Control of gaps in technical structures during ground vibration testing

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 23 No. 2 2021 41 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Величины таких зазоров обычно нормируются . Другой вид – люфты , возникающие в процессе эксплуатации . Поскольку нормированные за - зоры увеличиваются , как правило , в процессе эксплуатации , то оба этих вида могут привести к повышенной нагруженности и износу деталей , изменению динамических характеристик и ухуд - шению технического состояния изделий . Поэто - му зазоры , конечно же , контролируются . Так как большинство технических изделий подвергается вибрационным испытаниям ( прочностным , мо - дальным , испытаниям на виброустойчивость ), то представляется целесообразной разработка мето - дики диагностики зазоров в этих испытаниях . Техническая вибродиагностика машинного оборудования нашла широкое распространение в машиностроении для контроля механических передач , соединительных муфт и подшипников [1–5]. Эти вращающиеся элементы машин при наличии дисбалансов , люфтов , несоосности и изгибов валов генерируют механические колеба - ния . Колебания , регистрируемые на корпусных деталях машин как вибрации , содержат инфор - мацию о динамических процессах , которые про - исходят в работающей машине . Из этого объема информации необходимо выделить такие дан - ные , на основании которых можно идентифици - ровать дефекты машин и отслеживать развитие этих дефектов [6–8]. Методы вибродиагностики технических из - делий по результатам испытаний разделятся на три группы . К первой из групп относятся ме - тоды обнаружения дефектов по изменению па - раметров собственных тонов колебаний [9–15]. Необходимо отметить , что нередко даже отно - сительно большие повреждения слабо сказыва - ются на изменении основных модальных пара - метров : частот и форм собственных колебаний . Более того , однозначная идентификация дефекта затруднена тем , что модальные параметры явля - ются интегральными характеристиками , а рас - положение и величина дефекта – дифференци - альными [16]. Методы контроля дефектов по параметрам распространения упругих волн образуют вторую группу [17–21]. Но неоднородности конструк - ции в виде отверстий и вырезов осложняют ис - пользование этих методов . Если в техническом изделии , проектные ха - рактеристики которого соответствуют линейной динамической системе , возникают суб - и супер - гармонические резонансы , искажения фазовых и других видов портретов колебаний , например фигур Лиссажу , то методы обнаружения дефек - тов по этим признакам можно отнести к третьей группе [22–30]. Как показано в работе [29], для обнаружения и оценки величины зазоров в узлах проводки управления отклоняемыми поверхностями само - летов могут быть использованы нелинейные ис - кажения портретов колебаний , которые опреде - ляются в модальных испытаниях . Целью данной работы является создание методики контроля зазоров в технических изделиях по искажениям портретов вынужденных колебаний в процессе любых вибрационных испытаний . Для дости - жения поставленной цели была разработана и введена в программное обеспечение управления испытаниями подпрограмма анализа портретов колебаний . Разработан также способ поэтапно - го выявления всех зазоров в объекте испытаний , которые приводят к искажениям портретов коле - баний . Это позволяет не только идентифициро - вать зазоры , но и оценивать их величины . Методика исследований Диагностирование зазоров в технических изделиях по искажениям портретов колебаний аналогично диагностированию трещин [30]. Создаваемые с помощью источников гармони - ческих вибраций установившиеся вынужденные колебания изделий регистрируются датчиками ускорений . Эти датчики размещаются вблизи подвижных соединений и мест стыковки или крепления агрегатов и оборудования . Сигналы с датчиков представляются в виде портретов коле - баний , для построения которых использовалась вертикальная развертка , пропорциональная сиг - налу датчика . При этом горизонтальной разверт - кой являлась первая гармоника сигнала , сдвину - тая по фазе на π /2. Для линейной динамической системы эти портреты являются окружностями . При соударении элементов конструкции в зазо - рах происходит нелинейное искажение портре - тов колебаний ( рис . 1, здесь и далее на рисунках : n – сигнал акселерометра , n 1 – первая гармоника ускорения , сдвинутая по фазе на π /2). В качестве характеристики искажений был введен параметр Ψ , который есть абсолютный максимум остатка