Вибрационное исследование полого катода электроракетного двигателя, страница 3

Фрагмент амплитудной характеристики виброперегрузки, зарегистрированной датчиком Д-14, приведен на рисунке 10, спектральное разложение вибросигнала – на рисунке 11.

Рисунок 10 – Записанный амплитудный сигнал с датчика Д-14 при виброперегрузке 4,5 ед. пер.,

частота 185 Гц, длительность 14 минут

Рисунок 11 – Спектрограмма при виброперегрузке 4,5 ед. пер., частота 185 Гц,

длительность 14 минут

В исследуемом образце после испытания выявлено усталостное разрушение трубочки катода. Так как цикл испытания проводился непрерывно, а трубочка была закрыта кожухом, то разрушение было выявлено уже после окончания цикла нагружения и снятия объекта с вибростола, момент ее разрушения определить не представилось возможным.

4. Третье испытание (длительное при симметричном синусоидальном нагружении) выполнено для оценки длительной прочности керамического элемента электрода на частоте 150 Гц при виброперегрузке 4,5g (СКЗ) двумя циклами в течение 64 минут и 60 минут, общее число циклов нагружения составило 1,116·10⁶. После окончания циклов нагружения разрушений керамического элемента визуальным осмотром не выявлено.

Испытания образца № 2

Кронштейн крепления второго образца представляет собой виброкубик, вертикально закрепленный на рабочем столе вибратора (рисунок 12).

Рисунок 12 – Динамик ВЭД-200 с закрепленным на нем кронштейном с образцом

и вибродатчиком

Собственные частоты кронштейна крепления значительно выше частот исследуемого диапазона.

Для контроля уровня вибрации на кронштейне (виброкубике) установлен измерительный преобразователь вибрации (акселерометр) АВС 127-03. Основные характеристики акселерометра АВС 127:

– верхний предел измерения вибрационных ускорений – 8000 м/с², что соответствует 815 ед. пер.;

– верхний предел измеряемых ударных ускорений – 15000 м/с², что соответствует 1530 ед. пер.;

– рабочий диапазон частот – 20…10000 Гц;

– коэффициент преобразования в амплитудном значении –  0,279 мВ/м/с², что соответствует 2,7 мВ/ед. пер.

Тарировка программы регистрации и обработки вибраций SOFTEST выполнена с помощью генератора звуковых частот ЗГ-10 и осциллографа С1-93. Так как коэффициент преобразования датчика АВС 127 ниже, чем у датчика Д14, то насыщения уровня сигнала не наступает и можно работать при коэффициенте усиления 1,0.

По результатам тарировки построен тарировочный график зависимости показаний по шкале SOFTEST  от СКЗ виброперегрузки (рисунок 13).

Рисунок 13 – Тарировочный график для преобразователя АВС 127-003

Испытания выполняются в несколько этапов:

1. В отличие от испытаний образца № 1, собственные частоты колебаний выявлялись путем однократного ударного возбуждения образца и анализа спектра затухающих колебаний. Записи вибросигналов и их спектральных разложений приведены на рисунках 14 и 15.

Рисунок 14 – Виброграмма и спектр затухающих колебаний корпуса образца

Рисунок 15 – Виброграмма и спектр затухающих колебаний трубочки образца

В результате в диапазоне до 2000 Гц выявлен ряд резонансных частот, в который вошли собственные частоты колебаний корпуса и трубочки (40 Гц, 56…60 Гц, 63…68 Гц, 72…75 Гц, 85…95 Гц, 121…124 Гц, 147 Гц, 167 Гц, 173…185 Гц, 196 Гц, 218 Гц, 262 Гц, 319…323 Гц, 432 Гц, 514 Гц, 660 Гц, 1131 Гц, 1158 Гц, 1394 Гц, 1738 Гц, 1779 Гц).

2. Первое испытание – случайное возбуждение с виброперегрузкой 6,5g (СКЗ – среднеквадратичное значение), длительность – 35 секунд (проведено на резонансной частоте 121 Гц для оценки работоспособности трубочки электрода). При заданном уровне СКЗ 6,5 ед. пер. амплитудное значение регистрируемого вибросигнала должно составлять 9,165 ед.пер., что соответствует уровню амплитудного сигнала датчика АВС-127, равному 38 делений шкалы.

Фрагмент амплитудной характеристики виброперегрузки, зарегистрированной датчиком АВС-127, приведен на рисунке 16, спектральное разложение вибросигнала – на рисунке 17.