Электродинамический вибратор крутильных колебаний

 

1. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБ-г . PATbP КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержа ВДИй двухполюсный магнитопровод. С цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в виде рамки. охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью пов{21 ения точности воспроизведения колебаний при амплитудах , в него введены две выполненные в виде рамок, охватывающих керн, включенные .встречно обмотки, скрепленные с обмоткой подвижной катушки , при этом рабочие участки каждой дополнительной обмотки примыкают к диаметрально противоположным краям основной. 2, Вибратор по П.1, отличают и и с я тем, что угловая ширина каждой из дополнительных обмоток равна максимсшьной амплитуде колебания. О)

СОЮЗ СОВЕТСКИ)(HMN

РЕСПУБЛИК (191 (11) М51) B Об. В 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н втокио cs rrapaexsv.(21) 3568307/18-10 (22) 18,02.83 . (4:6) 07.03.84. Бюл. М 9 (72) Б:.E.Ãëàýìaí, В.Д-..Поликарпов и В.И.Треусов . (53) 534.232(038.8) (56) l. Авторское свидетельство СССР

М,804000, кл.. В .06 В 1/04, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

9 715146, кл. В 06 В 1/04, 1978.

3. Technology and vibration.

"Eguipment", Tokyo, Japan, Strinken

Со Ltd, 1975. (54)(57) 1. ЭЛЕКТРОДИНИ4ИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР КРУТИЛЬНЦХ КОЛЕБАНИЙ, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в .ниде рамки, охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, отличающийся тем, что, с целью повнаения точности воспроиз-. ведения колебаний при больших амплитудах, в него введены две выполненные в виде рамок, охватывающих керн, включенные встречно обмотки, скрепленные с обмоткой подвижной катуш- ки, при этом рабочие участки каждой дополнительной обмотки примыкают .к диаметрально противоположным краям основной.

2. Вибратор по п.l, о т л и ч ею шийся тем, что угловая ши.рина каждой из дополнительных обмоток равна максимальной амплитуде Я колебания.

1077651

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в стендах для испытаний различных иэделий на вибропрочность и виброустойчивость, а также для калибровки измерительных вибропреобразователей. . Известны электродинамические вибраторы крутильных колебаний, со" держащие магнитопровод с кольцевым воздушным зазором, катушки подмагни- 10 чивания и подвижную систему, включающую расположенную в воздушном

:зазоре магнитопровода цилиндрическую катушку возбуждения крутильных колебаний L13 . 15

Однако в этом устройстве подвеска подвижной системы вибратора, выполняющая роль пружины при кручении, осуществляется с помощью упругих механических элементов: металлических пластин, стержней, резинометаллических соединений, являющихся по своей сущности нелинейными элементами, снижающими точность васпроизведения формы колебаний, особенно на низких частотах.

Известна также подвеска подвижной системы в виде магнитной пружины, состоящей из двух встречно включенных обмоток, смонтированных на подвижной системе f 21.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электродинамический вибратор кру-, 35 тильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой, обмотка которой выполнена в виде рамки, охватывающей керн (3l- . 40

Однако этот вибратор также изза нелинейных-свойств подвески вносит нелинейные искажения при больших амплитудах колебаний.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний при больших амплитудах.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамический вибратор крутильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в виде рамки, охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, введены две, выполненные в виде рамок, охватывающих керн, включенные встречно обмотки, скрепленные ,с обмоткой подвижной катушки, при этом рабочие участки каждой дополнительной обмотки примыкают к диаметрально противоположным краям основной.

Кроме .того, угловая ширина каждой из дополнительных обмоток рав- 65 на,максимальной амплитуде колебания.

На фиг.1 изображен вибратор крутильных колебаний, продольный разрез; на фиг.2 — разрез A-А на фиг.1; на фиг.3 — взаиморасположение основной обмотки подвижной системы и двух обмоток, .образующих электромагнитную пружину; на фиг.4 подвижная система и центральная часть магнитопровода (разрез Б-Б на фиг.2)у на фиг.5 — нулевое (исходное) положение подвижной системы вибратора (разрез В-В на фиг.43; на фиг.6 - предельное положение подвижной системы при повороте против часовой стрелки; на фиг.7 — то же, при повороте по часовой стрелке.

Электродинамический вибратор крутильных колебаний имеет массивный магнитопровод с полюсами 1,2 и керном 3 (фиг.1 и 2). Последний связан с полюсами посредством перемычки 4. Магнитное пеле создается катушками 5 подмагничивания.

Подвижная. система вибратора включает рабочую обмотку 6, имеющую вид рамки, охватывающей керн .3 и охватываемай последовательно обмотками 7 и 8, также. имеющими вид рамок и составляющими электромагнитную пружину вибратора (фиг.3). Все три обмотки 6-8, намотанные на каркас 9 (фиг.4), жестко скреплены между собой и со столом 10 (фиг.1) для установки испытуемых изделий, при этом стол 10 связан с обмотками через стойку 11. Подшипниковый узел

12, установленный на неподвижной части вибратара, служит для закрепления, центрирования .и обеспечения крутильных колебаний подвижной системы вокруг центральной оси вибратора. Участки каждого витка обмоток 6-8, находящиеся в зазорах 13 и 14 магнитопровода, образуемых полюсами 1,2 и керном 3, являются рабочими, а те участки витков, которые примыкают к плоским поверхностям керна 3, в создании крутящего момента для колебаний подвижной системы не участвуют.

Обмотки 7 и 8 составляют электромагнитную пружину вибратора и служат для создания поворотной жесткости при крутильных колебаниях, они размещены вокруг керна 3 таким образом, что рабочие участки 15 и 16 витков одной из этих обмоток (фиг.5) примыкают к выступающим краям 17 и 18 полюсов 1 и 2, а рабочие участки 19 и 20 витков дру1ой обмотки примыкают к выступающим краям 21 и 22 тех же полюсов 1 и 2 (обмотки в плане перекрещивающиеся}, В нулевом положении подвижной сис1077651

4т г. темы вибратора все рабочие участки витков всех трех обмоток 6-8 не выходят за пределы зазоров 13 и 14 (фига 5) °

Из технологических соображений цилиндрический керн 3 выполнен сос-, тавным. Это связано.с тем, что вначале изготавливается система из трех обмоток 6-8, представляющая собою жесткую конструкцию, а затем уже через окна 23 {фиг .5). части керна 3 вводятся в полость внутри обмоток, где они скрепляются между собой, образуя .единую магнитопроводящую массу, и далее перемычкой 4 соединяются с полюсами 1 и 2 магнитопровода.

Вибратор работает следующим образом.

При угловых колебаниях подвижной системы относительно исходного положения витки обмоток электромагнитной пружины попеременно выходят . за пределы рабочего зазора на величину амплитуды виброколебания и при максимальной амплитуде могут выйти на всю ширину обмотки. В то время как витки одной обмотки выходят из рабочего зазора, витки дру.. гой углубляются в рабочий зазор. .При этом поскольку через них пропускается постоянный поток, то создается противодействующий момент кручения, стремящийся возвратить катушку в исходное положение, т.е. создае ся пружинный эффект.

При вращении подвижной системы от начального положения в другую сторону работает на торможение другая обмотка, создавая такой же эффект. Тормозящий момент или величина жесткости может регулироваться в необходимых пределах с помощью изменения величины тока, подаваемого в обмотки электромагнитной пружины.

Взаимное перекрещивание обмоток обеспечивает согласную работу противоположных сторон каждой обмотки, а симметричность их расположения создает условия для совпадения положения рабочей катушки и положения полюсов магнитопровода их геометрические оси совмещаются, а сама рабочая катушка оказывается сцент:рировакной относительно оси колебаний. Расположение рабочих участков обмоток заподпицо с краями полюсов обеспечивает в момент трога10 ния рабочей катушки с места работу обмо*ки, т.е. возникновение жесткости, которая при колебании изменяется по линейному закону.

Крайние предельные положения (5 подвижной системы (фиг.6 и 7) позволяют представить себе работу вибратора.

Предлагаемое решение упругой подвески, выполненной в виде электри20 ческой пружины и исключающей применение нелинейных, как правило, упругих элементов механического типа, позволяет существенно расширить размах колебаний подвижной сис25 темы, в данном случае до « 22,5О а также обеспечивает высокую линейность характеристики в зависимос-, ти от угла поворота, что непосредственно влияет на величину нелинейных искажений при испытаниях, сводя их к минимуму.

Увеличение амплитуды колебаний при повышении линейности характеристик расширяет рабочие эоны режимов испытаний не только по амплитудам колебаний, но и по диапазону частот. Это позволяет, в частности, проводить испытания изделий без перестановки их с одного испытательного стенда на другой и обеспечи40 вает более высокую достоверность полученной в результате испытаний информации.

Кроме того, по сравнению с извес45 тными стендами предлагаемая конструкция выгодно отличается своей простотой.

1077651 фиг 7

ВНИКНИ Заказ 815/4

Тирах 467 Подписное

Ю ЭВ

Филиал ПИП "Патент", r.ÓæãîðÎä, ул. Проектн ая, 4