Электодинамический возбудитель продольных и крутильных колебаний

 

Союз Советских

Социалистических

Ресн

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-еу— (22) Заявлено 030579 (23) 2796024/18-28 с присоединением заявки ¹â€” (23) Приоритет—

Опубликовано 159 981.Бюллетень Но З4 (53)М. Кл.з

В 06 В 1/04//

G 01 11 7/00

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УДК 5З4.14 :

: 620. 178. 5 3 (088. 8) Дата опубликования описания 150981, (72) Авторы изобретения

В,П, Григорьев, А.Н. Кстов, В. и Б,Н. Тырнов! (1 1

1 (71) Заявитель (54 ) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВОЗБУДИТЕЛЬ ПРОДОЛЬН61Х

И КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к электродинамическим возбудителям продольных и крутильных колебаний, и может найти основное применение в вибросистемах для испытаний различных изделий на двухкомпонентную вибрацию.

Известен электродинамический Во3будитель продольных и крутильных ко лебаний, содержащий магнитопровод с центральным керном, обмотки подмагничивания, подвижную систему в виде цилиндрической обмотки, установленной в кольцевом зазоре этого.магнитопровода, и обмотки в виде рамки, l5 размещенной в отдельной магнитной системе, и систему вывешивания и центрирования (lj.

Однако наличие в данном возбудителе двух магнитных систем усложня- 20 ет конструкцию возбудителя, увеличивает его габариты и вес.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электродина- 25 мический возбудитель продольных и крутильных колебаний,.содержащий основание, установленный на нем магнитопровод, обмотки подмагничивания,,подвижную катушку, включающую жестко 30 связанные между собой однослойную цилиндрическую обмотку расп ложенную в кольцевом зазоре магнитопровода, и подвижные элементы однослойной тороидальной обмотки, ксторые расположены в кольцевом зазоре магнитопровода параллельно оси катушки и последовательно соединены посредстВоМ гибких токопроводов с неподвижными. элементами тороидальной обмотки, установленными на магнитопроводе в том же кольцевом зазоре, стол, жестко связанный с подвижной катушкой, системы вывешивания и центрирования подвижной катушки со столом и блок питания подвижной катушки, подключенный к ней посредством токоподводов н имеющий по задающему генератору и усилителю мощности для каждой из обмоток катушки (2).

Однако связь подвижных и неподвижных элементов тороидальной обмотки.посредством гибких токоподводов не позволяет получать большие амплитуды пр0дольных и крутильных колебаний, а также постоянные ускорения

Цель. изобретения — увеличение амплитуды колебаний, а также создание постоянных ускорений и повышение точности воспроизведения колебаний.

863011

Цель достигается тем, что магнитопровод выполнен двухзазорным, цилиндрическая и тороидальная обмотки

-расположены в разных зазорах магнитопровода, высота цилиндрической об" мотки и подвижных элементов тороидальной обмотки больше высоты кольцевых зазоров, все токоподводы выполнены в виде пакетов щеток, размещенных на магнитопроводе вокруг подвижной катушки вне кольцевых зазоров причем число подвижных элементов тороидальной обмотки некратно превышает, а число неподвижных элементов не более числа щеток в пакете, ширина изоляционного зазора между смежными щетками в зоне контакта превышает ширину контактной поверхности подвижного элемента, а контактные

-поверхности каждого неподвижного элемента развернуты одна относительно другой вокруг оси катушки на угловой шаг неподвижных элементов, а система вывешивания выполнена пневматической и содержит камеру большого объема, обеспечивающего линейность упругой характеристики системы.

Кроме того, камера системы пневматического вывешивания выполнена с двумя замкнутыми полостями, одна из которых образована между керном магнитопровода и столом, а другая между керном и основанием, а в керне выполнены отверстия для. сообщения полостей камеры между собой.

С целью создания также и постоянных ускорений, блок питания снабжен источником постоянного тока, подключенным ко входу усилителя мощности тороидальной обмотки. для повышения точности воспроизведения колебаний блок питания снабжен последовательно соединенными

Функциональным преобразователем, вход* которого подключен к задающему генератору цилиндрической обмотки, и масштабным усилителем, выход которого подключен ко входу усилителя мощности тороидальной обмотки.

При этом для повышения точности воспроизведения колебаний путем снижения трения подвижной катушки возбудитель снабжен приводом вращения токоподводов разных обмоток в противоположных направлениях с окружной скоростью, на порядок превышающей скорость возбуждаемых колебаний, число неподвижных элементов тороидальной обмотки меньше числа щеток в пакете и некратно ему и числу подвижных элементов, ширина изоляционного зазора между контактными поверхностями смежных неподвижных элементов превышает ширину одной щетки, а ширина контактной поверхности и неподвижного элемента превышает ширину изоляционного зазора между щетками в зоне контакта.

На фиг. 1 изображен возбудитель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез

А-A на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез

Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 — узел -Т на фиг. 3, вариант прижатия щеток резиной1 на фиг. 5 — то же, вариант прижатия щеток давлением воздуха; на фиг. б — разрез В-В на фиг. 5; на фиг..7 " сечение Г-Г на фиг. 4, вариант выполнения с неподвижными токоподводами; на фиг. 8 — то же, вариант выполнения с вращающимися токоподводами; на фиг. 9 — взаимное расположение подвижных и неподвижных элементов тороидальной обмотки в воздушном зазоре магнитопровода (токо15 подводы не показаны); на фиг. 10 блок-схема источника питания подвижной катушки °

Электродинамический возбудитель содержит двухзазорный магнитопровод

20 с центральным керном 2, обмотки подмагничивания 3, подвижную катушку 4, включающую жестко связанные между собой однослойную цилиндрическую обмотку 5, установленную в кольцевом зазоре б магнитопровода 1, и подвижные элементы 7 однослойной тороидальной обмотки 8, установленные в кольцевом зазоре 9 магнитопровода 1 параллельно направлению продольных колебаний и соединенные последовательно с противолежащими им неподвижными элементами 10 тороидальной обмотки 8, установленными на магнитопроводе 1 в этом же кольцевом зазоре 9 посредством токоподводов 11 и

12, стол 13 выполненный сплошным и жестко скрепленный с подвижной катушкой 4, систему вывешивания с источником 14 сжатого воздуха и систему центрирования, например гидростатичИскую, с источником 15 давления, блок 16 питания подвижной катушки 4, содержащий задающий генератор 17 и усилитель 18 мбщности цилиндричес-. кой обмотки 5, задающий генератор 19

4 и усилитель 20 тороидальной обмотки

8, функциональный преобразователь

21, являющийся задатчиком угла 4 винтовых колебаний, масштабный усилитель

22 и источник 23 постоянного тока, $Q и подключенный к тороидальной обмотке 8 посредством токоподводов 11 и

12, Цилиндрическая обмотка 5 и торо-. идальная обмотка 8 имеют высоты Н и Н, больше высотй höè h кольцевых зазоров б и 9, магнитопровода 1.

Цилиндрическая обмотка 5 подключена к блоку 16 .питания посредством токоподводов 24 и 25. Каждый из токопод-водов 11 .и 12, 24 и 25 выполнен скользящим в виде пакета щеток 26 и соотИ ветственно 27, концентрично расположенных вокруг подвижной катушки 4 на ьъагнитопроводе I вне кольцевых зазо ров 6 и 9. Токоподводы 11,12,24 и 25 могут быть снабжены подшипниками 2833. и приводом в виде двух высокообо863011 ротных двигателей 32 и 33, которые через муфты 34 и 35, валы 36 и 37 с закрепленными на них зубчатыми колесами 38 — 41 и зубчатые колеса 42—

45, установленные в подшипниках 28—

31, связаны кинематически с пакетами щеток 26 и 27, установленных в зубчатых колесах 42 — 45 на упругих (например, резиновых) прокладках 46 между внутренними радиальными перегородками 47. Для регулировки прижатия щеток 26 и 27 к подвижной ка,тушке 4 и к неподвижным элементам

10 тороидальной обмотки 8 и соот.— ветственно к контактным кольцам 48 цилиндрической обмотки 5 применяются регулировочные прокладки 49 и 50 °

Необходимое для электрического контакта прижатие щеток 26 и 27 может быть осуществлЕно и под давлением воздуха. В таком варианте подшипники 28 — 31 и зубчатые колеса 42 — 45 имеют круговые выточки, образующие между этими подшипниками и зубчатыми колесами и соответственно между зубчатыми колесами и щетками 26 и 27 кольцевые камеры 51 и 52. При этом внутренние радиальные перегородки вы полняются отдельно от зубчатых колес

42 — 45 с последующей запрессовкой в них. Камеры 51 и 52 сообщаются между собой наклонными сквозными отверстиями 53 в разделяющих эти камеры зубчатых колесах 42 — 45. Наклон сквозных отверстий 53 определяется направлением принудительного вращения и э зубчатых колес 42 — 45 относительйо подшипников 28 и 29. Для поджатйя щеток 26 и 27 в подшипниках

28. и 29 имеются отверстия 54, через которые воздух под давлением проходит в камеру 51 и далее через сквозные отверстия 53 в камеру 52. Малые зазоры между зубчатыми колесами 4245 с одной стороны и подвижной катушкой 4 с другой стороны служат для стравливания воздуха. С целью виброзащиты возбудителя от привода, а также подшипников 55 и 56 валов 36 и 37 зубчатые колеса 42 — 45 могут быть изготовлены из неметаллических конструкционных материалов (фторопласт, текстолит и т.п.), а двигатели 32 и

33 могут крепиться через амортизирующие прокладки 57 непосредственно к фундаменту 58 через отверстия в основании 59 возбудителя. Система цеитирования выполнена гидростатической и содержит глухое отверстие

60 по оси центрального керна 2 и отходящие от отверстия 60 радиальные каналы 61 и 62, заканчивающиеся карманами 63 и 64. Давление для центрирования подается от источника 15 давления через трубопровод 65, установленный между центральным, керном 2 и основанием 59. Система вывешивания выполнена пневматической и .содержит источник, 14 сжатого воздуха, подключенный к камере большого объема, обеспечивающего линейность упругой характеристики системы. Камера состоит из двух замкнутых полостей бб и 67, первая из которых образо5,вана межцу керном 2 и столом 13, а вторая — между керном 2 и основанием 59. Полости 66 и 67 сообщаются между собой через отверстия 68 в керне 2 ° Для разделения системы

1 вывешгвания и системы гидростатического центрирования на центральном керне 2 в корпусе 69 установлено уплотнительное кольцо 70. Для исключения удара подвижной катушки 4 об основанйе 59 на последнем установлено амортизирующее кольцо 71.

Для исключения моментов размыкания и короткого замыкания в цепи тороидальной обмотки 8 в случае неподвижных скользящих токоподводов число

20 подвижных элементов 7 тороидальной обмотки некратно превышает, а число неподвижных элементов 10 .не более числа щеток 26 в пакете, ширина Я1 изоляционного зазора (или прокладки)

72 между смежными щетками 26 в зоне контакта, превышает ширину (противолежащей контактной поверхности 73 подвижного элемента 7, а вынесенные на разные. стороны воздушного зазора

9 с высотой hT контактные поверхности 74 н 75 каждого неподвижного элемента 10 развернуты одна относите1.ьно другой вокруг оси 00 катушки 4 на угол "„, равный угловому шагу г неподвижных элементов 10 вокруг 2 оси 00„ . Изоляционный зазор между смежными подвижными элементами 7 делается минимальным. Один виток торо- идальной обмотки 8 образуется электрически связанными в последо. атель40 ную электрическую цепь элементами: контактная поверхность 74 неподвиж- ного элемента 10 — собственно неподвижный элемент. 10 — контактная поверх . ность 75 этого же неподвижного эле45 мента 10 - контактная поверхность 76 щетки 26 одного из пакетов тороидальной обмотки — собственно щетка 26 контактная поверхность 77 этой же щетки 26 — контактная поверхность 73 подвижного элемента 7 собственно подвижный элемент 7 — контактная поверхность 73 этого же элемента 7 контактная поверхность 77 щетки 26 другого пакета тороидальной обмотки

8 — собственно щетка 26 — контактная поверхность 76 щетки 26 — контактная поверхность 74 другого неподвижного элемента, смежного (соседнего) первому. Разъем тороидальной обмотки 8 выполнен путем удаления в одном из

60 неподвнжных элементов 10:средней его части, расположенной непосредственно в воздушном зазоре 9 магнитопровода

1, с образованием, таким образом, двух контактов 78 и 79, к которым и

45 подключен соответствующими клеммами

863011

Формула изобретения

Электродинамический возбудитель продольных и крутильных колебаний, содержащий основание, установленный на нем магнитопровод, обмотки подмагничивания, подвижную катушку, включающую жестко связанные между собой однослойную цилиндрическую обмотку, расположенную в кольцевом зазоре магнитопровода, и подвижные ,элементы однослойной тороидальной обмотки, которые расположены в кольцевом зазоре магнитопровода параллельно оси катушки и последовательно соединены посредством токоподводов с неподвижными элементами тороидальной обмотки, установленными на магнитопроводе в том же кольцевом зазоре, стол, жестко связанный с подвижной катушкой, системы вывешивания и центрирования подвижной катушки со столом и блок питания подвижной катушки подключенный к ней посредством токоподводов и имеющий по задающему генератору и усилителю мощности для каждой из обмоток катушки, о т,л ич а ю шийся тем, что, с целью увеличения амплитуды колебаний, магнитопровод выполнен двухзазорным, цилиндрическая и тороидальная обмотки расположены в разных зазорах магнитопровода, высота цилиндрической обмотки и подвижных элементов тороидальной обмотки больше высоты кольцевых зазоров, все токоподводы выполнены в виде пакетов щеток, размещенных на магнитопроводе вокруг подвижной катушки вне кольцевых зазоров,причем число подвижных элементов тор оидаль ной обмотки некратно превышает, а число неподвижных элементов не более числа щеток в пакете, ширина изоляционного зазора между смежными щетками в 4 зоне контакта превышает ширину контактной поверхности подвижного элемента, а контактные поверхности каждого неподвижного элемента развернуты одна относительно другой вокруг оси катушки на угловой шаг неподвижных элементов, а система вывешивания выполнена пневматической и содержит камеру большого объ,ряют функциональные свойства возбудителя колебаний. ема, обеспечивающего линейность упругой характеристики системы. ,2. Возбудитель по и. 1, о т л ич а ю шийся тем, что камера системы пневматического вывешивания

5.выполнена с двумя замкнутыми полостями, одна из которых образована между керном магнитопровода н столом, а другая — между керном и основанием, а в керне выполнены отверстия для сообщения полостей камеры между собой.

3. Возбудитель по. пп.1 и 2 . о т л,и ч а ю шийся тем, что, с целью создания также и постоянных ускорений,.блок питания снабжен источником постоянного тока, подключенным ко входу усилителя мощности тороидальной обмотки.

4. Возбудитель по пп, 1 — З,о тл и ч а ю щ и и -с я тем, что, с це20 лью повышения точности воспроизведения колебаний, блок питания снабжен последовательно соединенными функциональным преобразователем, вход которого подключен к задающему д5 генератору цилиндрической обмотки, и масштабным усилителем, выход кото рого подключен ко входу усилителя мощности тороидально обмотки.

5. Возбудитель по пп. 1 — 4,о тО л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения колебаний путем снижения трен.* я подвижной катушки о щетки, он снабжен приводом вращения токоподводов разных обмоток в противоположных направлениях с окружной скоростью на порядок превышающей скорости возбуждаемых колебаний, число неподвижных элементов тороидальной обмотки меньше числа щеток в пакете и не1О кратно ему и числу подвижных элементов, ширина изоляционного зазора между контактными поверхностями смежных неподвижных элементов превышает ширину одной щетки, а ширина контакт5 ной поверхности неподвижного элемента превышает ширину изоляционного зазора между щетками в зоне контакта.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 .243924, кл G 01 М 7/00,1967.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 380363, кл. В 06 В 1/04, 1970 (прототип) .

863011 фиг. 10

Составитель В. Шехтер

ТехредМ. Табакович КОрректор В. Бутяга

Редактор Л. Тюрина

Тираж 530 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 7636/9

Филиал ППП Патент, r. ужгород. ул. Проектная, 4