Устройство для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами в опорные связи

Класс QQc, 42 № 147789

cccv

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная г0уппа М 1б5

С. Я. Новожилов, В. И. Попков и К. И, Селиванов

yCTPOAÑTÂO ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ КОЛЕБАНИЙ, ИЗЛУЧАЕМОЙ МЕХАНИЗМАМИ В ОПОРНЫЕ СВЯЗИ

Заявлено 14 апреля 1961 г. за % 726!80/26 в коз|итог по елаз1 изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» М 11 за 1962 г.

Известны устройства для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами в опорной связи, содержащие датчики усилия и ускорений, интегральный и измерительные усилители.

Предлагаемое устройство для измерения энергии колебаний отличается от известных тем, что измерительные усилители подключают к анализаторам спектра, механически связывают между собой и соединяют с ламповым ваттметром. Такое выполнение устройства обеспечивает получение произведения мгновенных значений усилия и скорости.

На фиг. 1 показана принципиальная блок-схема устройства для измерения энергии колебаний; на фиг. 2 — датчик усилий; на фиг. 3— схема лампового ваттметра.

Определение энергии колебаний, излучаемой механизмом или его отдельными элементами в опорные связи, производят при помощи устройства, которое состоит из последовательно электрически связанных между собой датчика 1 усилий, устанавливаемого в упругое болтовое соединение 2, с помощью которого механизм 8 крепится к фундаменту 4; датчика 5 ускорений, устанавливаемого на торце фундаментного болта; предварительного интегрального усилителя б, изменяющего на

90 фазу сигнала, снимаемого с датчика ускорения; двух усилителей 7 общего уровня; двух электрически эквивалентных анализаторов 8 спектра, имеющих одинаковые фазовые характеристики на отдельных частотах и позволяющих одновременно анализировать спектр усилий и спектр скорости колебаний; механической связи 9 между анализаторами и лампового ваттметра 10.

Измерение энергии колебаний, излучаемой механизмом или отдельными его элементами в опорные связи, имеют целью получение исходнь х данных для оценки механизмов как излучателей вибрации, а № 147789 также определение доли колебательной энергии отдельных элементов механизма в общей энергии, излучаемой им в фундаменты, Определение энергии колебаний, излучаемой вибрирующим механизмом в опорные связи, производят по фо !уле

N=P X(si., Я

P=== Vg кг, !< датчика усилий, определяемая тарировгде К вЂ” чувствительность кой, в/кг;

Ч" — коэффициент, учитывающий уменьшение чувствит пьности пьезоэлемента от предварительного сжатия его в упругом болтовом соединении;

Vg — разность потенциалов между обкладками пьезоэлемента, в;

S — коэффициент, учитывающий влияние упругости отдельных элементов болтового соединения на показания датчика усилий.

Значение угла сдвига фаз между усилием и скоростью отдельно не определяется, а умножение электрических сигналов, пропорциональных действующим усилию и скорости с учетом угла сдвига фаз между ними, производится B ваттметре. Принцип действия ваттметра (сх!. фиг. 3) состоит в том, что если на вход одной электронной лампы, работающей в квадратичном режиме, подать разность потенциалов, снимаемых отдельно с датчика усилий и с датчика скорости, а на другую лампу, где P — амплитудное значение ина:(!; (еской силы воздействия механизма на фундамент;

Х вЂ” скорость колебаний опорной лампы механизма в месте замера динамической силы; и — угол сдвига фаз !(!ежду с!!ло!! !! cKopocTblo

Определение скорости колебаний Х выполняют известным в настоящее время методом с использованием датчиков ускорений(и !!нтегральных усилителей.

Определение динамической силы выполняют при помощи датчика, состоящего из разьемного металлического корпуса 11 с крышкой 12, внутри которого размещается биморфный пьезоэлемент 18 из титаната бария и сферические самоустанавливающиеся пластины 14 и 15, Заряд, возникающий на обкладках биморфного (пьезоэлемента, сни. мается с корпуса 11 и металлической прокладки 1б, изолированной диэлектриком 17 от корпуса. Штеккер 18 и наконечник 19 служат для электрического соединения датчика с интегральным усилителем.

Верхняя и нижняя половины корпуса пьезоэлектрического датчика усилий имеют сферические поверхности, которые в совокупности со сферическими пластинами 15 обеспечивают равномерное распределение нагрузки на пьезоэлемент.

Если на торцы пьезоэлектрического датчика усилий подействовать какой-либо силой, то на обкладках пьезоэлемента появится заряд, величина которого будет пропорциональна приложенному усилию, Если же пьезоэлектрический датчик усилий поместить в болтовое соеди!..ние, при помощи которого механизм крепится к фундаменту, то по вь!ичине заряда, снимаемого с датчика усилий, можно судить о величине силы, действующей со стороны механизма на фундамент.

Анализ деформации отдельных элементов упругого болтового соединения, в котором устанавливается атчик усилий, а также условий работы датчика усилий (показал, что в общем случае динамическая сила воздействия механизма на фундамент должна определяться по формуле

¹147789 работающую также в квадратичном режиме, подать сумму тех же по1енциалов и если между анодами этих ламп поместить индикатор магнитоэлектрической системы, то он покажет величину, пропорциональную

Ц, U,, cosi, где Up — электрический потенциал, снимаемый = датчика усилий;

U; — электрический потенциал, снимаемый с датчика ускорения, преобразованный в интегральном усилителе в сигнал, пропорциональный скорости колебаний; а — угол сдвига фаз между силой и скоростью.

Устройство позволяет производить измерения как колебательной энергии, излучаемой механизмами в фундаменты, так и той части колебательной энергии, которая возвращается от фундамента в механизм.

Эта так называемая отрицательная колебательная энергия фиксируется всегда, когда не механизм является источником возбуждения вибрации фундамента, а фундамент является источником возбуждения вибрации механизма.

Наличие в измер| гельном тракте анализаторов позволяет опреде.лять спектральный состав колебательной энергии, излучаемой механизмами в фундаменты.

Колебательная энергия, переданная механизмом в каждой опорной точке, равна алгебраической сумме с|пектральных составляющих колебательной энергии. Общая же колебательная энергия, переданная механизмом фундамен1у, определяется как сумма энергий, переданных каждой опорной точкой механизма в отдельности.

Предмет изобретения

Устройство для измерения энергии колебаний, излучаемой механизмами в опорные связи, содержащее датчики усилия и ускорений, интегральный H измерительные усилители, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью получения произведения мгновенных значений усилия и скорости, измерительные усилители подключены к анализаторам спектра, механически связаны между собой и соединены с ламповым ваттметром. № 147789

Фиг. 2

172

%uc d

penal

Поди, к печ 101X-62 г. Формат бум 70Х1081/1а Объем 0,35 изд. л

Тираж 600 Цена 4 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр М. Черкасский пер., д. 2/6, Типография ЦБТИ, Москва, Петровка 14.