УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОДОЛЬНО-ПОПЕРЕЧНЫХ КОЛЕБАНИЙ БАЛКИ

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к устройствам для исследования продольных и поперечных колебаний валопроводов судов.
Известна установка ДПМ-УД-3 для изучения динамической устойчивости балки при действии периодической продольной силы (см. www.mgtu-sistema.ru/…/1099566959/1099566959.php).
Основным элементом установки является балка прямоугольного поперечного сечения, шарнирно опертая по концам. Нижний торец балки может свободно перемещаться в осевом направлении. Переменная продольная сила P(t) в балке создается с помощью витой цилиндрической пружины, находящейся внутри стакана. Кинематическое возмущение пружины осуществляется с помощью толкателя и рычага, поворачивающегося вокруг неподвижной оси, и закрепленного на валу электродвигателя эксцентрика. Крутящий момент от электродвигателя передается через пальцевую муфту на вал эксцентрика.
Изменение частоты возмущающей силы осуществляется с помощью двух ручек на блоке питания: для грубой и тонкой регулировки частоты вращения электродвигателя.
К недостаткам данной установки можно отнести то, что параметры исследуемой балки постоянны и не позволяют исследовать поперечные колебания многоопорной балки под действием переменного изгибающего момента, что существенно снижает область использование установки.
Прототип предлагаемого устройства не выявлен.
Техническая задача - создание устройства для исследования продольно-поперечных колебаний многопролетной балки, применительно к валопроводам судов.
Технический результат - создание усовершенствованного устройства, позволяющего увеличить объем исследований.
Он достигается тем, что устройство имеет преобразователь частот, соединенный с асинхронным двигателем, подвижные опоры, меняющие точку приложения силы на диск балки, подвижную опору коромысла, установленную на направляющих.
На чертеже изображена предлагаемая установка (фиг.1). Она содержит балку 1 прямоугольного сечения, которая опирается на четыре опоры 2, раму 3, диск 4, асинхронный двигатель 5, на валу которого насажен кулачок 6, коромысло 7, пружину 8, нажимное устройство 9, опоры 10, направляющие 11 и преобразователь частот 12.
Принцип работы установки: При вращении асинхронного двигателя 5 кулачок 6, через коромысло 7 сжимает пружину 8, которая служит для возвратно-поступательного движения. В результате чего через нажимное устройство 9 на диск 4, который устанавливается на конце балки 1 передается переменная по величине сила.
F=F<sub>0</sub>+F<sub>α</sub>, где
(1)
0
α
F - постоянная составляющая силы, F - периодическая переменная составляющая силы, закон изменения которой близок к sin.
0
α
Величины F и F устанавливаются в зависимости от режима испытания. Частота изменения возбуждающей нагрузки регулируется изменением скорости вращения вала асинхронного двигателя, осуществляемая преобразователем частот 12.
При изменении расположения опоры 10 коромысла 7, которое перемещается по направляющим 11, изменяется нагрузка, действующая на диск 4.
Так как точка приложения силы F смещена относительно оси балки 1 на величину  (эксцентриситет), то на балку помимо продольной силы F действует переменный изгибающий момент.
В зависимости от задачи исследования можно изменять количество опор, которые в свою очередь могут менять свое положение: перемещаться по раме и изменять свою высоту.
В процессе проведения эксперимента можно менять параметры колеблющейся балки, диска и частоту возмущающей силы, что позволяет использовать установку для широкого круга задач.
Предложенное устройство, благодаря простоте своей конструкции, позволяет изучать продольные, поперечные и продольно-поперечные колебания многоопорной балки.