Электродинамический вибратор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

869842

Союз Советскии

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (51)М. Кл. (22) Заявлено 30.01.80 (21) 2879159/18-10 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

В 06 В 1/04

Гооударстееикый комитет

IIo дедам иэобретеиий и открытий

Опубликовано 07.!0.81. Бюллетень № 37

Дата опубликования описания 10. l 0. 81 (5З ) Ю К. 534. 232 (088. 8) 1

l (72) . Авторы изобретения

К.N. Рагульскис и И.IO. Скучас

Ъ

«

Каунасский политехнический институт им. Ан анаса-„".Снечкуса

« « »

1 (7l) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

Изобретение относится к устройствам для возбуждения механических колебаний и может быть использовано в стендах для виброиспытаний приборов.

Известен электродинамический вибратор f! ), позволяющий осуществить перемещение стола вибратора по заданному закону. Однако вибратор не позволяет достичь высокой точности исполнения заданного закона из-за возникновения составляющих шума в цепях дифференцирования.

Известен также электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, установленной в воздушном зазоре магнитопровода, подвижную катушку, длина которой превышает длину воздушного зазора, задающий генератор, соединенный с усилителем и усилитель мощности, подключенный к подвижной катушке, к которой прикреплены датчики силы и ускорения Г21.

Однако в таком вибраторе возможны возникновения неустойчивых режимов колебаний, вызываемых фазовым сдвигом в электромагнитной части (т.е. из-за индуктивности катушки). Поэтому точное выполнение заданного зако.на невозможно, а также возникает опасность возникновения вредных неустойчивых колебаний, которые могут привести к разрушению исследуемого объекта.

Целью изобретения является исключение неустойчивых колебаний устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство введены второй усилитель, интегратор и сумматор, причем ко входу второго усилителя подключен

20 датчик ускорения а его выход соединен с интегратором и одним из входов сумматора, к остальным входам которого подключены выходы интегратора, первого усилителя и датчика

869842

45 силы, а выход сумматора соединен со входом усилителя. мощности.

На чертеже схематически изображен электродинамический вибратор.

Он содержит магнитопровод 1 с катушкой 2 подмагничивания, подключенной к источнику 3 постоянного тока, и подвижную катушку 4 имеющую цилинд ри вескую обмотку 5, испытыва,емый объект 6, датчик силы 7, расположенный между катушкой 4 и объектом 6, датчик ускорения 8, усилитель 9, интегратор 10, сумматор 11, первый вход которого соединен с выходом датчика силы, второй — с выходом усилителя 9, третий — с выходом интегратора а выход датчика 8 соединен с входом -усилителя 9, выход которого, в свою очередь, соединен с входом интегратора, усилитель мощности 12, через который выход сумматора соединен с входом подвижной катушки, генератор

13 и усилитель 14, через который выход генератора соединен с четвертым входом сумматора. 25

Устройство работает следующим образом, Сигнал с выхода генератора 13 через усилитель 14 поступает на вход сумматора 11 и через усилитель мощности поступает на вход обмотки 5 катушки 4 и вызывает усилие, пропорциональное этому сигналу, передаваемому .цилиндрической катушке 4 и тем самым объекту 6. Подвижная катушка 4 и объект 6 при этом начинают колебаться, Колебания вызывают силу реакции между катушкой 4 и объектом 6, которую фиксирует датчик силы 7. Сигнал с выхода датчика силы 7 поступает на вход сумматора 11 и через усилитель мощности 12 действует на обмотку

5 катушки 4 и вызывает силу, компенсирующую силу, действующую между катушкой 4 и объектом 6. При этом координата перемещения объекта 6 и катушки 4 будет зависеть только от динамических свойств подвижной части вибратора, т.е. массы, демпфирования и жесткости подвески подвижной цилиндрической катушки. На выходе датчика ускорения 8 получается сигйал, пропорциональный ускорению перемещения катушки 4, который поступает на.вход сумматора 11 через усилитель 9 с коэффициентом усиления, 55 пропорциональным массе подвижной катушки, и на выходе сумматора вызывает составляющую сигнала, равную инерционной силе подвижной части вибратора ° Этот сигнал подается через усилитель мощности 12 на обмотку

5 и вызывает силу, равную инерционной силе вибратора, но противоположного знака, и его компенсирует. Аналогично компенсируется и диссипативная составляющая силы. Для этого сигнал с выхода усилителя 9 поступает на вход интегратора !О, на выхо-. де которого появляется сигнал, пропорциональный скорости перемещения подвижной катушки 4. Этот сигнал с выхода блока 10 поступает на вход сумматора 11 через коэффициент демпфирования подвижной части вибратора и на выходе сумматора 11 вызывает составляющую сигнала, пропорциональную диссипативной силе, действующей в подвижной части вибраторп. Этот сигнал поступает через усилитель мощности 12 на обмотку 5 и вызывает усилие, равное диссипативной силе в подвижной части и противоположного знака. Таким образом осуществляется и компенсация диссипативной силы. Обмотка 5 катушки 4 имеет определенную индуктивность. исходя из этого и инерционность. По этому компенсирующее инерционное и диссипативное усилие будет действовать в подвижную часть вибратора с некоторым фазовым сдвигом относительно собственных сил, действующих в подвижной части. Это вызывает только некоторую небольшую ошибку при компенсации, но не вызывает неустойчивых движений в системе вплоть до полной компенсации этих сил. Однако, если далее произвести компенсирование упругой силы, действующей в подвижной части вибратора, то подобная запаздывающая обратная связь, как для компенсации инерционной и диссипативной сил, будет приводить к неустойчивым движениям уже при небольших фазовых сдвигах.

Поэтому сигнал с выхода генератора

13 поступает на вход сумматора через усилитель 14 с коэффициентом усиления, числейно равным коэффициенту жесткости подвески катушки 4.Итак, если после компенсации диссипативной и инерционной сил подвижной части вибратора она становится эквивалентной пружине ".. коэффициентом упругости С, то сигнал с выхода генератора

13, пропорциональный задаваемому перемещению катушки 4, например Х, поступающий через усилитель 14 с ко869842

ВНИИПИ Заказ 8708/12 Тираж 530 Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 эффициентом усиления С будет вызывать на выходе усилителя 14 сигнал,, пропорциональный 1.Х Эта составляющая сигнала, поступая через сумматор II и усилитель 12 на вход об- 5 мотки 5, вызывает усилие в вибраторе, равное CX . Так как динамическим эквивалентом подвижной части вибрато ра после компенсации инерционной и диссипативной сил является пружина с 1О коэффициентом упругости C, то сила

СЯ„, действующая на эту пружину с коэффициентом упругости С будет вызывать ее удлинение X, такое, что

У

СХ = СХ1откуда Х = X<, т.е. перемещение катушки 4 равно моментному значению сигнала на выходе генератора 13.

Достижение точной имитации перемещения подвижной части вибратора, задаваемое генератором без возник,новения неустойчивых режимов движения позволяет осуществить испытание различных объектов без опасности

25 их разрушения из-за неустойчивых

r колебаний, благодаря чему расширяется область применения вибратора, так как точность имитации перемещения не зависит от динамических свойств испытываемого объекта.

Формула изобретения

Электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, установленной в воздушном зазоре магнитопровода, подвижную катушку, длина которой превышает длину воздушного зазора, задающий генератор, соединенный с усилителем и усилитель. мощности, подключенный к подвижной катушке, к которой прикреплены датчики силы и ускорения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью исключения неустойчивых колебаний, в него введены второй усилитель, интегратор и сумматор, причем ко входу второго усилителя подключен датчик. ускорения, а его выход соединен с интегра.тором и одним из входов сумматора, к остальным входам которого подключены выходы интегратора, первого усилителя и датчика силы, а выход сумматора соединен со входом усилителя мощности.

Источники информации, iпринятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство СССР

Ф 546386, кл. В 06 В 1/04, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке II 2417650/18-24, кл. В 06 В 1/04, .1976.