4. ИСПЫТАНИЯ СЛУЧАЙНОЙ УЗКОПОЛОСНОЙ ВИБРАЦИЕЙ

Широкое распространение получили методы испытаний случайной узкополосной вибрацией с переменной во времени средней частотой. Они имеют следующие преимущества:

1) возможность получения значительных уровней нагрузки с помощью менее мощного оборудования;

2) возможность применения более простой аппаратуры управления, требующей менее квалифицированного персонала.

Рис. 8. Схема управления испытаниями на узкополосную случайную вибрацию: а — спектральные плотности узкополосной и широкополосной вибрации, б - структурная схема системы: 1 — привод сканирования частоты, 2 — виброметрическая аппаратура, 3 — датчик, 4 — испытуемое изделие, 5 — вибровозбудитель, 6 — усилитель мощности; 7 — автоматический регулятор усиления, 8 — сопровождающий фильтр; 9 — генератор белого шума

Основными задачами являются определение закона изменения средней частоты во времени и закона изменения вибрации в зависимости от частоты. При определении этих законов руководствуются соображениями некоторой эквивалентности испытаний на узко- и широкополосные случайные вибрации. Она установлена, например, для испытаний на усталостную прочность, при которых требуется идентичность распределения максимумов и минимумов нагрузки при узко- и широкополосных вибрациях [3, 6, 20]. Установлено [9, 14), что такая идентичность имеет место в том случае, когда средняя частота измеряется по логарифмическому закону, а среднеквадратичное значение виброускорения пропорционально квадратному корню частоты Для удобства назначения режима испытаний вводят параметр который называется градиентом ускорения и имеет вид [1,8]

где среднеквадратичное значение виброперегрузки (по ускорению в единицах при узкополосном возбуждении. Если должно быть пропорционально VI, то градиент ускорения при испытаниях на узкопсйосную вибрацию — постоянная величина. Время испытаний при логарифмическом изменении частоты

соответственно высшая и низшая частоты диапазона, в котором производится сканирование; время проведения испытаний при узко- и широкополосной вибрации; масштабный коэффициент.

Для воспроизведения условий, возникающих при широкополосной вибрации с равномерной спектральной плотностью в полосе частот (см. рис. 8, а), градиент ускорения вычисляют по формуле [1,8]

где На средний коэффициент передачи вибросистемы; ее передаточная функция.

В соответствии с (18) и (19) режим испытаний на узкополосную вибрацию определяется коэффициентами Коэффициент может изменяться от 1,14 (при простых испытаниях) до 3,3 (при ускоренных испытаниях). Коэффициент изменяется соответственно в пределах

На рис. 8, а показаны спектральные плотности узкополосных и широкополосных вибраций. Наклон штриховой линии определяющий скорость нарастания спектральной плотности при изменении средней частоты равен квадрату градиента ускорения.

Известно большое число промышленных систем автоматизации испытании на узкополосную случайную вибрацию [3, 9]. Они построены по схеме, показанной на рис. 8, б. Узкополосный случайный процесс с переменной во времени центральной частотой получается с помощью генератора белого шума и сопровождающего фильтра, центральная частота которого изменяется приводом сканировании частоты Скорость вращения регулируется в широких пределах. Среднеквадратичное значение узкополосных вибраций на выходе вибросистемы стабилизируется с помощью системы автоматической регулировки усиления (АРУ). Сигнал обратной свизи АРУ поступает с выхода виброметрической аппаратуры

Приращению среднеквадратичного значения сигнала, пропорциональному соответствует в логарифмическом масштабе наклон на октаву. Поэтому на выходе (перед входом АРУ) включается фильтр, имеющий затухание на октаву. Это и обеспечивает постоянство градиента ускорения при сканировании средней частоты.