Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Диагностика дефектов органов управления самолетом по параметрам вибраций. Учебное пособие

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

06.09.2026

Размер:

2 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 23 / 83 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

трения пропорциональны скорости колебаний), или, иначе говоря, допускается условная линеаризация для определенного диапазона амплитуд колебаний. Отсюда следует требование обязательного определения зависимости собственной частоты от амплитуды колебаний в допустимом по условиям прочности диапазоне амплитуд. Это требование особенно актуально при испытаниях, например, органов управления, средств механизации крыла, шасси и

т. д. Динамические характеристики в этих случаях должны определяться в возможно более широком диапазоне амплитуд колебаний.

Фазовые портреты вынужденных колебаний отклоняемой поверхности строятся по сигналам датчиков, установленных на опорах. Поскольку смещения опор и конструкция органа управления могут быть такими, что сухое трение в опорах может иметь небольшую

величину, то в испытаниях необходимо тщательно исследовать уровни малых амплитуд колебаний отклоняемой поверхности.

Логарифмический декремент колебаний, характеризующий демпфирующие свойства конструкции, т. е. затухание колебаний, определяют в следующих предположениях:

 исследуемый тон колебаний хорошо выделен;

 силы демпфирования можно аппроксимировать силами вязкого

трения;

 демпфирование достаточно мало (далеко от критического).

При таких предположениях декремент колебаний – величина постоянная для данного тона колебаний.

Применяют четыре способа измерения логарифмического декремента колебаний.

А. По экспериментальной кривой свободных затухающих колебаний, полученной в результате выключения возбуждающих сил или импульсного воздействия на орган управления. При этом сигналы датчи ка необходимо подвергнуть цифровой фильтрации по методике, изложенной в [9]. Результаты такой обработки приведены на рис. 1.8.

Кривая затухающих колебаний разбивается на отдельные участки, на которых декремент практически можно считать неизменным, и используется формула

ln ,





где  – логарифмический декремент колебаний;

m – число периодов; / /2;

mt T t

 yk и y

km y km



– амплитуды колебаний в начале

k+m

и конце выбранного участка.

от ()/2

yyy

Затем строится зависимость 

 , где i – номер

ikkm



участка.

Рис. 1.8. Затухающие колебания органа управления

Если точки, соответствующие , лежат на прямой, параллельной оси x координат, то трение в исследуемой системе можно представить как вязкое трение. Если нет, то полученная зависимость декремента от амплитуды может служить оценкой близости демпфирующих сил реальной конструкции к линейному закону идеализированной системы с вязким трением.

Б. По той же кривой

затухающих колебаний, но с построением следующего графика: по оси ординат откладывают натуральные логарифмы амплитуд (ln y риодов

), по оси абсцисс – соответствующие им числа пе-

k+m

/2 .mt  Логарифмический декремент определяется танген-

сом угла  наклона касательной к этой кривой в соответствующей точке:  = tg .

В. По относительной ширине резонансной кривой



 



     – разность характерных частот амплитудной частот-

где



ной характеристики.

Значения 1 и 2 определяют в зависимости от используемых из-

меряемых величин: они равны абсциссам тех точек, где ординаты кривой АЧХ достигают (в долях от максимальной резонансной):

значения 0,707, если используется кривая



( ) (Re ) (Im ) ,yyy  или ()y , или ()y ;

значения 0,5, если используется кривая



Re ( )y 

экстремальных значений, если используется кривая



Re ( )y  , или Im ( )y 

Г. По частотному годографу, принимая за 



, или Im ( )y  , или Im ( )y ;



, или Re ( )y .

и 2 те частоты, при

которых получаются точки пересечения диаметра, перпендикулярного вектору резонансного колебания y, с окружностью годографа.

Для хорошо выделенного тона собственных колебаний все способы определения логарифмического декремента дают практически одинаковые результаты.

При определении логарифмического декремента могут быть полезны следующие указания.

1. Для увеличения точности результатов эксперимента запись зату-

хающих

колебаний желательно повторить, начиная ее с различного значения амплитуд, но с таким выбором масштаба, чтобы начальные амплитуды имели примерно одинаковый размер (соответствующим подбором коэффициента усиления).

2. В случае неудовлетворительного выделения тона собственных колебаний следует отдавать предпочтение частотному годографу, так как по его виду можно оценить степень различия между частотной характеристикой

исследуемого тона и характеристикой простейшей системы более наглядно, чем по резонансной кривой. Практически для этого требуется кривую годографа аппроксимировать окружностью, т. е. частотной характеристикой системы с одной степенью свободы, по которой и определять частоты 

и 2.

Годограф вообще может быть сложной кривой, но в окрестностях резонанса он представляет собой дугу окружности, длина которой зависит от разных причин, в частности от близости соседних тонов. Поэтому в ряде случаев значение 

может быть найдено более достовер-



но по разнице частот  вблизи резонанса по выражению









где



 

Imyy

3. Не следует вычислять логарифмический декремент по ширине

резонансной кривой при отсутствии доказательств удовлетворительного выделения тона, так как это может привести к значительной ошибке в его определении.

Безразмерный коэффициент рассеяния энергии, численно равный отношению рассеиваемой за цикл колебаний энергии к максимальной потенциальной энергии цикла, определяется как

по затухающим колебаниям отклоняемых поверхностей, так и (в случае линейных динамических систем) через логарифмический декремент колебаний.

1.8. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ИСПЫТАНИЙ

К работам по подготовке и проведению резонансных испытаний допускаются лица не моложе 18 лет, специально обученные для проведения данных работ, знающие общие правила и специализированные инструкции по технике безопасности, а также имеющие соответствующую группу допуска по электробезопасности.

Участники резонансных испытаний обязаны помнить, что работают с уникальными, дорогостоящими изделиями, и

бережно относиться как к объекту испытаний, так и к оборудованию. Непродуманные действия могут привести к непоправимым последствиям. Используемое при испытаниях оборудование и оснастка должны быть исправны, проверены и освидетельствованы. Леса и помосты изготавливаются по утвержденным в соответствующем порядке чертежам.

Работы на объекте испытаний, связанные с его обслуживанием,

установкой и

снятием оборудования с объекта испытаний, изменением положения агрегатов, выполняются бригадами по обслуживанию изделия.

Подъемно-транспортные работы с применением машин и механизмов должен проводить освидетельствованный персонал с непросроченным удостоверением.

Подключение электропитания оборудования к распределительным шкафам, колонкам, тележкам производится электриком подразделения предприятия, на котором проводятся испытания.

По окончании испытаний члены бригады обязаны отключить электропитание, а только затем приступить к упаковке оборудования.

2. КОНТРОЛЬ ДЕФЕКТОВ ОРГАНОВ УПРАВЛЕНИЯ САМОЛЕТОМ

2.1 КОНТРОЛЬ ЛЮФТОВ В МЕХАНИЧЕСКИХ ПРОВОДКАХ УПРАВЛЕНИЯ

2.1.1. ПОРЯДОК КОНТРОЛЯ ЛЮФТОВ

Рассматривается механическая проводка управления, представляющая собой систему качалок, последовательно соединенных тягами (рис. 2.1). Цепочка тяг и качалок соединяет отклоняемую поверхность либо с гидравлическим усилителем (бустером), либо с ручкой (штурвалом) управления. В последнем случае проводка управления называется безбустерной, а система управления самолетом – обратимой. В соединениях между тягами и качалками возникновения люфтов является снижение собственной частоты вращения органа управления по отношению к значению этой частоты, заложенной в конструкцию самолета для обеспечения требуемых аэроупругих характеристик.

По результатам резонансных испытаний определяются собственные частоты вращения отклоняемой поверхности. На рис. 2.2 показаны характерные зависимости собственной частоты ω органа управления люфтом в проводке от амплитуды А его колебаний. Кривые 1, 2 и 3 соответствуют проводкам управления с различной величиной статического усилия S в них, причем S

< S2 < S3. Характерное изменение соб-

ственной частоты системы – достаточно резкое уменьшение (до 10 % и более) с ростом силы, затем плавное возрастание – позволяет судить о наличии люфтов в проводке управления.

Статическое усилие в проводке управления горизонтально отклоняемых поверхностей зависит от балансировки органа управления. Для управления величиной этого усилия можно искусственно изменять

возможен люфт. Следствием

балансировку органа управления на время испытаний. Кроме того, как для горизонтально, так и для вертикально отклоняемых поверхностей статическое усилие может регулироваться с помощью электродинамического силовозбудителя.

Рис. 2.1. Механическая проводка управления самолетом:

1 – ручка (штурвал) управления; 2 – тяга; 3 – качалка

Рис. 2.2. Зависимости собственной частоты от амплитуды

Лабораторные экспериментальные исследования динамических характеристик проводок управления проводятся на стенде, пример которого показан на рис. 2.3. Исследуемая проводка управления 1 крепится к жесткому каркасу 2, вывешенному на амортизационных шнурах 3. Отклоняемая поверхность обычно заменяется массово-габаритным или

колебаний

массовым макетом 4. Жесткость зафиксированного штурвала или крепления бустера имитируется пружиной 5. Возбуждение колебаний производится электродинамическим силовозбудителем 6, а измерения – датчиками ускорения на тягах и качалках 7.

Рис. 2.3. Стенд для исследования динамических характеристик

проводок управления

а б

Рис. 2.4. Фигура Лиссажу системы без люфта (а) и с люфтом (б)

По сигналам датчиков ускорений, установленных на элементах

проводки управления, строятся фигуры Лиссажу. Искажения эллиптической формы фигур Лиссажу есть следствие наличия люфтов в соединениях между элементами проводки (рис. 2.4). На рисунке n – перегрузка, зафиксированная акселерометром; U = a sin рt – гармоника возбуждающей силы, а – амплитуда сигнала, р – частота сигнала.

Для оценки

величины люфта используется зависимость собствен-

ной частоты отклоняемой поверхности от амплитуды ее колебаний.

2.1.2. ВЫЯВЛЕНИЕ ДЕФЕКТНОЙ ПРОВОДКИ УПРАВЛЕНИЯ

По виду зависимостей, представленных на рис. 2.3, можно констатировать наличие люфтов в проводке управления в том случае, если статическое усилие относительно невелико и в проводке и опорах органа управления отсутствует сухое трение. В противном случае представленные зависимости могут не иметь характерного для системы с люфтом минимума (см. рис. 2.3, кривая

3). Поэтому для диагностирования люфтов датчики ускорений устанавливаются не только на отклоняемой поверхности органа управления, но и вблизи всех соединений проводки, в которых возможен люфт. О наличии люфтов можно судить по виду фигур Лиссажу, построенных по сигналам этих датчиков.

2.1.3. ВЫДЕЛЕНИЕ ДЕФЕКТНЫХ УЗЛОВ

По виду частотных характеристик отклоняемых поверхностей

(рис. 2.3) не представляется возможным диагностировать положение

дефектного узла в проводке управления. Местоположение люфта диагностируется с использованием сигналов датчиков ускорений, установленных на тягах проводки.

Для численного анализа искажений, которые вносят люфты в линейную систему, использовалось преобразование Фурье применительно к фигурам Лиссажу.

Произведем развертку фигуры Лиссажу по времени t и представим ее рядом Фурье:

() cos sin ,

nt A B

 





 



kt pkt

где

Ant dtk N



( ) cos , 0,1,..., ,



( )sin , 0,1,..., .

nt dt k N





pkt

Здесь p – частота вынужденных колебаний;

N – число измерений перегрузки за период колебаний Т.

Величина периода Т определяется по отклику в каждой точке. Количество членов ряда выбирается таким, чтобы в каждый момент времени ряд описывал искомую функцию с такой же точностью, с какой она измеряется в эксперименте. Затем выделяется

первая гармоника и вычитается из полного сигнала, а в остатке определяется абсолютный максимум искажений за период. Этот максимум относится к амплитуде первой гармоники, и величина отношения обозначена как ξ и характеризует искажения, вызванные люфтом. Выбор такого способа численной оценки искажений объясняется тем, что он позволяет косвенно оценить

силу удара в люфте, так как эта сила пропорциональна вели-

чине люфта.

Значения параметра ξ, вычисленные для всех узлов проводки

управления, позволяют выделить узлы, в которых люфты наибольшие.

2.1.4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЕЛИЧИН ЛЮФТОВ

Для определения величины люфта используются зависимости собственной частоты органа управления от амплитуды колебаний. Эту кривую необходимо перестроить в координатах частота–амплитуда.

На зависимости собственной частоты от амплитуды выделим две точки: точку, где начинает проявляться люфт, и точку, где частота перестает убывать. Обозначим амплитуды перемещений в этих точках соответственно через

А1 и А2. Если точка с амплитудой А1 явно не

определяется на графике, то следует использовать дополнительные данные, полученные от датчика вблизи дефектного узла. При малых значениях силы, когда люфт еще не проявляется, на соответствующей фигуре Лиссажу малы отклонения от правильной формы (рис. 2.5, а). Как только начинает проявляться люфт, на фигуре появляются характерные искажения (рис. 2.5, б), что точки с амплитудой А

позволяет определить положение

а б

Рис. 2.5. Фигура Лиссажу до (а) и в начале проявления люфта (б)

Амплитуда А водки, а А

– от величины люфта. Величина люфта вычисляется по эм-

зависит от статического поджатия в элементах про-

пирической формуле



 



где τ – отношение перемещения точки органа управления, в которой

установлен датчик, к перемещению дефектного узла (определяется кинематикой проводки управления).

Значение коэффициента k определяется по результатам экспериментальных исследований каждой конкретной системы управления. Формула удобна в том случае, когда предполагается контроль серии изделий одного типа.

Более общую формулу для оценки

величины люфта, которая не требует определения параметра k для каждой конкретной проводки управления, получим исходя из следующих допущений:

отклоняемая поверхность представляет собой колебательную си-



стему с одной степенью свободы, т. е. инерционные характеристики элементов проводки управления малы по сравнению с обобщенной массой органа управления;

вынужденные колебания вращения отклоняемой поверхности



под действием гармонической силы являются гармоническими;

в проводке управления присутствует статическое усилие, при



преодолении которого происходит мгновенное перемещение органа управления на величину люфта.

<<< < Предыдущая 1 23 / 83 4 5 6 7 8 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]