Устройство для определения присоединенных масс

Авторы патента:


 

Устройство для определения присоединенных масс предназначено для испытания насосов, запорной арматуры, подшипников. Устройство содержит вертикально установленный цилиндрический корпус (1), имеющий в нижней части отверстие подвода (2), а в верхней части отверстие отвода (3) жидкости. На корпусе (1) ортогонально расположены датчики (4) колебаний. Внутри корпуса (1) концентрично с радиальным зазором установлена модель (6) исследуемого тела в виде цилиндра. Модель (6) закреплена на свободном конце упругого стержня (5), консольно закрепленного в торце корпуса (1) соосно ему. Приспособление для однократного приведения модели в колебательное движение выполнено в виде молоткового механизм или скобы. Возможность определения присоединенных масс и коэффициента демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия обеспечена за счет закрепления модели исследуемого тела консольно на упругом стержне в вертикально установленном цилиндрическом корпусе, расположения отверстий подвода и отвода жидкости соответственно в нижней и верхней части цилиндрического корпуса, и выполнения приспособления для однократного приведения модели в колебательное движение в виде ударного или отклоняющего механизма. 1 п.ф., 2 ил.

Полезная модель относится к области измерительной техники, в частности, к конструкциям устройств для испытания насосов, запорной арматуры, подшипников.

Известно устройство для определения присоединенных масс, описанное в патенте Российской Федерации 128327 на полезную модель «Устройство для определения присоединенных масс» по классу G01M 1/16, заявленном 09.01.2013 года и опубликованном 20.05.2013 года.

Указанное устройство для определения присоединенных масс содержит корпус с приспособлениями для подвода и отвода жидкости, модель исследуемого тела, закрепленную на оси с опорами, и аппаратуру для регистрации колебаний модели, при этом оно снабжено приспособлением в виде двух вибраторов для приведения модели в колебательное движение, корпус выполнен цилиндрическим с отверстиями подвода и отвода жидкости и на корпусе расположена аппаратура для регистрации колебаний модели, ось выполнена в виде упругого стержня, а модель исследуемого тела выполнена в виде цилиндра, концентрично с радиальным зазором 50-500 мкм установленного в корпусе на оси с двумя неподвижными опорами, к одной из которых ортогонально подключены вибраторы, причем аппаратура для регистрации колебаний модели выполнена в виде датчика колебаний.

Недостатком известного устройства является обусловленная его конструктивными особенностями невозможность определения изменения коэффициента демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия для тел, находящихся в жидкости при наличии малого кольцевого цилиндрического зазора между моделью тела и корпусом.

Задачей заявляемой полезной модели является расширение арсенала технических средств определенного назначения, то есть создание устройства для определения присоединенных масс с более широкими функциональными возможностями, обеспечивающими возможность определения изменения коэффициента демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия для тел, находящихся в жидкости при наличии малого кольцевого цилиндрического зазора.

Техническим результатом, на обеспечение достижения которого направлена заявляемая полезная модель, является реализация этого назначения.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для определения присоединенных масс, содержащем цилиндрический корпус с отверстиями подвода и отвода жидкости, на котором размещены датчики колебаний, модель исследуемого тела в виде цилиндра, концентрично с радиальным зазором 50-500 мкм закрепленного в цилиндрическом корпусе на упругом стержне, и приспособление для приведения модели в колебательное движение, согласно полезной модели, модель исследуемого тела закреплена на свободном конце упругого стержня, консольно закрепленного в торце вертикально установленного цилиндрического корпуса соосно корпусу, отверстия подвода и отвода жидкости расположены соответственно в нижней и верхней части корпуса, а приспособление для однократного приведения модели в колебательное движение выполнено в виде ударного или отклоняющего механизма.

Крепление модели исследуемого тела на свободном конце упругого стержня, консольно закрепленного в торце вертикально установленного цилиндрического корпуса соосно корпусу, расположение отверстий подвода и отвода жидкости соответственно в нижней и верхней части корпуса, и выполнение приспособления для однократного приведения модели в колебательное движение в виде ударного или отклоняющего механизма, обеспечивает возможность определения изменения коэффициента демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия для тел, находящихся в жидкости при наличии малого кольцевого цилиндрического зазора, и позволяет создать устройство для определения присоединенных масс с расширенными функциональными возможностями.

Предлагаемая совокупность существенных признаков сообщает заявляемому устройству новые свойства, позволяющие решить поставленную задачу.

Заявляемое устройство для определения присоединенных масс обладает новизной по сравнению с прототипом, отличаясь от него тем, что модель исследуемого тела закреплена на свободном конце упругого стержня, консольно закрепленного в торце вертикально установленного цилиндрического корпуса соосно корпусу, отверстия подвода и отвода жидкости расположены соответственно в нижней и верхней части корпуса, а приспособление для однократного приведения модели в колебательное движение выполнено в виде ударного или отклоняющего механизма.

Заявляемое устройство для определения присоединенных масс может найти широкое применение в области измерительной техники, в частности, в конструкциях устройств для испытания насосов, запорной арматуры, подшипников, поэтому оно соответствует критерию «промышленная применимость».

Заявляемое устройство для определения присоединенных масс иллюстрируется чертежами, где представлено на:

Фиг. 1. Общий вид заявляемого устройства с частичным разрезом.

Фиг. 2. Характеристики колебаний модели исследуемого тела.

Устройство для определения присоединенных масс, представленное на чертеже (см. Фиг. 1), содержит вертикально установленный цилиндрический корпус 1, имеющий в нижней части отверстие подвода 2, а в верхней части отверстие отвода 3 жидкости, в частности, воды. На корпусе 1 ортогонально расположены датчики 4 колебаний. Внутри цилиндрического корпуса 1 в его нижнем торце консольно закреплен упругий стержень 5. Стержень 5 расположен соосно цилиндрическому корпусу 1.

На свободном конце упругого стержня 5 закреплена модель 6 исследуемого тела в виде цилиндра, расположенная внутри корпуса 1 концентрично с радиальным зазором 275 мкм.

Величина зазора между корпусом 1 и моделью 6 может составлять от 50 до 500 мкм, что позволяет достичь указанного в заявке технического результата.

Приспособление для однократного приведения модели в колебательное движение (на чертеже не показано) выполнено в виде ударного механизма (молотковый механизм) или отклоняющего механизма (скоба).

Отверстие подвода 2 жидкости корпуса 1 гидравлически связано с насосом 7, а отверстие отвода 3 жидкости - с баком 8, гидравлически связанным с насосом 7.

Работает заявляемое устройство для определения присоединенных масс следующим образом.

Вначале исследования проводят при нахождении модели 6 исследуемого тела в воздушной среде, когда полость корпуса 1 и, соответственно, концентричный радиальный зазор между корпусом 1 и моделью 6 не заполнены водой.

С помощью однократного удара молоткового механизма (на чертеже не показан) приводят установленную на упругом стержне 5 модель 6 исследуемого тела в колебательное движение, при котором модель 6 будет совершать свободные затухающие колебания с некоторой частотой 1 и уменьшающимися амплитудами A1 , A2, A3 колебаний (см. Фиг. 2а), которые будут регистрироваться датчиками 4 колебаний.

После этого через отверстие подвода 2 жидкости заполняют корпус 1 водой и с помощью однократного удара молоткового механизма приводят модель 6 в свободное колебательное движение с некоторой частотой 2 и амплитудами , , колебаний (см. Фиг. 2б), которые регистрируются датчиками 4 колебаний.

В воде затухание свободных колебаний будет происходить быстрее, о скорости затухания колебаний судят по логарифмическому декременту затухания колебаний, который равен lnA12 для затухающих колебаний модели 6 в воздушной среде и для затухающих колебаний модели 6 в воде. По соотношению этих величин определяют изменение уровня демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия для тел, находящихся в воздушной среде и в жидкости при наличии малого кольцевого цилиндрического зазора.

Колебания системы, включающей модель 6 исследуемого тела вместе с упругим стержнем 5, в воздухе и в воде происходят с различными частотами соответственно 1 и 2.

Различие частот обусловлено различными условиями движения тела в воздухе и в воде. Для определения этого влияния водной среды применяют понятие присоединенная масса, обозначаемая буквой . Если тело массой m в воздушной среде совершает колебания с частотой 1, то в воде это же тело будет совершать колебания с другой частотой 2, как если бы его масса была равна m+.

Для определения присоединенной массы модели 6 исследуемого тела, имеющего массу m, регистрируют частоты 1 и 2 колебаний указанной системы, включающей модель 6 исследуемого тела, в воздухе и в воде и вычисляют искомую величину присоединенной массы по формуле .

При однократном приведении модели 6 в колебательное движение при помощи отклоняющего механизма, с помощью скобы максимально отклоняют модель 6 исследуемого тела от центрального концентричного положения и отпускают.

Вначале такие исследования проводят в условиях нахождения модели 6 в воздушной среде, когда модель 6 совершает свободные затухающие колебания с некоторой частотой 1 и уменьшающимися амплитудами A1 , A2, A3 колебаний (см. Фиг. 2в), которые будут регистрироваться датчиками 4 колебаний.

Затем заполняют корпус 1 водой, однократно отклоняют модель 6 от центрального концентричного положения и отпускают, в результате чего модель 6 совершает свободные затухающие колебания с некоторой частотой 2 и амплитудами , , колебаний (см. Фиг. 2г), которые регистрируются датчиками 4 колебаний.

Величину присоединенной массы модели 6 и изменение уровня демпфирования в условиях затухающих колебаний в воздушной среде и в воде определяют аналогично вышеописанному по указанным выше формулам.

Заявляемое устройство для определения присоединенных масс по сравнению с прототипом имеет более широкие функциональные возможности, так как обеспечивает возможность определения не только присоединенных масс, но и изменения коэффициента демпфирования в условиях затухающих колебаний от однократного силового воздействия для тел, находящихся в жидкости при наличии малого кольцевого цилиндрического зазора.

Устройство для определения присоединенных масс, содержащее цилиндрический корпус с отверстиями подвода и отвода жидкости, на котором размещены датчики колебаний, модель исследуемого тела в виде цилиндра, концентрично с радиальным зазором 50-500 мкм закрепленного в цилиндрическом корпусе на упругом стержне, и приспособление для приведения модели в колебательное движение, отличающееся тем, что модель исследуемого тела закреплена на свободном конце упругого стержня, консольно закрепленного в торце вертикально установленного цилиндрического корпуса соосно корпусу, отверстия подвода и отвода жидкости расположены соответственно в нижней и верхней части корпуса, а приспособление для однократного приведения модели в колебательное движение выполнено в виде ударного или отклоняющего механизма.

РИСУНКИ



 

Похожие патенты:
Наверх