CC BY
25Испытания ракетно-космической техники
ществующие контроллеры СИКОН ТС 1775, выполненные на базе микроконтроллеров TriCore SAC TC-1775, с тактовой частотой 40 МГц на современные контроллеры СИКОН-М, за основу процессорного модуля которых взят модуль Nano ETX express с тактовой частотой до 1 600 МГц.
Для увеличения пропускной способности интерфейса обмена данными между управляющими контроллерами предлагается заменить существующую промышленную ЛВС CANbus с пропускной способностью 500 Кбит/с на промышленную ЛВС Ethernet с использованием технологии резервных колец HIPER
Ring фирмы Hirschmann (Германия) со скоростью передачи 1 Гбит/с (URL: www.hirchmann.com).
Интеллектуальная автоматическая защита двигателя и стенда при огневых испытаниях ЖРД основана на применении нейросетевых технологий и анализе изменений вибраций двигателя в ходе его работы.
В настоящее время разработаны схемы для увеличения вычислительной мощности контроллерного оборудования и пропускной способности интерфейса обмена данными между управляющими контроллерами, ведутся работы по созданию интеллектуальной автоматической защиты двигателя и стенда.
S. V. Mukhin, A. V. Rebenkov Chemical plant - branch of the JSC«Krasnoyarsk Machine-building Plant», Russia, Podgorny
DEVELOPMENT PROSPECTS OF INFORMATION MEASURING AND MANAGEMENT SYSTEMS FOR LIQUID-PROPELLANT ENGINE TEST AT THE TEST BENCH OF CHEMICAL PLANT - BRANCH OF THE JSC«KRASNOYARSK MACHINE-BUILDING PLANT»
The report presents the information measuring management system for liquid-propellant engine test, and shows the problems come to light at its operation. The article considers the ways of the problem decision and development prospects of the system.
© Мухин С. В., Ребенков А. В., 2011
УДК 62-752(03)
Г. И. Расторгуев, А. И. Белоусов, В. В. Сингин Новосибирский государственный технический университет, Россия, Новосибирск
ВИБРАЦИОННЫЕ ИСПЫТАНИЯ И КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНЫЙ АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ
Рассмотрена методика предварительного анализа динамического поведения конструкций с использованием конечно-элементных и аналитических моделей при подготовке и проведении вибрационных испытаний. Представлены результаты нагружения консольно закрепленной балки и компонента зондового измерительного устройства и определения динамического модуля упругости электрощеток электродвигателя.
При проведении виброиспытаний выполняется оценка предполагаемых условий работы конструкции и определяются наиболее опасные виды нагрузок. В соответствии с этим составляется техническое задание, в котором указываются динамические характеристики объекта, которые необходимо определить и оптимизировать для повышения работоспособности конструкции.
При стендовых испытаниях очень важно учитывать то, что динамические характеристики системы «изделие совместно с креплением» зависят от вида ее закрепления: объект может располагаться непосредственно на платформе вибростенда либо находиться на отдельном креплении, при этом нагрузка передается с помощью жесткой тяги.
При планировании программы испытаний и проектировании креплений конструкции на испытательном оборудовании целесообразно построить математическую модель для предварительной оценки динамических характеристик системы «изделие совместно
с креплением» до этапа производства, что позволяет значительно сэкономить время и ресурсы.
В качестве примера рассмотрим:
- отработку методики и выявление особенностей проведения вибрационных испытаний и конечно-элементного анализа при исследовании динамических характеристик консольно закрепленной балки;
- проведение вибропрочностных испытаний и конечно-элементного моделирования динамического поведения компонента зондового измерительного устройства;
- определение динамического модуля упругости электрощеток электродвигателя.
В процессе отработки методики и выявления особенностей вибрационных испытаний консольно закрепленной балки изучалось, как расположение испытываемого объекта на платформе вибростенда влияет на получаемые динамические характеристики. При несимметричном креплении объекта на платформу вибростенда передается момент, создаваемый конст-
2б3
Решетневскце чтения
рукцией, что приводит к появлению ложных резонансных частот. Для более корректной постановки эксперимента необходима динамическая балансировка системы. Динамические характеристики консольной балки с разными вариантами закрепления и расположением датчиков определялись на электродинамическом стенде. Для анализа и сравнения полученных экспериментальных данных построена конечно-элементная модель расчета собственных частот и форм свободных колебаний консольной балки [1].
Серия вибрационных испытаний компонента зон-дового измерительного устройства проводилась для тестирования его работоспособности. В процессе эксплуатации изделие подвергается значительным динамическим нагрузкам. Поэтому на этапе проектирования крепления компонента зондового измерительного устройства необходимо выявить возможные недостатки и повреждения конструкции при действующем уровне нагрузок. С этой целью составлена программа динамических испытаний, которая включает в себя поиск резонансных частот, воздействие синусоидальной и случайной нагрузок [2].
Вибрационные испытания проводились на электродинамическом вибростенде. При проектировании элементов крепления изделия на платформу вибростенда и первоначальной оценке его динамического поведения была разработана твердотельная конечно-элементная модель, выполнен динамический расчет и определены собственные частоты и формы колебаний системы «изделие совместно с креплением», а также распределение ускорений при ее вынужденном движении [3]. В результате были выбраны два вида крепления для проведения нагружения в направлении трех осей. В процессе вибрационных испытаний были получены и проанализированы резонансные кривые, которые помогли в создании оптимальной конструкции крепления изделия на платформу вибростенда. В дальнейшем эта конструкция будет учитываться при проектировании крепления компонента зондового устройства в реальной конструкции измерительной аппаратуры.
Динамический модуль упругости Ед электрощеток электродвигателя определялся при продольных колебаниях нагруженного образца по величине первой резонансной частоты колебаний. Испытания проводились согласно ГОСТ 16297-80 «Материалы звукоизоляционные и звукопоглощающие. Методы испытаний». Однако в данном стандарте методика испытаний описана для ограниченного ряда однородных материалов, то появилась необходимость в дополнительных исследованиях, поскольку материал, из которого изготовлены щетки, не представлен в этой методике и имеет неоднородную структуру. Измерения проводились на электродинамическом вибростенде. По результатам испытаний методика определения Ед была доработана; построена конечно-элементная модель для предварительной оценки величины Ед; проведено сравнение полученных значений Ед со значениями статического модуля упругости материала, определенными с помощью испытательной машины.
Таким образом, отработана методика использования конечно-элементного моделирования динамического поведения изделий при подготовке и проведении вибрационных испытаний, выявлены особенности, связанные с этим подходом, анализом полученных результатов и их интерпретацией.
Предложенная методика может применяться в аэрокосмической, авиационной, машиностроительной и других отраслях для проектирования, диагностики и контроля технических изделий.
Библиографические ссылки
1. Бабаков И. М. Теория колебаний. 4-е изд., испр. М. : Дрофа, 2004.
2. Дессинг О. Испытание конструкций. Ч. 1. Измерение механической подвижности / компания «Брюль и Къер». М., 1988.
3. Дессинг О. Испытание конструкций. Ч. 2. Анализ мод колебаний и моделирование / компания «Брюль и Къер». М., 1989.
G. I. Rastorguev, A. I. Belousov, V. V. Singin Novosibirsk State Technical University, Russia, Novosibirsk
VIBRATION TESTS AND FINITE ELEMENT ALALYSIS OF THE STRUCTURES
The work is devoted to finite element analysis approach to study the dynamic behavior of the structures. The results of simulations are used for vibration tests preparation and conduction. The following tasks are considered: simulations and vibration tests of measurement system component; the carbon collector's dynamic modulus of elasticity definition.
The range of application of the described methodology for diagnostic and vibration tests of the structures is: aerospace, aviation and other technical fields.
© Расторгуев Г. И., Белоусов А. И., Сингин В. В., 2011
