Способ компенсации эксцентриситета нагрузки электродинамического возбудителя колебаний

 

Союз Советских

Социалнстическии

Республик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<>i>764743 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 12.06.78 (21)2629686/18-28 (51)М. Кл.з

В 1/04

//О 01 М 7/00 с присоединением заявки М(Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 23р98р. Бюллетеиь м9 35 (53) УДК б 20. 178 . 5 3 (088.8) Дата опубликования описания 2б 0980 (72) Автор изобретения

Ю.A.Ãðóçîâ

Зебрi : f3 (7!) Заявитель (54) СПОСОБ КОМПЕНСАЦИИ ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА НАГРУЗКИ

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКОГО ВОЗБУДИТЕЛЯ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к вибрациондой технике, в частности, к электро. —, динамическим возбудитедям колебаний, и может быть использовано в стендах для испытания различных объектов на вибропрочность и виброустойчивостьОбщепринято, что центр тяжести испытуемого объекта должен лежать на оси стола, т.е. на линии действия равнодействующей возбуждающей силы.

Смещение центра тяжести — эксцентриситет нагрузки, вызываемый как неточностью установки, так и трудностями точного определения центра тяжести нагрузки, резко снижает характеристики и ограничивает воэможности электродинамических возбудителей колебаний. Так по данным австрийской фирмы "Элин" у возбудителя колебаний с максимальной толкающей силой

2000 кг и максимальной допустимой полезной нагрузкой 200 кг при эксцентриситете, равном 50 мм, допустимая полезная нагрузка составляет 55 кг, а при эксцентриситете 100 мм — всего

15 кг.

Величину допустимого эксцентриситета (или величину допустимого момента при наличии эксцентриситета) указывают в паспортных данных возбудителя колебаний.

Известен способ компенсации эксцентриситета нагрузки электродйнамического возбудителя колебаний в процессе йспытанйй, заключающийся в совмещении;: центра тяжести испы-. туемого объекта и линии действйя

1О толкающей силы. Для этого испытуемый объект механически перемещают на платформе, связанной с возбудителем колебаний, в направлении, перпендикулярном действию возбудителя, до тех пор, пока центр тяжести системы испытуемого объект-платформа не переместится на линию действия вектора толкающей силы. Этот способ позволяет испытывать объект с неоп ределенным центром тяжести, переме2О щая объект с помощью механических средств до сведения к минимуму возмущающих моментов, возникающих из-эа эксцентриситета нагрузки $1J .

25 Недостаток известного способа обусловлен наличием специальной платформы и привода, вес которых часто превышает вес испытуемого объекта.

Чтобы сообщать системе "платформа3р объект испытаний"колебательное движе764743

60 ние с заданной перегрузкой, требуется значительно более мощный возбудитель, а при использовании возбудителя колебаний той же мощности сущест-. венно снижается допустимая полезная нагрузка, т,е. вес испытуемого объекта.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату-является способ компенсации эксцентриситета нагрузки электродинамического возбудителя колебаний, заключающийся в том, что к подвижной системе возбудителя колебаний прикладывают силы воздействием на нее магнитного поля, которое формируют из отдельных участков, контролируют поперечные составляющие колебаний подвижной системы, и,регулируя величины магнитных потоков отдельных участков, сводят к минимуму действйе.воэмущающих моментов, обусловленных эксцент- . риситетом нагрузки f2) .

Согласна этому способу отдельные участки упомянутого магнитного поля создают отдельной магнитной системой, которая воздействует на якорь, соединяемый с подвижной системой возбудителя колебаний посредством штока.

Присоединение к подвижной системе штока с якорем увеличивает вес под-. вижной системы, что приводит к снижению допустимой полезной нагрузки.

Целью изобретения является увеличение допустимой полезной нагрузки.

Это достигается благодаря тому, что иэ отдельных участков формируют постоянное магнитное поле возбудителя колебаний. В результате этого силы, устраняющие обусловленные эксцентриситетом нагрузки возмущающие моменты, прикладываются непосредственно к подвижной катушке возбудителя колебаний, вследствие чегб снижается вес подвижной системы.

На фиг.1 изображен электродинамический возбудитель колебаний для осуществления способа, продольный разрез;на фиг. 2 — то же, (без ис.пытуемого объекта и вибропреобразователей), вид сверху, на фиг. 3 структурная схема устройства для осуществления способа .

Устройство для осуществления описываемого способа включает собственно электродинамический возбудитель колебаний, магнитопровод которого состоит из керна 1 и наружных секторов

2, например четырех. На каждом секторе 2 размещена катушка 3 подмагничивания, связанная с собственным управляемым источником 4 питания.

В кольцевом зазоре 5 магнитопровода расположена подвижная катушка 6, жестко связанная со столом 7, на котором установлен испытуемый объект

8.Подвижная катушка 6 вывешена и сцентрирована в зазоре 5 с помощью подвески 9, например, мембранного типа. По оси симметрии каждого сек- . тора 2 на столе 7, ближней к сек- тору 2 точке, установлен вибропреобразователь 10. Каждая пара диаметрально расположенных вибропреобразователей 10 подключена к одному блоку 11 сравнения. Выходы блока 11 .сравнения подключены к- управляющим входам управляемых источников 4 тех секторов, которым соответствуют за действованные вибропреобраэователи

10, а выход каждого управляемого источника 4 подсоединен к катушке 3 подмагничивания соответствующего сектора 2. Подвижная катушка б запитана-через усилитель 12 мощности от йсточника 13 воспроизводимого сигнала., Осуществляют способ следующим образом.

Магнитный поток Ф, воздействующий на подвижную катушку б, представ- .

20 ляет собой совокупность нескольких, например четырех, магнитных потоков сР, образуемых секторами 2, на которые разбит магнитопровод вибратора,как. показано на фиг.2. Магнитный поток 9 с каждого сектора определяется величиной тока I с катушки 3 подмагничивания. При прохождении переменного тока по подвижной катушке б, Находящейся в постоянном магнитном поле, в ней создается переменная сила, по форме соответствующая форме протекающего переменного тока.

Величина этой си:.ы определяется выражением

Г=k 51 Е ) (1) где К - постоянный коэффициент,  — магнитная индукция в рабочем зазоре, 1 - ток подвижной катушки, 1 — длина витка, помещенного в магнитном поле.

Так как подвижная катушка представляет собой распределенную структуру, то сила F есть равнодействующая всех элементарных сил, дейст45 вующих по диаметру подвижной катушки и равных dF=K В.lee.. В пределах каждого из секторов равнодействующая элементарных сил равна с I . I? ñ (2) где Вс — ийдукция в рабочем зазоре, 1c — длина проводника в преде- . лах сектора.

Толкакщую силу, создаваемую под вижной катушкой, можно представить в виде суммы сил отдельных, секторов (как показано на фиг.1).

Г=KP,-Р Р Vэ P4=81e 6 r Å

+6 1 Е S4 1 Е4. (3) Точка приложения этой равнодействующей зависит от величины составляющих сил секторов 2 и, очевидно, может перемещаться при изменении отдельных сил. Как следует из формулы (1), добиться изменения величины

764743 отдельных сил можно изменением магнитной индукции 8с, т.е. изменением магнитного потока Р каждого сектора, прямо пропорционального магнитной индукции. Магнитный поток зависит от величины тока подмагничивания, поэтому,изменяя величину протекающего по катушке. 3 подмагничивания тока в каждом секторе 2, можно изменить величину толкающей силы каждого сектора и соответственно .точку приложения равнодействующей силы. При условии, йодачи одинакового тока в катушки 3 подмагничивания всех секторов 2 равнодействующая толкающая сила лежит на вертикальной оси вибратора. При установке на столе 7 объекта 8 с центром тяжести, смещенным относительно вертйкальной оси, возникает возмущающий изгибающий момент. Чтобы свести его к минимуму, следует равнбдействующую толкающую силу переместить в центр тяжести. При наличии эксцентриситета нагрузки различные точки стола 7 вибратора при равенстве магнитных потоков ср<. в каждом из секторов 2 будут иметь различные амплитуды колебаний. Снимаемые с диаметрально расположенных вибропреобразователей 10 сигналы будут иметь различную. величину, и с блока

11 сравнения к которому подключены эти вибропреобразователи 10, будет сниматься напряжение рассогласования.

Это напряжение подается на управляемые источники 4, при этом изменяются токи подмагничивания в катушках 3 подмагничивания этих секторов таким образом, чтобы выровнять сигналы двух задействованных вибропреобразователей 10. При изменении токов изменяются и величины толкающих сил в этих секторах. Для рассматриваемого случая в одном секторе следует уменьшить величину толкающей силы Fi, а в противоположном секторе на эту же величину увеличить величину толкающей силы F> . В результате равнодействующая этих двух сил переместится в точку, лежащую на линии действия силы тяжести объекта, т.е. на вертикаль, проходящую через его центр тяжести. Аналогично автоматически выравниваются сигналы вибропреобразователей другой пары секторов. В них создаются неодинаковые толкающие силы, равнодействующая которых также лежит на вертикали, проходящей через центр тяжести объекта 8. Сумма равнодействующих пар секторов создает общую толкающую силу, линия действия которой совпадает с линией действия силы тяжести объекта сводя таким обра/ зом к нулю действие возмущающих моментов. намотанных на каждый сектор. Но основной магнитный поток может быть создан катушкой подмагничивания или постоянным магнитом, общими для всех секторов. В этом случае с помощью катушек 3 подмагничивания лишь изменяется величина этого потока в каждом из секторов, причем магнитный поток, создаваемый катушкой 3, может быть направлен встречно или совпадать по направлению с основным потоком.

15 Так как положение равнодействующей в плоскости стола определяется минимум тремя силами, число секторов, на которые разбивается магнитопровод вибратора, не должно быть меньше

70 трех. В этом случае соответственно уменьшается число элементов в устройстве, но сложность блока сравнения увеличивается, так как в нем должны сравниваться сигналы всех трех вибропреобразователей и сигиалы рассогласования должны воздействовать на три управляемых источника. Четное число секторов позволяет решить задачу более простыми средствами, Величина толкающей силы в пределах каждого из секторов при постоянной амплитуде тока подвижной катушки 6 ограничена степенью насыщения магнитопровода вибратора, т.е. потоком насыщения. Поэтому при компенсации эксцентриситета с помощью предлагаемого устройства возможно изменение суммарного магнитного потока в рабочем зазоре, а следовательно, величины равнодействующей толкающей

40 силы подвижной катушки, т.е. изменение воспроизводимого параметра.

В тех случаях, когда это изменение недопустимо, следует стабилизировать этот выходной параметр с помощью известных и применяемых в вибросистемах систем стабилизации.

Способ применим практически дЛя любого типа электродинамического возбудителя колебаний, но наибольший эффект достигается при его осуществлении на большегрузных возбудителях, имеющих большую площадь стола. Приме» нение описанного способа позволяет увеличить полезную нагрузку на столе возбудителя колебаний, который может быть сделан большего диаметра, при этом такой возбудитель допускает работу при эксцентриситете нагрузки, намного превышающем допустимый в известных возбудителях.

В свою очередь увеличение допустимого эксцентриситета нагрузки позволит, во-первых уменьшить за счет отказа от различных приспособлений для центрирования объекта на столе вибра65 тора требуемую мощность испытательноВ приведенном варианте устройства для осуществления способа компенсации эксцентриситета нагрузки электл родинамического вибратора весь маг нитный поток в рабочем зазоре создается отдельными магнитными сектора,ми за счет катушек подмагничивания, 764743 го оборудования, во-вторых, сократить время установки объекта на столе эа счет увеличения допустимого отклонения при центрировании объекта.

Формула изобретения

Способ Койпенсацйи"эксцЕйтриоитета нагрузки электродинамического возбудителя колебаний, заключающийся в том, что к подвижной системе возбудителя колебаний прикладывают силы, воздействием на нее магнитного поля, которое фюрмируют иэ отдельных участ,ков поля, контролируют поперечнйе--Составляющие колебаний подвижной системою, и, регулируя величины магнитных потоков отдельных участков, сводят к минимуму действия возмущающих мбментов, обусловленных эксцент"- рисйтетом нагрузки, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью увели-

5 чения допустимой полезной нагрузки, из отдельных участков формируют постоянное магнитное поле возбудителя колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Р 260935, кл. G 01 M 7/00, 1968» .

2.Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2570926, 15 кя. В 06 В 1/04 /l G 01 И 7/00, 1978 (прототип).