Вибростенд для изучения методов защиты от вибраций

Полезная модель относится к электродинамическим вибростендам и может быть использована в учебном процессе для исследования влияния жесткости системы плоскостного типа на характер вибрации в условиях внешних вибрационных воздействий.
Из предшествующего уровня техники известен вибростенд [Патент РФ ПМ №183940, G01M 7/06. Вибростенд для изучения методов защиты от вибраций // Булкин В.В., Аверьянов Д.С., Царев Р.А. Опубл.: 09.10.2018, Бюл. №28.], включающий основание с установленными опорными узлами, в которых осуществляется фиксация испытуемой стальной пластины, причем конструкция опорных узлов обеспечивает жесткое защемление соответствующей стороны пластины, ее свободное опирание или отсутствие фиксации, закрепленный на основании под испытуемой пластиной электромагнит, подключенный к генератору низких частот, виброметр и соединенный с ним вибродатчик, закрепленный на поверхности испытуемой пластины.
Недостатком вибростенда является то, что отсутствует виброизоляция, исключающая или существенно затрудняющая передачу вибрации, формируемой при испытаниях пластины, через основание на лабораторный стол, а также от лабораторного стола, в случае наличия других источников вибраций в данной лаборатории или вблизи здания, к исследуемому элементу.
Во время учебного процесса возможно выполнение других видов лабораторно-практических или исследовательских работ, связанных или с прецизионными измерениями, что предусматривает исключение или снижение до приемлемого уровня внешних вибрационных воздействий, оказываемых на предмет контроля или контрольно-измерительное оборудование, или с использованием оборудования, являющегося источником вибраций, которые могут передаваться на рассматриваемый вибростенд и создавать дополнительные вибрации испытуемой пластины, внося искажения в характер изменения параметров вибрации.
Задача, на решение которой направлено заявленное устройство, заключается в обеспечении защиты внешних объектов лаборатории от вибраций, возникающих в вибростенде, обеспечении защиты исследуемой пластины от дополнительных вибраций, создаваемых внешним оборудованием.
Поставленная цель достигается за счет того, что в конструкцию вибростенда, включающего основание с установленными опорными узлами, в которых осуществляется фиксация испытуемой стальной пластины, причем конструкция опорных узлов обеспечивает жесткое защемление соответствующей стороны пластины, ее свободное опирание или отсутствие фиксации, закрепленный на основании под испытуемой пластиной электромагнит, подключенный к генератору низких частот, виброметр и соединенный с ним вибродатчик, закрепленный на поверхности испытуемой пластины, дополнительно включены второе основание, опорные виброизоляторы и основные виброизоляторы, причем основные виброизоляторы установлены между основанием и вторым основанием, а опорные виброизоляторы установлены с нижней стороны второго основания.
Дополнительно, опорные узлы представляют собой две фиксирующие пластины, между которыми фиксируется испытуемая пластина, устанавливаемые на раму посредством резьбовой шпильки, закрепленной в основании, и отверстия в фиксирующих пластинах, при этом фиксирующие пластины на обращенных друг к другу поверхностях имеют два вида профиля, совместное использование которых позволяет обеспечить жесткое защемление или свободное опирание испытуемой пластины, причем крепление фиксирующих пластин осуществляется гайкой, наворачиваемой на резьбовую шпильку, а отсутствие фиксирующих пластин с какой-либо стороны испытуемой пластины обеспечивает свободное незафиксированное состояние данной стороны испытуемой пластины.
Дополнительно, испытуемая пластина выполнена из магнитного материал.
Дополнительно, испытуемая пластина выполнена из немагнитного материал, при этом крепление вибродатчика на испытуемую пластину осуществляется винтом из магнитного материала, а вибродатчик располагается над местом размещения электромагнита.
Дополнительно, испытуемая пластина выполнена из немагнитного материал, при этом на испытуемой пластине в районе, соответствующем месту установки электромагнита, закрепляется элемент из магнитного материала.
Дополнительно, элемент из магнитного материала выполнен в виде штока и является сердечником электромагнита.
Дополнительно, основные виброизоляторы могут состоять из нескольких виброизоляторов с разными весовыми и частотными характеристики.
На фиг. 1 представлена схема вибростенда, на фиг. 2 - опорные узлы. На фиг. 3 - показана установка вибродатчика на испытуемую пластину, на фиг. 4
- размещение на испытуемой пластине сердечника электромагнита, на фиг. 5
- показано размещение плоской металлической пластины на испытуемой пластине.
Вибростенд состоит из испытуемой пластины 1, генератора сигналов 2, электромагнита 3, основания 4, вибродатчика 5, виброметра 6, опорного узла 7, второго основания 8, основных виброизоляторов 9 и опорных виброизоляторов 10. Опорный узел 7 состоит из двух поворотных пластин 11, шпильки 12 и гайки 13. Шпилька 12 жестко зафиксирована в основании 4.
Вибродатчик 5 может быть закреплен на испытуемой пластине 1 винтом 14. Элемент из магнитного материала в виде сердечника 15 электромагнита 3 может закрепляться на испытуемой пластине 1 с помощью винта 16. На испытуемой пластине 1 дополнительно может размещаться элемент 17 из магнитного материала.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является обеспечение возможности исследования влияния жесткости системы плоскостного типа на характер вибрации в условиях учебного процесса с обеспечением защиты внешнего лабораторного оборудования от вибраций, создаваемых вибростендом, и защиты вибростенда от внешних вибраций, создаваемых другим лабораторным оборудованием.
В основу структуры стенда положен метод изменения жесткости конструкции исследуемого элемента.
Устройство работает следующим образом. Сигнал с генератора 2 подается на электромагнит 3, который формирует переменное электромагнитное поле, в зону действия которого попадает испытуемая пластина 1. Благодаря фиксации испытуемой пластины 1 в опорных узлах 7, установленных на основании 4, переменное электромагнитное поле обеспечивает вынужденные вибрационные колебания испытуемой пластины 1 с частотой работы генератора 2.
Установленный на пластине 1 вибродатчик 5 преобразует вибрационные колебания пластины 1 в электрический сигнал, который поступает на вход виброметра 6.
Форма пластин 11, входящих в опорные узлы 7, при повороте пластин на 180° (в горизонтальной плоскости), позволяет изменять условия закрепления испытуемой пластины 1. Например, при установке по варианту фиг.2,а обеспечивается зажатие испытуемой пластины 1 по всей плоскости края пластины, что моделирует вариант жесткого защемления. При установке по варианту фиг. 2, 6 обеспечивается зажатие испытуемой пластины 1 по всей длине края узкими выступами пластины 11, что моделирует более свободное состояние края пластины 1, обозначаемое как свободное опирание. В обоих вариантах пластины 11 устанавливаются на основание 4 с помощью шпильки 12, а фиксируют испытуемую пластину 1 в пластинах 11 посредством гайки 13.
При отсутствии закрепления по какой-либо из сторон испытуемой пластины 1 опорные пластины 11 на шпильку 12 (по этой стороне пластины 1) не устанавливаются.
В случае применения испытуемой пластины 1 из немагнитного материала вибродатчик 5 крепится на пластину 1 с помощью винта 14, выполненного из магнитного материала. Установка датчика 5 на пластину 1 производится в зоне над сердечником электромагнита 3. При создании электромагнитом 3 переменного электромагнитного поля в зоне его действия оказывается винт 14, что и приводит к колебаниям всей системы, состоящей из пластины 1, вибродатчика 5 и винта 14.
При закреплении сердечника 15 электромагнита 3 на испытуемой пластине 1 его фиксация осуществляется винтом 16. Расположение сердечника 15 должно строго соответствовать расположению электромагнита 3 на основании 4, таким образом, чтобы при установке испытуемой пластины 1 в опорных узлах 7 сердечник 15 входил внутрь электромагнита 3 и мог совершать возвратно-поступательные движения без трения о внутренние стенки отверстия катушки электромагнита.
Также в случае использования испытуемой пластины 1 из немагнитного материала, функции элемента, обеспечивающего колебания пластины 1, может выполнять небольшая пластина 17, выполненная из магнитного материала, закрепленная на пластине 1 таким образом, чтобы она находилась над сердечником электромагнита 3.
Изменение амплитуды и частоты вибрации испытуемой пластины 1 осуществляют изменением амплитуды и частоты сигнала на выходе генератора сигналов 2.
Оценку изменения параметров вибрации испытуемой пластины 1 при различных вариантах фиксации ее в опорных узлах 7 осуществляют по показаниям виброметра 6.
Источники информации
1. Патент РФ ПМ №183940, G01M 7/06. Вибростенд для изучения методов защиты от вибраций // Булкин В.В., Аверьянов Д.С., Царев Р.А. Опубл.: 09.10.2018, Бюл. №28.