Файл: Попков, В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов.pdf

Обычно гибкость болта больше гибкости остальных элементов болтового соединения, поэтому формулу (1.36) можно представить в виде

Из уравнений (1.36) и (1.37) видно, что датчик фиксирует часть силы воздействия механизма на фундамент (величина ее зависит от соотношения между гибкостями всего узла болтового соединения и той его ветви, в которой установлен преобразователь) и силу, затрачиваемую на преодоление инерции связанных с датчиком эле­ ментов болтового соединения. В диапазоне до 5000 Гц влияние инер­ ционных сил на показания датчика можно не учитывать. Тогда связь между силами, действующими на датчик и фундамент, определяется только отношением упругих характеристик элементов болтового соединения. Датчик фиксирует при этом от 70 до 90% силы воздей­ ствия на фундамент.

Очевидно, постановка датчика силы под механизм (особенно под энергетические установки) сопряжена со значительными трудно­ стями. В связи с этим большой интерес представляет вариант уста­

В диапазоне частот до 5000 Гц вторым членом в уравнении (1.39) можно пренебречь. Датчик при этом фиксирует примерно одну де­ сятую часть усилия воздействия на фундамент.

Граничная частота, выше которой вторым членом уравнения можно пренебречь, в большой степени зависит от характеристик болта — наиболее податливого элемента соединения с наименьшей резонансной частотой. При установке пьезоэлектрического датчика под механизм характеристики болта оказывают гораздо меньшее влияние на показания датчика.

36

Гибкость и массу болта и датчика определяют по формулам

где Еф и йф — модуль Юнга материала, из которого изготовлен фундамент, и толщина полки фундамента.

При известной гибкости масса этих элементов определяется сле­ дующим образом:

При установке механизма на амортизаторы соотношения между

Q" и Q'nl вычисляют по следующим формулам:

— датчик расположен между лапой механизма и амортизатором

— датчик установлен между лапой механизма и крепежной гайкой болта

п _п Ci + С2 + С4 + С5 + Сш |

37

где Сш и тш— гибкость и масса шейки амортизатора.

р __ 4И -f- £)ш — dm ш

пЕш (В 2ш - й 2ш) ’

Измерение сил пьезоэлектрическим датчиком рассмотренной кон­ струкции производят аппаратурой, используемой для измерения виб­ рационных ускорений совместно с пьезоэлектрическим датчиком ускорений.

При измерении сил воздействия механизма на трубопроводы дат­ чик устанавливают во фланцевом болтовом соединении — под крепеж­ ную гайку болта, что исключает потерю герметичности.

Сила Q", действующая со стороны механизма на опоры или не­ опорные связи через п-е болтовое соединение, определяется по показаниям измерительного усилителя Я" по формуле

Xq — чувствительность датчика силы.

Определение чувствительности и снятие частотной характери­ стики датчика силы целесообразно проводить на электродинамическом стенде. Датчик устанавливают на совершающую гармонические колебания поверхность и нагружают массой т гр. Ускорение движе­

ния массы qTр измеряют контрольным преобразователем ускорений. Сила, действующая на датчик при калибровке,

Фэфф (® ) --- ^ гр 9гр . эфф (® )'

Чувствительность датчика усилий

где UQЭфф (со) — показание измерительного усилителя силы.

38

Резонансная частота датчика силы составляет обычно 40—50 кГц. Поэтому частотная характеристика его чувствительности линейна в звуковом диапазоне частот. Пьезоэлектрический модуль пластин из титаната бария зависит от действующего на них статического усилия (рис. 11). В процессе

груза передается на преобразователь. Если величина статических сил затягивания датчика при калибровке и в процессе измерений не равна, следует вносить поправку (см. график на рис. 1 1 ).

Пример. Определим поправку Дq к показаниям прибора—измерителя сил

воздействия механизма на опоры в диапазоне частот до 5000 Гц. Пьезоэлектриче­ ский датчик установлен в болтовом соеди­ нении, схема которого представлена на рис. 12. Размеры элементов болтового соединения:

= 8,8.

39