Сравнение механических характеристик конических адаптеров, выполненных из разных материалов

Испытания ракетно-космической техники

УДК 629.78.018

П. З. Алюкаев, В. Б. Дрыжак, Е. А. Лысенко, Д. А. Маринин, Н. В. Матюха

ОАО «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнева», Россия, Железногорск

СРАВНЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНИЧЕСКИХ АДАПТЕРОВ, ВЫПОЛНЕННЫХ ИЗ РАЗНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Представлены результаты сравнения механических характеристик конических адаптеров, выполненных из разных материалов.

С целью сравнения механических характеристик адаптеров конических (АК), выполненных из материалов М551 и М46.Т, были проведены модальные испытания методами модального анализа [1]. Задачей испытаний являлось определение низших собственных частот колебаний конических адаптеров в идентичных испытательных схемах.

Для определения низших собственных частот колебаний были проведены следующие модальные испытания АК:

- возбуждение в конструкции переходных процессов с измерением силы входного воздействия и регистрации отклика в точках конструкции на поверхности АК;

- точная отстройка частоты выделенной формы по условию достижения ортогональности фазы синусоидального вынуждающего воздействия и отклика конструкции;

- возбуждение конструкции на определенной ранее резонансной частоте с регистрацией затухающих колебаний.

Конические адаптеры были жестко закреплены по нижнему шпангоуту. На верхний шпангоут была установлена и закреплена аналогично штатному закреплению эталонная масса. Для проведения измерения отклика конструкции применялись пьезоэлектрические акселерометры.

Для возбуждения в конструкциях переходных процессов использовался модальный молоток. Регистрация информации с датчиков производилась цифровой системой регистрации. В процессе испытаний вычислялись передаточные функции отклика конструкции в точках измерения относительно сигнала возбуждения, которые осреднялись по результатам пяти ударов. После проведения испытаний осреднен-ные передаточные функции были проанализированы с помощью пакета ЬМ8 ТеБ1ЬаЬ по методу Ро1уМАХ.

Для определения узкого диапазона частот, в котором находится резонансная частота, был проведен предварительный обзор мод методом возбуждения в конструкции синусоидальных колебаний в диапазоне частот 10... 30 Гц со скоростью сканирования 0,05 окт/мин. Для получения более точных характеристик резонансной частоты выполнялось сканирование со скоростью 0,01 окт/мин в области обнаруженной первой формы колебаний. Сканирование продолжалось до наступления условия ортогональности фазы вынуждающего воздействия и отклика конструкции.

Для определения модальных характеристик по свободным затухающим колебаниям в объекте испытаний возбуждалась синусоидальная вибрация на частоте фазового резонанса, установленной с помощью метода точной отстройки частоты. После наступления установившихся колебаний сигнал нагружения отключался и регистрировался затухающий переходный процесс, затем был аппроксимирован синусоидальной кривой, убывающей по экспоненциальному закону.

В результате проведенных испытаний были определены низшие частоты колебаний АК, выполненных из материалов M55J и M46J, при их закреплении на жестком основании за нижний шпангоут (см. таблицу).

Анализ данных таблицы показывает, что разница между низшими частотами рассматриваемых конических адаптеров лежит в диапазоне от 0,75 до 0,88 Гц. Таким образом, можно сделать вывод о том, что адаптер из материала M55J является более жестким, чем адаптер из материала M46J.

Библиографическая ссылка

1. Haylen W., Lemmens S., Sas P. Modal Analysis Theory and Testing / Katholieke Univ. Leuven. Flanders, Belgium, 1997.

Результаты модальных испытаний конических адаптеров

Испытания Частота, Гц

Материал M55J Материал M46J

Возбуждение переходных процессов 16,59 15,71

Точная отстройка 16,26 15,51

Затухающие колебания 16,32 15,55

Решетневс^ие чтения

P. Alyukaev, V. Drizak, E. Lisenko, D. Marinin, N. Matuycha JSC «Academician M. F. Reshetnev «Information Satellite Systems», Russia, Zheleznogorsk

COMPARISON OF MECHANICAL CHARACTERISTICS OF THE CONIC ADAPTERS PRODUCED OF DIFFERENT MATERIALS

Results of comparison of mechanical characteristics of conic adapters produced of different materials are presented.

© Алюкаев П. З., Дрыжак В. Б., Лысенко Е. А., Маринин Д. А., Матюха Н. В., 2011

УДК 629.7.05

А. А. Васильцов, И. С. Костарев ОАО «Научно-производственный центр «Полюс», Россия, Томск

МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ-МАХОВИКА

Рассмотрен пример моделирования электродвигателя-маховика. Предложен метод, уточняющий результаты моделирования. Описана техническая реализация метода в виде оптимизации конструкции маховика.

При разработке электромеханических исполнительных устройств (ЭМУ), в частности электродвигателей-маховиков, предъявляются жесткие требования к уровню побочных возмущающих воздействий и диапазону частот, на котором эти воздействия не должны проявляться. Одним из способов контроля резонансных частот на стадии проектирования ЭМУ является использование метода механического анализа, в частности анализа собственных частот устройства с помощью модуля СOSMOS программы SoHdWorks. Такое исследование позволяет выявить резонансные частоты ЭМУ и после варьирования его конструкции смещать эти частоты из рабочей зоны, определенной в техническом задании.

В качестве примера рассмотрим моделирование электродвигателя-маховика (рис. 1).

Рис. 1. Маховик

Первая резонансная частота маховика на рис. 1 равна 86 Гц, что в переводе в угловую скорость составляет 5 400 об/мин. Изменим конструкцию маховика, усилив его в области крепления вала и диска, и проведем повторный расчет, сместив резонансную частоту до 111 Гц, т. е. до 6 900 об/мин (рис. 2).

Однако статическое моделирование маховика справедливо только для идеального случая и не отра-

жает реальной картины. Для более точного моделирования предложен метод, учитывающий такие особенности конструкции, как дисбаланс, скорость вращения и ускорение маховика, зазоры в шарикоподшипниках (рис. 3). Это значительно усложняет расчет, но позволяет более точно приблизиться к действительной резонансной частоте.

Рис. 2. Модифицированный маховик

Рис. 3. Модифицированный маховик с учетом дисбаланса, зазоров и вращения

Значение первой резонансной частоты маховика, представленного на рис. 3, понизилось по сравнению со вторым вариантом маховика (см. рис. 2) на 15 Гц.