей способности стержней в поле центро бежных сил // Пробл. прочности. - 1983. - № 8. - С. 89 - 93. 6. Герасимчук О. Н., Грязнов Б. А., Городецкий С. С., Налимов Ю. С. Сопротивление усталости трубчатых конструкционных элементов при изгибных колебаниях. Сообщ. 1. Оценка напряженного состояния ТКЭ и сопротивление усталости при регулярном нагружении // Там же. - 1994. - № 3. - С. 82 - 86. Поступила 19. 02. 2003 ISSN 0556-171Х. Проблемы прочности, 2004, № 2 51

Обоснование повышения эффективности электродинамического возбуждения колебаний при испытаниях на усталость конструктивных элементов машин

Репозитарії

Схожі ресурси