An electromagnetic method for frequency analysis of transverse vibrations of a beam.pdf Переход машиностроения к цифровым методам связан, в частности, с разработкой и внедрением теоретически обоснованных методов вибродиагностики различных конструкций при неразрушающем контроле. В связи с этим возникает проблема адекватного теоретического описания и создания экспериментального оборудования для исследований вибрационных процессов в различных конструкциях с учетом условий их закрепления [1-5]. Многие конструкционные элементы и детали, применяемые в машино- и приборостроении, имеют стержневую форму, поэтому актуальным является исследование поперечных вибраций стержневых конструкций. Обычно при вибродиагностике стержней используются магнитострикционные датчики [1], которые устанавливаются в определенных точках испытуемой конструкции. Они фиксируют характеристики колебаний только определенных точек, иногда этого недостаточно, чтобы сделать вывод о наличии или отсутствии дефекта конструкции. Кроме того, присоединение датчиков к конструкции изменяет ее инерционные и упругие свойства, что необходимо учитывать при расчете собственных частот. Возникает приоритетная идея бесконтактной вибродиагностики. Ее предлагается [2-5] решить за счет использования внешнего магнитного поля. Цель настояшего исследования заключается в теоретическом обосновании и экспериментальной проверке электромагнитного метода частотного анализа стержневых систем. Этот метод также можно использовать для экспериментального определения коэффициента внутреннего трения конкретных стержневых конструкций. Основное внимание уделяется теоретическому описанию поперечных колебаний консольного электропроводного стержня во внешнем магнитном поле. 1. Поперечные колебания консольного электропроводного стержня в магнитном поле В монографии [4] детально исследованы колебания двухопорного электропроводного стержня в магнитном поле. Амплитудные функции в этом случае являются синусоидальными, что облегчает математическую часть исследования. Установлено соответствие между частотами собственных поперечных колебаний стержня и частотами электрического сигнала, возникающего в цепи, замыкающей его концы. При этом обнаружены следующие особенности: Электромагнитный способ частотного анализа поперечных колебаний стержня 113 1) набор частот электрического сигнала зависит от ширины и расположения активного участка Az = z2 - z1, на котором действует внешнее магнитное поле; 2) выделяется группа собственных частот колебаний стержня, которые не отражаются в электрическом сигнале, то есть электромагнитное воздействие обладает селективным свойством; 3) магнитная сила, действующая на стержень, увеличивает фактор затухания свободных колебаний, поэтому в каждом частном случае необходимо сравнивать по величине механическую и электромагнитную диссипацию. /p2 - p2 = 84.8 c-1. Основной причиной механической диссипации при поперечных колебаниях металлического стержня является внутреннее трение, поэтому коэффициент р* можно достаточно точно определить из соотношения: в* ~ = 0,006 c. Pi Электромагнитный способ частотного анализа поперечных колебаний стержня 119 Таким образом, предложенный электромагнитный метод можно использовать для исследования явления внутреннего трения конкретных электропроводных материалов и сплавов. Заключение Полученные в настоящем исследовании результаты можно использовать для обоснования электромагнитного метода вибродиагностики. Его суть заключается в экспериментальном определении собственных частот поперечных колебаний детали, имеющей стержневую форму. Вначале определяется первая собственная частота эталонного образца, не имеющего дефектов. В ходе испытания деталей сравниваются их частоты с эталонной частотой. При наличии в детали трещин и других внутренних дефектов эти частоты заметно различаются. Достоинства этого метода: отсутствие разрушений образца, бесконтактный способ измерений, неизменяемость механических свойств образца в процессе испытаний. Эту же экспериментальную установку можно использовать для изучения внутренних свойств электропроводных материалов, в частности для определения внутреннего трения.

Скачать электронную версию публикации