Патент на изобретение №2274843

(54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ВИБРАЦИОННОГО ПОЛЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области контроля и управления вибрационными характеристиками технических устройств. Сущность: измеряют или управляют характеристиками вибрационного поля с помощью датчиков или возбудителей колебаний, жестко связанных с рабочей поверхностью исполнительного органа. По заданным значениям параметров колебательного движения и затрачиваемой мощности виброплощадок расчетным путем определяют местонахождение точек – узлов колебаний, расположенных, в зависимости от физических свойств исполнительного органа, на его поверхности или вне этой поверхности, но жестко с нею связанных, в которых суммарное значение какого-либо характеристического параметра вибрационного поля: амплитуда, частота, кинематические характеристики линейных или угловых колебаний равно нулю. Относительно узлов колебаний определяют значения вибрационных характеристик в заданных точках поверхности исследуемого объекта. Изменяя мощность на осуществление колебаний, меняют положение узла колебаний и, таким образом, вибрационную характеристику в заданной точке на поверхности исследуемого объекта. Задавшись значением вибрационной характеристики в заданной точке поля, зная положение узла колебаний, определяют потребную величину расходуемой мощности. Технический результат: получение точного значения характеристик вибрационного поля и управление их величинами.

Предлагаемое изобретение относится к области контроля и управления вибрационными характеристиками технических устройств, предназначенных для получения механических колебаний.

Известен способ исследования (управления) характеристик(ами) вибрационного поля, создаваемого исполнительным органом вибрационной установки, заключающийся в их измерении (управлении ими) с помощью датчиков (возбудителей колебаний), жестко связанных с рабочей поверхностью исполнительного органа [1]. Недостатком известного способа является то, что точность получаемых результатов исследования (надежность управления) прямо зависит от количества точек, в которых осуществляется измерение (управление), а значит, – от числа датчиков (возбудителей колебаний).

Предлагаемое изобретение решает задачу получения точного значения характеристик вибрационного поля и управления их величинами в любой рабочей его точке в зависимости от двух факторов:

– потребной величины энергии, расходуемой на создание вибрационного поля;

– наличия информации о местонахождении точек, расположенных, в зависимости от физических свойств исполнительного органа, на его поверхности или вне этой поверхности, но жестко с нею связанных определенными значениями координат в пространстве; в этих точках суммарное значение какого-либо характеристического параметра вибрационного поля (амплитуда, частота, кинематические характеристики линейных или угловых колебаний) равно нулю. Назовем эти точки узлами колебаний, вкладывая в это понятие смысл, аналогичный понятиям “мгновенный центр скоростей” (МЦС) и “мгновенный центр ускорений” (МЦУ) курса кинематики. Так же, как МЦС и МЦУ, положение которых в общем случае не совпадает в пространстве, положения узлов колебаний для различных характеристик вибрационного поля в общем случае не совпадают.

Для стандартизированных рабочих поверхностей, например, виброплощадок расчет положений узлов колебаний производится в известной форме решения системы уравнений Лагранжа II рода:

где

– кинетическая энергия механической системы, представленная совокупностью i=1,2, …, n материальных точек (точек измерения), обладающих массой m_i или моментом инерции J_i, в сумме составляющих массу системы и ее момент инерции соответственно; v_i= , _i= – линейная и угловая скорость движения i-й точки системы; r_i, _i – положения материальных точек, отсчитанные от произвольно выбранного начала отсчета; q_i, – обобщенная координата и скорость; Q_i – обобщенная сила, зависящая от работы, выполняемой всей заданной для данного процесса нагрузкой (расходуемой или снимаемой мощности), приложенной в i-x точках системы. Работа, выполняемая данной нагрузкой во всех точках системы, вычисляется как

С достаточно высокой степенью точности положение узла колебаний определяется при задании исходных параметров колебательного движения и затрачиваемой мощности в 4-х точках рабочей поверхности (масса системы распределена по этим точкам). После определения положений узлов колебаний, приняв их за начало отсчета, получаем возможность определения динамических характеристик в любой (n+1)-й точке объекта исследования (масса системы распределена по n+1 точкам) при заданном значении затрачиваемой мощности.

Изменением расходуемой мощности на создание вибрационного поля в какой-либо его точке меняем положение узла колебаний и получаем потребную вибрационную характеристику в любой точке поля, и, наоборот: задавшись значением вибрационной характеристики в заданной точке поля, зная положение узла колебаний, определяем потребную величину расходуемой мощности.

Таким образом, задача получения точного значения характеристик (и управления их величинами) вибрационного поля в любой его точке согласно предлагаемому способу решается тем, что по заданным значениям параметров колебательного движения и затрачиваемой мощности для стандартных исполнительных органов виброустановок, например виброплощадок, расчетным путем определяют местонахождение точек (узлов колебаний), расположенных, в зависимости от физических свойств исполнительного органа, на его поверхности или вне этой поверхности, но жестко с нею связанных, в которых суммарное значение какого-либо характеристического параметра вибрационного поля (амплитуда, частота, кинематические характеристики линейных или угловых колебаний) равно нулю, затем относительно узлов колебаний определяют значения вибрационных характеристик в заданных точках поверхности исследуемого объекта; изменяя мощность на осуществление колебаний, меняют положение узла колебаний и, таким образом, вибрационную характеристику в заданной точке на поверхности исследуемого объекта; задавшись значением вибрационной характеристики в заданной точке поля, зная положение узла колебаний, определяют потребную величину расходуемой мощности.

Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым изобретением, заключается в обеспечении возможностей:

– получения точной информации о поведении характеристик вибрационного поля в любой его точке, без увеличения исходного числа датчиков, предназначенных для их измерения;

– управления значениями этих характеристик и реализуемых мощностей в различных точках поля.

ЛИТЕРАТУРА

1. Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н.Челомей (пред.). – М.: Машиностроение, 1981. – Т.5. Измерения и испытания. – Под ред. М.Д.Генкина. 1981. 496 с.

Формула изобретения

Способ исследования и управления характеристиками вибрационного поля, заключающийся в их измерении или управлении ими с помощью датчиков или возбудителей колебаний соответственно, жестко связанных с рабочей поверхностью исполнительного органа, отличающийся тем, что, с целью получения точного значения характеристик (или управления их величинами) вибрационного поля в любой его точке, по заданным значениям параметров колебательного движения и затрачиваемой мощности для стандартных исполнительных органов виброустановок, например, виброплощадок, расчетным путем определяют местонахождение точек (узлов колебаний), расположенных, в зависимости от физических свойств исполнительного органа, на его поверхности или вне этой поверхности, но жестко с нею связанных, в которых суммарное значение какого-либо характеристического параметра вибрационного поля (амплитуда, частота, кинематические характеристики линейных или угловых колебаний) равно нулю, затем относительно узлов колебаний определяют значения вибрационных характеристик в заданных точках поверхности исследуемого объекта; изменяя мощность на осуществление колебаний, меняют положение узла колебаний и таким образом вибрационную характеристику в заданной точке на поверхности исследуемого объекта; задавшись значением вибрационной характеристики в заданной точке поля, зная положение узла колебаний, определяют потребную величину расходуемой мощности.