Стенд для динамічних випробувань технічних виробів в режимі амплітудно-частотної модуляції с

Анатолій Ніжегородов 1, Олексій Гаврилін 2, Борис Мойзес 3, Іван Дітенберг 4, Ольга Жаркевич 5, Гульнара Жетесова 6, Олег Муравйов 7, Михайло Бец 8

1 Іркутський національний дослідницький технічний університет, Іркутськ, Росія

динамічних

2, 3 Томський політехнічний університет, Томськ, Росія

4 Томський державний університет, Томськ, Росія

5, 6, 7, 8 Карагандинський державний технічний університет, Караганда, Казахстан

5 Автор-кореспондент

Журнал віброінженерії, вип. 18, випуск 6, 2016, с. 3734-3742. https://doi.org/10.21595/jve.2016.16994
Надійшла 17 березня 2016 року; надійшло в переглянутій формі 9 серпня 2016 року; прийнято 15 серпня 2016 р .; опубліковано 30 вересня 2016 р

Цитування

Нижегородов Анатолій, Гаврилін Олексій, Мойзес Борис, Дітенберг Іван, Жаркевич Ольга, Жетесова Гульнара, Муравйов Олег, Бетс Михайло Стенд для динамічних випробувань технічних виробів в режимі амплітудно-частотної модуляції з гідростатичним вібраційним приводом. Журнал віброінженерії, вип. 18, випуск 6, 2016, с. 3734-3742. https://doi.org/10.21595/jve.2016.16994

  • Бібтекс
  • Ріс
  • APA
  • Гарвардський
  • IEEE
  • MLA
  • Ванкувер
  • Чикаго

Конференції JVE

У статті розглянуто проблеми, що виникають при розробці стенду для динамічних випробувань технічних виробів у режимі амплітудно-частотної модуляції з гідростатичним вібраційним приводом. Можна контролювати зміну закону модулюючої функції та отримувати різні спектрограми коливального процесу та режим коливань з амплітудно-частотною модуляцією, що дозволяє досягти максимального ефекту вібраційних випробувань у стенді.

Ключові слова: вібраційна міцність, вібростійкість, амплітудно-модульовані вібрації, необхідні випробування на вібраційну міцність, випробувальний стенд для динамічних випробувань технічних виробів, гідростатичний вібраційний привід.

1. Вступ

Негативний вплив вібрації на технічні пристрої та об’єкти наземного транспорту та технологічні пристрої та обладнання (бортові комп’ютери, пневматичні клапани, гідравлічні клапани, електронні пристрої, радіорелейні пристрої та інші механічні та електричні пристрої) зумовлений появою резонансні явища в елементах приладів та динамічні навантаження, що спричиняє руйнування при стандартній роботі (втрата вібростійкості) та механічні руйнування конструкційних деталей (втрата вібростійкості) [1, 2].

Існує одне з найефективніших випробувань на вібрацію та випробування на вібраційну стійкість для таких виробів, це метод, коли коливання, накладені на амплітудно-частотну модуляцію під час процесу вібрації та динамічної дії, амплітуда і частота примусу змінюються одночасно і безперервно в попередньому заданий діапазон [1-3].

Метод забезпечує моделювання жорстких гармонійних вібраційних дій, які найчастіше використовуються для дорожнього будівництва, землерийних та підйомних процесів обладнання. Метод може бути реалізований електродинамічними віброзбуджувачами з набором ряду основних генераторів синусоїдальних сигналів [1, 4], що синтезують частотно-модульовані та спектрально багаті варіації. Ці системи багатофункціональні, але надзвичайно складні та мають низьку вантажопідйомність порівняно з гідростатичним вібраційним стендом [1, 2].

Метою дослідження є перевірка властивостей випробувального стенду з гідростатичним збудженням коливань та синтез коливань з амплітудно-частотною модуляцією.

2. Теоретичні дослідження

Амплітудна модуляція (АМ) гармонійних коливань передбачає деформацію амплітуди за допомогою модулюючої функції (амплітуда огинаючої), яка в найпростішому випадку є тональною гармонікою (рис. 1).

У радіосистемах амплітудна модуляція гармонійних вібрацій є носієм переданого сигналу (повідомлення). Ті самі дійсні сигнали застосовуються до технології вібраційного тесту. Сигнал складається з великої кількості гармонік, що передаються на випробувальний пристрій для отримання зворотного зв'язку у вигляді резонансів деяких його елементів.

Сигнал з гармонічно модульованою амплітудою може бути виражений часовою функцією:

де ω 0 - несуча частота, θ 0 - кут фази початку.

Схема модулюючої функції A t Eq. (1) визначає сукупність та розмір синтезованих гармонік. У випадку тонально-модульованого сигналу, який є показаним (рис. 1):

його амплітуда дорівнює Δ A m .

Співвідношення дорівнює:

де A 0 - середнє значення амплітуди називається ступенем модуляції.

Рис. 1. Коливання, модульовані гармонічною функцією

Таким чином, вираз:

дає миттєве значення модульованого коливання.

Для гармонічної (тональної) модуляції, коли огинаюча представлена ​​рівнянням. (2), рівняння (3) можна звести до форми [5]:

Перший член у правій частині виразу - це вихідне немодульоване коливання з несучою частотою ω 0. Другий і третій доданок означають нове коливання (гармоніку), що з’являється під час амплітудної модуляції. Частоти цих коливань ω 0 + ω і ω 0 - ω називаються верхньою і нижньою бічними частотами модуляції.

Спектр результуючої функції Рів. 1. Ширина спектра в цьому випадку дорівнює подвоєній частотній модуляції 2 ω, а амплітуда коливань бічних частот не може перевищувати половини модульованої амплітуди коливань (коли k ≤ 1).

Якщо модулююча функція не тональна і несе низку гармонік, то схема спектру не змінюється кардинально, але кожна складова спектру дає пару бічних частот [5, 6]. В результаті формується спектр. Він складається з двох смуг, симетричних відносно несучої частоти ω 0, і збільшення числа гармонік у спектрі зменшує значення ступеня модуляції для кожної складової (рис. 2).

Рис.2. Спектр АЧХ при складній АМ-функції

Режим AM-коливань синтезує лінійний спектр з високим рівнем енергії носія та бічних гармонік, але власні частоти випробовуваних компонентів продукту можуть знаходитися в інтервалах між гармоніками та власними частотами і не викликати жодної резонансної реакції. Щоб вирішити складність і зробити тести найбільш ефективними, необхідно вказати коливання несучої частоти в діапазоні, який перехоплює сусідні частоти лінійного спектра. Цей процес забезпечується режимом коливань амплітудно-частотної модуляції (рис. 2). Але тепер спектр безперервний, він характеризується спектральною щільністю коливань і розпізнається в системах координат s ω - ω ω [5].