3. ОРГАНИЗАЦИЯ ИСПЫТАНИЙ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ МОДЕЛЯХ ОБЪЕКТА

Модель с одним входом для симметричных объектов выбирают при резонансных испытаниях изделий, возбуждаемых в одной точке по оси симметрии, при исследовании и идентификации деталей вибровозбудителей и сопряженных с ними узлов (подвижных систем, силовых и импедансных головок), при дефектоскопии изделий типа многослойных пластин импедаисным методом. содержит предположение о том, что колебаниями других направлений в точке возбуждения можно пренебречь. Частотная характеристика такой системы, измеряемая по отношению параметра вибрации и снлы на единственном входе, определяется одним комплексным числом. Только в этом простейшем случае импеданс и подвижность, комплексная жесткость и податливость, комплексная масса и восприимчивость являются взаимно обратными величинами:

При экспериментальном исследовании объектов, моделируемых таким образом, следует применять возбудители—источники однонаправленной силы или перемещения, симметричные относительно оси возбуждения. Эти требования закладываются в конструкцию вибровозбудителей всех типов и, как правило, выполняются в большей части рабочего диапазона частот. Осесимметричность упругих связей изделия и источника колебаний позволяет уменьшить погрешности на низких частотах, учесть влияние связей расчетным путем. Свойства объекта в принципе позволяют использовать без ограничений наиболее простые варианты крепления ЭДВ (рис. 2, а, 3, а), а также (для массивных структур) ЭМВ с реактивной массой (рис. По схеме, показанной на рис. 3, а, выполнены и серийно выпускаются малогабаритные измерители импеданса и подвижности. Используются также варианты возбуждения под углом при малой жесткости мембраны возбудителя, Для испытания на

крутильные колебания валонроводов и других подобных систем можно применять специальные крутильные вибровозбудители.

При виброиспытаниях часто приходится учитывать влияние выходных характеристик источника (возбудителя) на вибрацию нагрузки (изделия). Для следующие формулы [упрощенный вариант формул (см. гл. II,

сила и виброскорость в точке возбуждения; -импеданс и подвижность нагрузки; импеданс и подвижность источника, измеренные со стороны выхода; вынуждающая сила источника, измеренная в заторможенном режиме (на жестких опорах); виброскорость источника, измеренная в свободном состоянии (без нагрузки). В современных автоматизированных комплексах величины или искусственно поддерживаются на заданном уровне, что равносильно обращению или в нуль.

Рис. 5. Консольная балка (а) и модель с двумя (б) и одним (в) входом

Модель с одним входом для несимметричных объектов выбирают при резонансных испытаниях изделий, работающих в условиях, когда асимметрия в точке возбуждения не вносит дополнительных реакций.

Пример. Консольиая балка в рабочем режиме подвержена действию некоторой поперечной силы (рис. 5, а) и должна быть испытана в тех же условиях. Однако рабочий орган возбудителя, присоединенный к балке при ее виброиспытаииях, может создавать нагружающий момент, что ведет к искажению результатов испытаний. При учете момента на конце балки получается модель с двумя выходами б) и матрицами характеристик 2-го порядка:

В рамках этой модели подвижность и импеданс в точке 1 (для силы) не являются взаимно обратными величинами, так как определяются при различных граничных условиях:

Величину правильнее называть обратной подвижностью При переходим к модели с одним входом, имеющей подвижность и импеданс

Такая модель пригодна при наличии развязки между возбудителем и объектом (шарнира, струны, стержня, воздушного зазора), как показано на рис. а. Допускается и простое крепление (рис. 2, а, 3, а), если комплексная податливость (или подвижность, восприимчивость) вибровозбудителя по отношению к посторонним силам и моментам много меньше, чем соответствующий параметр объекта. Моментами относительно поперечной оси можно пренебречь, если ЭДВ имеет легкую и малогабаритную подвижную систему с учетом измерительного узла, а также гибкую мембрану.

Модель с одним входом и одним выходом применяют для характеристики передачи вибрационной энергии через разнообразные механические структуры, как осесимметричные (в приборах вибрационной техники), так и более сложные. Как правило, на входе и выход - учитывают силы и скорости, действующие по одним и тем же осям. Входные, выходные и передаточные характеристики модели можно определить, поочередно подключая возбудитель ко входу и выходу.

Равенство побочных коэффициентов матриц (следствие принципа взаимности) позволяет ограничиться определением только одного из этих коэффициентов, что упрощает измерения. Измерение обоих коэффициентов полезно для косвенной проверки правильности измерения и пригодности принятой модели. Существенное Расхождение результатов чаще всего свидетельствует о наличии неконтролируемых

воздействий на объект, например момента при жестком креплении вибростола (рис. 3, а).

Модель со многими входами используют при расчете ожидаемом вибрации сложных агрегатов, включающих механизм с несколькими опорами (источник колебаний), виброизоляторы и фундамент [2], при определении собственных частот и форм колебаний больших конструкций [17], при идентификации пространственных обьектов [14] При выборе споссба крепления вибровозбудителя к объекту следует пользоваться изложенными вариантами. Они применимы для возбуждения любой конструкции силами в трех взаимно перпендикулярных направлениях

Сосредоточенный момент силы можно создать двумя вибровозбудителями, включенными в противофазе, используя симметричныи рычаг (рис. 6). Площадка под рычагом должна по возможности соответствовать рабочей площадке. Если она меньше, то ее разме должны в 3 раза превышать толщину опорного фланца испытуемого объекта, . В противном случае податливость по отношению к моменту заметно увеличивается и не соответствует рабочим условиям Момент инерции рычага вместе с присоединенными массами силоизмерительных датчиков) определяет собственный импеданс источника момента.

Рис. 6. Схема возбуждения моментом силы: 1 — датчики силы, 2 — датчики виброускорения

Последовательная перестановка источника силы из одной точки в другую, обеспечение его точного положения, необходимого натяжения струны (рис. 2, г-д, 3, б-3) являются наиболее трудоем кими операциями. При большом объеме подобных измерений целесообразно подвешивать возбудители в специальных держателях и жесткой раме таким образом, чтобы их можно было передвигать и поворачивать в нужном направлении. Следует иметь достаточно много вибровозбудителей с легкими подвижными системами и измерительными узлами. Возбудители (ЭДВ) можно подключить ко всем входам системы сразу, чтобы устранить механические операции во время испытании.