RU220766U1 - PIEZOELECTRIC VIBRATION STAND FOR FATIGUE TESTING IN THE FREQUENCY RANGE 1-10 kHz - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к испытательно-измерительной технике и может быть использована при проведении усталостных испытаний рабочих лопаток газотурбинного двигателя (ГТД) и других объектов в резонансном режиме возбуждения при симметричном цикле нагружения в ручном или автоматизированном режиме работы. Пьезоэлектрический вибростенд, предназначенный для проведения усталостных испытаний, содержит генератор 1, усилитель мощности 2, позволяющий проводить испытания в определенном диапазоне частот за счет введения в схему контура, состоящего из дросселя 1, дросселя 2 и вибропреобразователя 3, что позволяет переключать режимы работы для проведения усталостных испытаний в определенном частотном диапазоне и устанавливать необходимое значение амплитуды колебаний (величины ускорения) на заданной частоте. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

The utility model relates to testing and measuring equipment and can be used when conducting fatigue tests of gas turbine engine (GTE) rotor blades and other objects in the resonant excitation mode under a symmetrical loading cycle in manual or automated operating mode. A piezoelectric vibration stand designed for fatigue testing contains a generator 1, a power amplifier 2, which allows testing in a certain frequency range by introducing into the circuit a circuit consisting of a choke 1, a choke 2 and a vibration transducer 3, which allows switching operating modes for carrying out fatigue tests. tests in a certain frequency range and set the required value of the oscillation amplitude (acceleration value) at a given frequency. 1 salary f-ly, 1 ill.

Description

Полезная модель относится к испытательно-измерительной технике и может быть использована при проведении усталостных испытаний рабочих лопаток газотурбинного двигателя (ГТД) и других объектов в резонансном режиме возбуждения при симметричном цикле нагружения в ручном или автоматизированном режиме работы.The utility model relates to testing and measuring equipment and can be used when conducting fatigue tests of gas turbine engine (GTE) rotor blades and other objects in the resonant excitation mode under a symmetrical loading cycle in manual or automated operating mode.

Установка для проведения усталостных испытаний с использованием вибростендов позволяет существенно снизить энергопотребление благодаря высокой механической добротности механической системы установки и высокому КПД усилителя мощности, а также в значительной мере автоматизировать проведение испытаний.An installation for carrying out fatigue tests using vibration stands can significantly reduce energy consumption due to the high mechanical quality factor of the mechanical system of the installation and the high efficiency of the power amplifier, as well as significantly automate the testing.

Известен вибростенд по SU 773966, содержащий возбудитель в виде кольцевых пьезоэлементов, виброплатформы, геометрические размеры которой выбраны определенным образом, что позволяет расширить динамический диапазон ускорений вибростенда. Однако при возможности проводить испытания при достаточно больших ускорениях, вибростенд работает только на одной частоте, равной резонансной частоте колебаний пьезоэлементов.A vibration stand according to SU 773966 is known, containing an exciter in the form of ring piezoelements, a vibration platform, the geometric dimensions of which are selected in a certain way, which allows expanding the dynamic range of accelerations of the shaker. However, if it is possible to carry out tests at sufficiently high accelerations, the vibration stand operates only at one frequency, equal to the resonant frequency of oscillations of the piezoelectric elements.

Недостатком данного изобретения является, то, что проведение испытаний возможно только на фиксированной частоте, что увеличивает время испытаний при необходимой перестройке частоты, которая связана с заменой частотозадающих элементов.The disadvantage of this invention is that testing is possible only at a fixed frequency, which increases the test time with the necessary frequency adjustment, which is associated with the replacement of frequency-setting elements.

Предложенный пьезоэлектрический вибростенд содержит собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементов цилиндрический возбудитель - вибропреобразователь, прикрепленный одним торцом к основанию, на которое устанавливаются испытываемые образцы, а другим к виброплатформе. Вибропреобразователь, жестко закреплен с основанием с помощью шпилек. Между пьезоэлементами размещены металлические пластины, к которым через усилитель мощности генератора подводится напряжение, а другая пара контактов от пьезоэлементов подключена к переключателям - дроссель 4, дроссель 5.The proposed piezoelectric vibration stand contains a cylindrical exciter assembled from individual ring piezoelements - a vibration transducer, attached with one end to the base on which the test samples are installed, and with the other to the vibration platform. The vibration transducer is rigidly fixed to the base using studs. Between the piezoelements there are metal plates, to which voltage is supplied through the generator power amplifier, and another pair of contacts from the piezoelements is connected to switches - inductor 4, inductor 5.

Технический результат, представленный данной полезной моделью, заключается в создании пьезоэлектрического вибростенда, предназначенного для проведения усталостных испытаний, содержащий генератор 1, усилитель мощности 2, позволяющий проводить испытания в определенном диапазоне частот за счет введения в схему контура, состоящий из дросселя 1, дросселя 2 и вибропреобразователя 3.The technical result presented by this utility model is to create a piezoelectric vibration stand designed for fatigue testing, containing a generator 1, a power amplifier 2, which allows testing in a certain frequency range by introducing into the circuit a circuit consisting of a choke 1, a choke 2 and vibration transducer 3.

На фиг.1 показана схема пьезоэлектрического вибростенда для усталостных испытаний, содержащий генератор 1, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а к усилителю мощности 2 параллельно подключены сигнальные выводы от вибропреобразователя 3, состоящего из двух секций, представляющего собой пакет из кольцевых пьезокерамических элементов, механически подключенных последовательно, а электрически параллельно, отличающийся тем, что выводы от вибропреобразователя подключены через дроссели 4 и 5 к выходу усилителя мощности, что позволяет переключать режимы работы для проведения усталостных испытаний в определенном частотном диапазоне, кроме того, дроссели могут быть разбиты на n-частей, что позволяет устанавливать необходимое значение амплитуды колебаний (величины ускорения) на заданной частоте.Figure 1 shows a diagram of a piezoelectric vibration test bench for fatigue testing, containing a generator 1, the output of which is connected to the input of a power amplifier, and signal leads from a vibration transducer 3, consisting of two sections, which is a package of ring piezoceramic elements, are connected in parallel to the power amplifier 2, mechanically connected in series, and electrically in parallel, characterized in that the outputs from the vibration transducer are connected through chokes 4 and 5 to the output of the power amplifier, which allows you to switch operating modes for fatigue testing in a certain frequency range, in addition, the chokes can be divided into n- parts, which allows you to set the required value of the oscillation amplitude (acceleration value) at a given frequency.

Значение резонансной частоты колебания лопаток при испытаниях составляет до 10 кГц. До проведения испытаний уже известно, что диапазон колебания лопаток составляет f₀±0,01 кГц, если разброс составляет больше этой величины, лопатки бракуются сразу. Поэтому необходимо, чтобы диапазон частот испытаний устанавливался с учетом диапазона колебаний лопаток. Одновременно с этим переключение дросселями решает проблему разброса по частоте лопаток, которая больше полосы пропускания LC-контура, где С - это емкость пьезокерамических элементов, a L -индуктивность дросселя.The value of the resonant vibration frequency of the blades during testing is up to 10 kHz. Before testing, it is already known that the range of vibration of the blades is f ₀ ±0.01 kHz; if the spread is greater than this value, the blades are rejected immediately. Therefore, it is necessary that the test frequency range be set taking into account the vibration range of the blades. At the same time, switching chokes solves the problem of blade frequency spread, which is greater than the bandwidth of the LC circuit, where C is the capacitance of the piezoceramic elements, and L is the inductance of the inductor.

Полезная модель работает следующим образом.The utility model works as follows.

При подаче переменного напряжения на вибропреобразователь от генератора через усилитель мощности, пьезоэлементы начинают возбуждаться в силу обратного пьезоэффекта. Эти возбуждения передаютсяWhen an alternating voltage is supplied to the vibration transducer from the generator through a power amplifier, the piezoelements begin to be excited due to the reverse piezoelectric effect. These excitations are transmitted

виброплатформе, центральная часть, которой жестко соединена с пьезоэлементами, резонансная частота возбуждения которых 40-80 кГц, при помощи стяжки. Виброплатформа начинает колебаться с частотой, совпадающей с резонансной частотой, равной резонансной частоте LC-контура, при этом диапазон проведения испытаний может быть например, от 1 до 2 кГц и от 8 до 10 кГц. Поэтому путем переключения частотного диапазона дросселями, возможно проведение испытаний без дополнительной перестройки стенда.vibration platform, the central part, which is rigidly connected to piezoelements, the resonant excitation frequency of which is 40-80 kHz, using a tie. The vibration platform begins to oscillate with a frequency coinciding with the resonant frequency equal to the resonant frequency of the LC circuit, and the test range can be, for example, from 1 to 2 kHz and from 8 to 10 kHz. Therefore, by switching the frequency range with chokes, it is possible to conduct tests without additional restructuring of the stand.

ЛитератураLiterature

1. SU 773966 «Пьезоэлектрический вибростенд»1. SU 773966 “Piezoelectric vibration stand”

Claims (2)

1. Пьезоэлектрический вибростенд для усталостных испытаний, содержащий генератор, выход которого подключен к входу усилителя мощности, а к усилителю мощности параллельно подключены сигнальные выводы от вибропреобразователя, состоящего из двух секций, представляющего собой пакет из кольцевых пьезокерамических элементов, механически подключенных последовательно, а электрически параллельно, отличающийся тем, что выводы от вибропреобразователя подключены через дроссели к выходу усилителя мощности.1. Piezoelectric vibration test stand for fatigue testing, containing a generator, the output of which is connected to the input of a power amplifier, and the signal pins from a vibration transducer consisting of two sections, which is a package of ring piezoceramic elements, mechanically connected in series and electrically connected in parallel, are connected to the power amplifier in parallel. , characterized in that the leads from the vibration transducer are connected through chokes to the output of the power amplifier. 2. Пьезоэлектрический вибростенд по п. 1, отличающийся тем, что дроссели разбиты на n-частей. 2. Piezoelectric vibration stand according to claim 1, characterized in that the chokes are divided into n-parts.

Images