Динамика чувствительных элементов пороговых устройств автоматики. Учебное издание

Необходимо отметить, что представленные результаты расчетов получены в диапазоне частот колебаний от 500 до 20000 Гц, хотя считается, что элементы реальных конструкций движущихся объектов с установленными на них датчиками колеблются с частотами до 5000 Гц, поэтому современные вибростенды, как правило, позволяют нагружать датчики виброускорениями с большими амплитудами также до 5000 Гц.

Тем не менее результаты расчетов, полученные с помощью уравнений (4.31) и (4.42), несомненно, могут представлять как научный, так и практический интерес, поскольку позволяют оценить устойчивость пороговых датчиков инерционного типа в составе движущихся объектов к вибрационным нагрузкам, имеющим достаточно широкие параметры, которые могут реализоваться в реальных условиях их эксплуатации.

91

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пороговые устройства автоматики (а именно пороговые датчики инерционного типа) широко применяются для контроля за изменением параметровдвижения движущихся объектов.

Основным достоинством пороговых датчиков инерционного типа является их конструктивная простота, так как их чувствительным элементом является инерционное тело, обладающее определенной массой, подвешенное на упругом элементе и этим же упругим элементом поджатое с некоторым начальным усилием к опорной поверхности.

Несмотря на конструктивную простоту, поведение чувствительных элементов пороговых датчиков инерционного типа может рассматриваться как поведение существенно нелинейных динамических систем, так как силовые характеристики упругих элементов датчиков имеют в начальном положении чувствительных элементов излом. Поэтому построение динамических моделей пороговых датчиков инерционного типа и исследование реакции их чувствительных элементов при силовом и кинематическом возмущениях представляет как научный, так и практический интерес.

К настоящему времени были построены динамические модели пороговых датчиков инерционного типа с упругими элементами положительной жесткости при силовом и при кинематическом возмущениях, соответствующих разгону корпуса датчика. Описания данных моделей изложены в различных источниках, поэтому одной из основных целей данной работы являлось сведéние принципов построения динамических моделей пороговых датчиков инерционного типа в одном источнике. Кроме того, в данном издании изложены принципы построения динамических моделей пороговых дат-

92

чиков инерционного типа с упругими элементами отрицательной жесткости.

Построенные динамические модели пороговых датчиков инерционного типа позволят проводить расчеты реакции их чувствительных элементов при различных видах нагружения как на этапе проектирования датчиков, так и при определении параметров движения движущихся объектов в натурных испытаниях. Полученные динамические модели позволят проводить также вычислительные эксперименты.

Построены скелетные кривые для пороговых датчиков инерционного типа с упругими элементами положительной и отрицательной жесткости, представляющие собой кривые, к которым приближаются ветви амлитудно-частотной характеристики при стремлении к нулю вынуждающей силы в рассматриваемых нелинейных динамических системах без демпфирования. Анализ построенной скелетной кривой для нелинейной консервативной системы с упругими элементами отрицательной жесткости показал, что данная система не является резонансной в отличие от систем с упругими элементами положительной жесткости, поэтому отсутствуют частоты, при которых перемещения инерционного элемента стремятся к бесконечно большим значениям.

Получены и представлены аналитические зависимости для оценки величины перемещений чувствительных элементов пороговых датчиков инерционного типа с упругими элементами положительной и отрицательной жесткости при действии вибрационных нагрузок. Данные зависимости позволяют получить амплитуды и частоты синусоидальных ускорений, при которых датчики сохраняют свою устойчивость.

Таким образом, изложенный в данном издании материал может быть полезен как разработчикам пороговых датчиков инерционного типа на этапе их проектирования, так и специалистам, которые занимаются расчетами и исследованиями поведения чувствительных элементов датчиков при их применении в составе движущихся объектов.

93

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Иориш Ю. И. Виброметрия. – М.: ГНТИ, 1963.

2.Раевский Н. П. Методы экспериментального исследования механических параметров машин. – М.: АН СССР, 1952.

3.Бабкин А. В., Велданов В. А., Грязнов Е. Ф. и др.

Средства поражения и боеприпасы / Под общ. ред. В. В. Селиванова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008.

4.Гуляев В. И., Баженов В. А., Попов С. Л. Прикладные задачи теории нелинейных колебаний механических систем. – М.: Высшая школа, 1989.

5.Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. – М.: Наука, 1974.

6.Андреева Л. Е. Упругие элементы приборов. – М.: Машиностроение, 1980.

7.Гутер Р. С., Янпольский А. Р. Дифференциальные уравнения. – М.: Высшая школа, 1976.

6

Учебное издание

Липатов Олег Федорович

Динамика чувствительных элементов пороговых устройств автоматики

Компьютерная подготовка оригинала-макета Ю. Н. Генеральская

Корректор Н. Ю. Зимакова

Подписано в печать 10.02.2023 Печать офсетная Формат 60×84/16 Заказ 2347-2022 Тираж 200 экз.

Уч.-изд. л. ~ 4,7 Усл. печ. л. ~ 5,6

Отпечатано в ИПЦ ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» 607188, г. Саров Нижегородской обл., ул. Силкина, 23

6