Присоединенных конструкциях

Определение динамических характеристик механических систем. Задачи акустической диагностики этого класса заключаются в нахождении на основе анализа акустических сигналов динамических характеристик элементов механических систем, в частности машинных и присоединенных конструкций, или характеристик их шумового или вибрационного поля. Одна задача этого класса рассматривается в главе 3: соотношения (3.31) и (3.36) представляют собой уравнения относительно неизвестной импульсной переходной функции или частотной характеристики линейной системы. Отметим также задачи, состоящие в определении на основе спектрально-корреляционного анализа вибрационных сигналов затухания в сложных инженерных конструкциях, коэффициентов отражения волн от препятствий, характеристик звукового излучения и др. [242]. Мы не будем подробно останавливаться на задачах этого класса. Многие из них непосредственно примыкают к задачам идентификации динамических систем и получили достаточное освещение в литературе [103, 242, 257, 336].

Понятие статистической связи между акустическими сигналами машин является одним из фундаментальных. Акустическое поле машины образуется путем наложения множества более простых акустических полей, обусловленных отдельными источниками звука внутри машины. Акустические сигналы различных точек поля оказываются поэтому статистически связанными, и эта связь зависит «ак от характера возбуждения звука в источниках, так и от свойств машинных и присоединенных конструкций. Анализ этой связи позволяет решить ряд практических задач при исследовании источников акустических сигналов машин и свойств опорных и присоединенных конструкций.

При наличии препятствий, отражений и вообще в неоднородных средах сигналы приходят в точку наблюдения многократно отраженными и искаженными по сравнению со своим первоначальным видом. Из-за чрезвычайной сложности машинных и присоединенных конструкций с точки зрения их акустического расчета обычно не удается теоретически определить необходимые времена запаздывания, а иногда это сделать нельзя принципиально. Поэтому для полного анализа акустических сигналов машин необходимо изучение его характеристик в широком диапазоне изменений задержек времени. Все характеристики, относящиеся к двум или нескольким реальным сигналам машин и механизмов (совместные распределения, линии регрессии, коэффициенты корреляции, дисперсии, корреляционные отношения), существенным образом зависят от задержек времени.

ляции спадает пропорционально Q7 * , так что при добротности Qr = 100 он равен всего 0,25. Отметим, что для типичных машинных и присоединенных конструкций добротность равна Q = 10 ~ 100.

Гребенчатая характеристика (см. рис. 3.19) — одна из наиболее распространенных частотных характеристик машинных, фундаментных и присоединенных конструкций. Такие частотные характеристики имеют, например, решетчатые и вообще периодические конструкции. В главе 6 будет показано, что распространение волн по таким конструкциям характеризуется наличием

В этом параграфе описан метод определения вкладов нескольких работающих машин в вибрационное поле присоединенных конструкций, когда ни один из источников не может работать автономно [58]. В этом случае, как это следует из результатов предыдущего параграфа, необходимы дополнительные сведения относительно частотных характеристик рассматриваемой системы. На практике трудно делать какие-либо достоверные оценки этих величин на отдельных частотах. Так, для двух одинаковых машин, установленных зеркально симметрично на некоторой конструкции, едва ли будут точно выполняться соотношения (4.35) ввиду небольших естественных отклонений от симметрии. Даже малое смещение частоты одного из местных резонансов несущей конструкции может значительно исказить равенство (4.35) в этой частотной области. Поэтому оценки переходных характеристик целесообразно делать в достаточно широких полосах частот, где местные отклонения частотных характеристик мало сказываются на поведении интегральных переходных характеристик. Кроме того, измерения в полосах частот мало чувствительны к небольшим изменениям режима работы машины (изменения нагрузки, случайные изменения частоты вращения вала и т. п.), в то время как они существенно сказываются на точности измерения спектральных характеристик, в частности взаимных спектральных плотностей машинных сигналов. По этим причинам в приводимом ниже методе разделения источников, основанном на оценках переходных характеристик между машинами, мы будем оперировать сигналами, получаемыми из реальных машинных акустических сигналов путем пропускания через фильтры с шириной полосы Асо, а характеризовать эти сигналы будем величинами, относящимися ко всей частотной полосе (среднеквадратичными значениями, коэффициентами корреляции). Вопрос о выборе полосы А<а будет рассмотрен в конце параграфа.

Отметим некоторые характерные особенности задач акустической оптимизации. Во-первых, это их многомерность. Реальные машинные конструкции являются сложными механическими системами и обычно представляются расчетными моделями с десятками и сотнями переменных параметров. Вторая особенность — многокритериадьность. Вообще говоря, в задачах акустической оптимизации есть один основной критерий качества — это акустическая активность машины, представляющая поток вибрационной или шумовой энергии. Однако для аналитической формулировки этого критерия необходимо знание характеристик не только самой машины, но и фундаментных и присоединенных конструкций, а также окружающего пространства, что практически невозможно ввиду чрезвычайной сложности этой системы. Упрощение системы и рассмотрение ее до частям делают трудной четкую формулировку единого критерия качества. Поэтому при исследовании одной из частей системы приходится вводить несколько критериев (отстройка собственных частот, минимизация амплитуд в местах соединения частей и т. n.)i которые в определенной море характеризуют общую виброактивность машины, причем значимость каждого такого частного критерия заранее неизвестна. Еще одна особенность задач акустической оптимизации —-сложность целевых функций (7.54), заключающаяся в резкой «овражности» и недифференцируемости по оптимизируемым параметрам. Это ограничивает применимость многих прямых методов нахождения экстремумов.

33. Б а л и ц к и и Ф. Я. Ориеделение степени нелинейности объекта диагностики по дисперсионным функциям.— В кн.: Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций.— М.: Наука, 1975.

57. Б о б р о в н и ц к и и Ю. И., Ген к и н М. Д. Колебания упругой полосы.—, В кн.: Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций.— М.: Наука, 1975.

76. Будрин С. В., Мае лов В. Л., Никифоров А. С. Распространение упругих волн в конструкциях с периодическими неодиородностя-ми.— В кн.: Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций.— М.: Наука, 1975.

108. Г е н к и н М. Д. Теоретические основы и принципы проектирования малошумных механизмов, машин и узлов.— В кн.: Методы виброизоляции машин и присоединенных конструкций.— М.: Наука, 1975.

Зарождаясь внутри машины, звук распространяется по машинным и присоединенным конструкциям и излучается в воздух, образуя вокруг машины сложное акустическое поле. Благодаря протяженности и неоднородностям конструкции, приводящим к задержкам во времени, отражениям, фильтрации, дисперсии и другим явлениям, сигнал при распространении меняет свои свойства. В различных точках акустических полей эти свойства различны. В настоящем параграфе рассматриваются особенности спектрально-корреляционных характеристик акустических сигналов в машинных и присоединенных конструкциях, а также связь этих характеристик в различных точках поля.

изгибно-колеблющемся стержне — дисперсией, т. е. отклонением фазово-частотной характеристики от линейной функции ф(о))=?^ ?=aq>, в системе с одной степенью свободы — как неоднородностью амплитудно-частотной характеристики, так и дисперсией. В реальных машинных и присоединенных конструкциях обе причины, очевидно, действуют одновременно.

'.,» 39. Б а л и ц к и и Ф. Я., Г е н к и н М. Д., Иванова М. А., Соколова А. Г. Выявление нелинейных режимов работы зубчатых передач би-спектральным и дисперсионным методами.—[В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.

87. Вишневский В. С., Г е н к и н М. Д., Тарханов Г. В. Определение параметров энергетически эквивалентной балки.— В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.

113. Генкин М. Д., Елезов В. Г., С т а тни ко в Р. В., Яблонский В. В. Выбор оптимальных параметров активного виброизолятора с электромеханической обратной связью по относительному перемещению и суммарной силе,— В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.

120. Генкин М. Д., Кобринский А. А., Соколова А. Г. О параметрических колебаниях зубчатой передачи при ступенчатом изменении жесткости зацепления.— В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.

124. Генкин М.' Д., М а с л о в В. П. Прохождение плоских волн через соединения пластин.— В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.

162. Е л е з о в В. Г. Виброизолирующая опора с электромеханической системой регулирования.— В кн.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях.— М.: Наука, 1974.:

7. Генкин М. Д., Гринкевич В. К., Порядков В. Н. Динамика зубчатых колес с подрессоренным ободом.— В сб.: Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях. М., «Наука», 1974.

5. Голубев В. С. К оценке измерительных свойств акселерометров линейных ускорений — В кн : Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях М.: Наука, 1974, с 83 — 98.

3. Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях / Под ред М. Д. Генкина, М.; Наука, 1974. 155 с.

2. Выявление нелинейных режимов работы зубчатых передач биспектральным и дисперсионным методами / Ф. Я. Балицкий, М. Д. Генкин, М. А. Иванова, А. Г. Соколова. — В ки.; Виброакустические процессы в машинах и присоединенных конструкциях. М.: Наука, 1974, с. 60 — 65.