Stanowisko badawcze serwonapędu hydraulicznego jako

Stanowisko badawcze serwonapędu hydraulicznego
jako wzbudnika drgań
Wzbudniki drgań znajdują zastosowanie przede
wszystkim w laboratoriach naukowych i przemysłowych
zajmujących się badaniami wytrzymałościowymi i
trwałościowymi nowo budowanych skomplikowanych
elementów i zespołów maszyn. Są stosowane tam, gdzie
wyznaczenie granicznych parametrów wytrzymałościowych i
trwałościowych konstrukcji tradycyjnymi metodami jest
bardzo uciążliwe lub całkowicie niemożliwe. Pozwalają one
również
na
fizyczną
weryfikację
parametrów
konstrukcyjnych wyznaczonych w procesie analizy
wytrzymałościowej
i
zmęczeniowej
metodami
symulacyjnymi np. MES.
Elektrohydrauliczne wzbudniki wykorzystuje się w badaniach
wymagających dużych sił obciążających oraz dużej precyzji.
Dzięki zastosowaniu serwozaworów oraz komputerowego
układu sterowania można realizować dowolne (w granicach
możliwości serwonapędu) sygnały wymuszające w zakresie
rodzaju sygnału, jego amplitudy i częstotliwości drgań. Sygnał
sterujący może mieć charakter okresowy, otrzymywany z
generatora funkcji, bądź losowy lub zarejestrowany podczas
pracy badanego urządzenia w warunkach eksploatacji.
Stanowisko znajdujące się w Laboratorium Hydrauliki i
Pneumatyki przystosowane jest do prowadzenia badań
wytrzymałościowych i zmęczenio wych elementów i węzłów
konstrukcji, symulacyjnych, tłumienia w materiałach
lepkosprężystych oraz wibroizolatorów. Tak szeroko widziane
możliwości
wzbudników
hydraulicznych
wymagają
serwonapędu przy użyciu modelowych rodzajów obciążenia.
Stanowisko do badania serwonapędu przedstawia zdjęcie
zamieszczone na rysunku 1, natomiast schemat układu
pomiarowego pokazano na rysunku 2. Elementem
wykonawczy to elektrohydrauliczny wzbudnik drgań,
5
3
8
6
7
9
10
A
U
2
A
C
4
1
Rys. 2. Schemat układu pomiarowego do badania serwonapędu
hydraulicznego, 1 komputer, 2-przetworniki A/D oraz D/A, 3przekształtnik napięcie-prąd, 4-wzmacniacze zewnętrzne, 5-układ
modelowego obciążenia, 6-siłownik, 7-serwozawór, 8-czujnik
siły, 9-czujniki ciśnień, 10-czujnik przemieszczenia tłoczyska
siłownika
zamocowany na specjalnym fundamencie (Rys.3) Wzbudnik
składa się z siłownika dwustronnego działania 6, którego tłok
Rys. 3. Fundament serwonapędu: l - blok
fundamentowy, 2 - żelbetowa skrzynia osłaniająca, 3
-sprężyna wibroizolatora, 4 - prowadnica cierna, 5 –
serwonapęd hydrauliczny
Rys .1 Stanowisko do badania serwonapędu
hydraulicznego
poszukiwania odpowiedzi na, wiele pytań z zakresu konstrukcji
siłowników, doboru parametrów toru hydraulicznego oraz
doboru optymalnego układu regulacji nadążnej. Odpowiedzi te
można uzyskać prowadząc ba dania laboratoryjne samego
prowadzony jest w dwóch łożyskach hydrostatycznych oraz
serwozaworu 7, sterującego za pośrednictwem przekształtnika
3 dopływem oleju do komór siłownika. Układ pomiarowy
składa się z czujników rejestrujących: przemieszczenia tłoka
siłownika 10, ciśnienia w komorach siłownika 9, oraz wartości
siły 8 obciążającej konstrukcję 5. Sygnały z czujników
rejestrowane są za pośrednictwem wzmacniaczy 4 oraz karty
pomiarowej 2 do komputera 1. Jednocześnie wszystkie czujniki
mogą
służyć
do
sterowania
całym
układem.
Elektrohydrauliczny wzbudnik drgań zamocowany jest na
fundamencie zabezpieczającym przed przekazywaniem drgań
do otoczenia. Jego konstrukcję przedstawiono na rysunku 3.
Blok fundamentowy l, o masie 8,6 tony, posiada w narożach
cztery wsporniki pod wibroizolatory 3. Sprężyny
wibroizolatorów oparte są na czterech żelbetowych cokołach
skrzyni osłaniającej 2. Na ścianach pionowych bloku
fundamentowego 1 zamocowano cztery prowadnice cierne 4
zabezpieczające przed wystąpieniem drgań obustronnie
zmiennych (wahadłowych). Każda prowadnica złożona jest z
metalowej płyty prowadzącej oraz gumowego elementu
ciernego.
Przykładowe odpowiedzi serwonapędu na zadane sygnały
wymuszające zarejestrowane podczas badań pokazano na
rysunkach 4-6.
120
p [bar]
80
40
0
-40
20
40
60
80
1 00
t [ms]
Rys. 4 Rozkład ciśnień w komorach siłownika po
wymuszeniu skokiem jednostkowym
120
F [daN]
80
40
0
-4 0
0
400
80 0
1200
16 00
2000
t [ms]
Rys. 4 P rzebieg siły zrealizowanej przez tłok po
wymuszeniu skokiem jednostkowym
150
F [daN]
100
50
0
-50
-100
-150
0
20
40
60
t [ms]
80
100
Rys. 6 P rzebieg siły zrealizowanej przez tłok po
wymuszeniu sygnałem sinusoidalnym