УЧЕБНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ РАДИАЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКИ

Полезная модель относится к средствам обучения и может быть использована в учебном процессе для демонстрации радиальных колебаний цилиндрической оболочки.
Известна учебная установка для изучения колебаний диска, содержащая груз, вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, груз выполнен в виде металлического диска с постоянными толщиной и радиусом, неподвижно закрепленного на штоке, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлены кольцевой нагревательный элемент и вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний представляет собой песочные фигуры, образованные из тонкого слоя сухого песка на лицевой поверхности диска (Патент РФ на полезную модель №167940, 2017).
Наиболее близким по технической сущности решением является учебная установка для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки, содержащая металлический груз с постоянными толщиной и радиусом, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлен вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, металлический груз выполнен в виде цилиндрической оболочки, жестко защемленной по краям в опорах, неподвижно закрепленных на основании, средство регистрации параметров колебаний, состоящее из осциллографа, частотомера, звукового генератора и вибропреобразователя, представляющего собой чувствительный элемент, состоящий из пьезоэлемента и инерционной массы, скрепленных клеем, помещенный в корпус с крышкой, а одна из опор снабжена штуцером, соединенным трубопроводом с системой наддува (Патент РФ на полезную модель №185091, 2018).
Недостатком прототипа является невозможность исследовать влияние изменения продольного напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки на частоты ее собственных радиальных колебаний.
Задачей полезной модели является расширение наглядных возможностей при изучении особенностей динамического поведения цилиндрической оболочки, за счет исследования влияния продольного напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки на частоты ее собственных радиальных колебаний.
Техническим результатом является возможность визуализации динамического поведения цилиндрической оболочки, которая испытывает радиальные колебания, а также влияние на частоты собственных колебаний продольного напряженно-деформированного состояния оболочки и способов ухода от опасных резонансных режимов колебаний.
Сущность полезной модели заключается в том, что в учебной установке для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки, содержащей металлический груз с постоянными толщиной и радиусом, жестко защемленной по краям в опорах, неподвижно закрепленных на основании, с нижней стороны, около края которого с зазором, установлен вибровозбудитель, средство регистрации параметров колебаний, штуцер, соединенный трубопроводом с системой наддува, она снабжена приспособлениями для регулирования продольного напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки, установленными в его продольной горизонтальной плоскости симметрии и прикрепленными к опорам, каждое приспособление выполнено в виде двух тяг, один конец которой закреплен на опоре, другой с резьбой, связанных между собой муфтой.
Новизна заключается в том, что она снабжена приспособлениями для регулирования продольного напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки, установленными в его продольной горизонтальной плоскости симметрии и прикрепленными к опорам, каждое приспособление выполнено в виде двух тяг, один конец которой закреплен на опоре, другой с резьбой, связанных между собой муфтой.
Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области и смежных областях позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявленном устройстве.
На фиг. 1 изображен общий вид учебной установки.
Учебная установка для изучения радиальных колебаний цилиндрической оболочки содержит металлическую цилиндрическую оболочку 1 постоянной толщины и радиуса, жестко защемленную по краям в опорах 2 и 3, неподвижно закрепленных на основании 4. На основании 4, с нижней стороны оболочки 1, около края с зазором, установлен вибровозбудитель 5: Наддув цилиндрической оболочки 1 осуществляется через штуцер от системы наддува. Средство регистрации параметров колебаний включает в себя вибропреобразователь 6 и систему измерения.
В продольной горизонтальной плоскости симметрии к опорам 2 и 3 прикреплены приспособления 7 для регулирования продольного напряженно-деформированного состояния цилиндрической оболочки 1. Каждое приспособление 7 выполнено в виде двух тяг 8, один конец которой закреплен на опоре 2 или 3, другой с резьбой входит в муфту 9.
Демонстрация колебаний радиальных колебаний цилиндрической оболочки 1 на учебной установке производится следующим образом.
Переменный ток поступает в вибровозбудитель 5, который, в свою очередь, заставляет цилиндрическую оболочку 1 совершать вынужденные радиальные колебания. Резонанса колебаний цилиндрической оболочки 1 можно добиться путем плавного изменения частот вибровозбудителя 5, подаваемой системой нагружения. Для регистрации колебаний цилиндрической оболочки 1 к ней необходимо приложить вибропреобразователь 6, перемещая его вдоль образующей оболочки 1 и в поперечном направлении, связанный с системой измерения.
Для исследования влияния наддува оболочки 1 внутренним избыточным давлением добиваются произвольного резонансного режима.
Вращая муфту 9, за счет изменения длины тяг 8 растягивают или сжимают цилиндрическую оболочку 1 относительно опор 2 и 3, изменяя ее частоту собственных радиальных колебаний, демонстрируя возможности ухода от опасных резонансных режимов колебаний.
Предлагаемая учебная установка позволяет доходчиво и наглядно показать особенности динамического поведения цилиндрической оболочки, которая испытывает радиальные колебания, а также влияние на частоты собственных колебаний продольного напряженно-деформированного состояния оболочки и способов ухода от опасных резонансных режимов колебаний.