Пьезоэлектрический вибростенд
%Ю
О и и- СЪ-"- Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
Союз Советскик
Социалистических
Республик ii> 773966
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-.ву (22) Заявлено 130279 (21) 2724233/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 23.1080 Бюллетень ¹ 39
Дата опубликования описания 23,1 80 (53)М. Кл.з
Н 04 В 17/00
G 01 P 21/00
Государственный комитет
СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК534 232 (088. 8) (72) Авторы изобретении
В. П.Дунаевский, A.Н.Вуколов, В.И. Донсков, Б.И.Крайненко и В.В.Янчич (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ВИБРОСТЕНД
«1т Е
12Ус н
Изобретение относится к измери-, тельной вибрационной технике и может быть использовано для калибровки и испытаний датчиков вибрации при повышенных ускорениях (до 5
10000 ) .
Известен пьезоелектрический вибростенд, предназначенный для калибровки датчиков и состоящий из набора пьезоэлементов, основания и вибро- 10 платформы для их крепления (1) .
Однако этот стенд работает в узком динамическом диапазоне ускорений, максимальное значение которого не превышает 500g 15
Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезоэлектрический вибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементов цилиндри- 20 ческий возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к круглой платформе (2).
Однако этот вибростенд не позволяет получать высоких амплитуд ус- 25 корений, потому что для этого необходимо на пьезоелементы подавать большие напряжения, что практически невозможно, так как в этом случае пьезоэлементы начинают испытывать та-30
2 кие механические напряжения, при которых они отклеиваются или разру« шаются.
Цель изобретения — расширение динамического диапазона стенда. указанная цель достигается тем, что виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические раз- . меры которого выбраны иэ соотношения где Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов
1" — ширина выступа виброплатформы;
h — толщина выступа вибро» платформы;
Е,p,С вЂ” модуль Юнга, плотность и скорость звука в материале виброплатформы соответственно.
На чертеже схематично изображен вибростенд.
Устройство состоит из основания
1, на котором размещены пьезоэлементы 2, собранные в цилиндрический возбудитель, и виброплатформы 3, с выступом 4 по окружности. Цилиндри773966
ПР.С1 Щ (2) ческий возбудитель и часть виброплатформы 3, выполненная по диаметру пьезоэлементов, жестко соединены с осно:-анием 1 с помощью шпилек
5 через поджимной шарик 6. Между пьезоэлементами размещены тонкие металлические пластины 7, к которым с помощью источников 8 и 9 питания подводится напряжение.
Устройство работает следующим образом.
При подаче переменного напряжения на пьезоэлементы с помощью источника 8 питания, последние начинают возбуждаться н силу обратного пьезоэффекта. Эти возбуждения передаются виброплатформе цечтральная часть 15 которой жестко соединена с пьезоэлементами. В силу того, что выступ 4 виброплатформы находится в свободном состоянии, он начинает также колебаться, но эти колебания уже носят Щ изгибный характер, т ° е. эта часть виброплатформы работает на изгиб.
Причем за счет того, что ее резонансная частота Хре выбрана так, что она совпадает с продольной Резонансной частотой стенда (набор пьезоэлементов с ниброплатформой) р,ст ускорения на выступе 4 резко возрастают по сравнению с ускорением на центральной части ниброплатформы и достигают максимума (до 10000 g) при полном совпадении этих частот, которое в свою очередь достигается тем, что геометрические размеры виброплатформы и высота цилиндра пьезоэлементов выбраны так, что имеет место соотношение р,2.
Я К
1 где Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов
r — ширина выступа виброплатФормы)
Ь вЂ” толщина выступа ниброплатФормы) коэффициент, присущий матери- 45
any виброплатформы.
Это поясняется следующим расчетом.
Резонансная частота ниброплатформы определяется следующим выражением.
О 797 Я1 рв . ri 1гу (1) где r — ширина выступа виброплатформы; толщина выступа виброплат.-4
Формы
Р— модуль упругости материала виброплатформы;
Р— плотность материала виброплатФормы, 40
Продольная резонансная частота стенда определяется выражением где С вЂ” скорость звука н материале1
Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов, Из вышесказанного имеем
Ю -У ре Ъ пр.ст. или
0,797 E Ъ С ар 4н (3)
Преобразуем (3) следующим образом
С 0791 Eh >l+z > 1ТР
16 0,064
ЕЪ Н 12 сl Р (4)
Из (4) определяем Н вЂ” высоту цилиндра пьезоэлементов
1 1,.4Р
Е 1 м. + Е
1 С 11р )
7.
1Хр о
Таким образом, получается, что высота цилиндра пьезоэлементов и геометрические Размеры ниброплатформы связаны между собой соотношением (5)
Так как резонансная частота стенда может незначительно изменяться за счет нестабильности питания, старения пьезоэлементов и др., в цепь питания вибростенда последовательно переменному источнику 8 питания включен источник 9 постоянного .напряжения, который позволяет регулировать резонансную частоту и тем самым постоянно поддерживать равенство пр.ст. " ре, Таким образом, ныполнение ниброплатформы с выступом, выбор высоты стенда в соответствии с выражением (5) позволяет значительно расширить динамический диапазон ускорений вибростенда и увеличить его верхний предел н 10-20 раз по сравнению с известным вибростендом.
Формула изобретения
Пьезоэлектрический нибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементон цилиндрический возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к круг773966
Составитель В.Пирогов
Редактор А.Мотыль Техред С. Мигунова Корректор М.шароши
Заказ 7536/83 Тираж 729 Подписное
BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лой виброплатформе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона виброускоренИй, виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические размеры которого выбраны из соотношения где h — толщина выступа виброплатформы
r — ширина выступа виброплатформы1
Н вЂ” высота цилиндрического возбудителя1
Š— модуль, упругости материала виброплатформы;
С вЂ” скорость звука в материале
5 виброплатформы; — плотность материала виброплатформы.
1 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. ГОСТ 15939-70, с.10,11 приложение 1.
2. Авторское свидетельство СССР
9 196399, кл. G 01 Р 21/00,1969.
