Электродинамический вибростенд

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (n>946686 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02. 12. 80 (21) 3210124/18-28

Р1 М К„з с присоединением заявки Йо

В 06 В 1/04Ф

G 01 М 7/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет (S3) УДК 620. 178. .5(088.8) Опубликовано 300782. Бюллетень ¹28

Дата опубликования описания 30.07.82 (72) Авторы изобретения

A Ñ.Áoëüøèõ, В.А.Клочко и В.И.Петрович ъ ypQpl jо$ä (71) Заявитель

Научно-исследовательский институт интроскоп < БИБЛЫ0 " "Л (54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРОСТЕНД

Изобретение относится к технике испытаний на вибропрочность и виброустойчивость и может быть использовано в любой отрасли машиностроения.

Известен электродинамический вибростенд, в котором для корректирования его характеристики с подвижной системой возбудителя колебаний связана подвижная катушка электродинамического датчика скорости, магнитная система которого упруго установлена на корпусе возбудителя 1).

В связи с тем, что частота собственных колебаний магнитной системы датчика выбирается весьма низкой, сигнал датчика привязан к абсолютной системе координат, а не к корпусу возбудителя колебаний. Это обстоятельство не позволяет испольэовать сигнал датчика для дешифрирования собственных колебаний подвижной системы возбудителя.

Известен электродинамический возбудитель колебаний, который для корректирования его характеристики снабжен катушкой, индуктивно связанной с подвижной катушкой Возбудителя, закрепленной на общем с ней магнитопроводе, или установленной в воздушном зазоре и связанной с подвижной системой, если катушка возбуждения закреплена неподвижно на магнитопроводе P2) .

Б сигнале обратной связи присутствуют значительные по величине составляющие, отражающие искажения в усилительном тракте вибростенда, а также наведенные пропорционально коэффициенту передачи между индуктивно связанными катушками. Это не позволяет использовать сигнал обратной связи для измерения колебательной скорости подвижной системы возбудителя. Кроме того, для эффективной работы таких возбудителей необходимо выполнение магнитопровода, общего для подвижной и неподвижной катушек, шихтованным иэ трансформаторной

Известен электродинамический возбудитель колебаний с двумя раздельными, жестко соединенными между собой магнитными системами, в кольцевые зазоры которых помещены подвижные катушки, соответственно возбудителя и датчика скорости, соединенные между собой стержнем f3 ).

В таком возбудктелЕ длинный стержень, соединяющий подвижные катушки, обуславливает наличие сильно946686 го резонанса в сравнительно низкочастотной области рабочего диапазона . частот возбудителя колебаний, который затрудняет его применение при испытаниях, например, в режиме случайных колебаний.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электродинамический вибростенд, содержащий магнитопровод, упруго подвешенный каркас с катушкой, разме- 10 щенной в воздушном зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи ко входу усили- 15 теля мощности (4g.

Сигнал обратной связи в таком вибростенде нельзя использовать для измерения колебательной скорости системы возбуждения, так как в нем >0 содержится составляющая, наведенная в катушке обратной связй за счет трансформации сигнала подвижной катушки.

Целью изобРетения является повыше- 25 ние точности воспроизведения колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом вибростенде, содержащем магнитопровод, упруго подвешенный каркас с катушкой, размещенной в воздушном зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи ко входу усилителя мощности, он снабжен ферромагнитны>л якорем, жестко закрепленным на каркасе, а обмотка обратной связи закреплена на магнитопроводе и взаимодействует с ним.

Якорь может быть выполнен иэ магнитомягкого материала-, или из намаг, ниченного магнитотвердого материала. на чертеже представлена схема 4 электродинамическогс вибростенда.

B кольцевом воздушном зазоре 1 магнитопровода 2 расположен упруго подвешенный каркас 3 с катушкой 4, подключенной к выходу усилителя 5 мощности. Обмотка 6 обратной связи подключена через звено 7 обратной связи ко входу усилителя 5 мощности.

Обмотка 6 обратной связи закреплена неподвижно на магнитопроводе. К каркасу 3 жестко прикреплен .ферромагнитный якорь 8, взаимодействующий с магнитопроводом 2 и обмоткой 6 об.ратной связи. Якорь 8 может быть выполнен иэ магнитомягкого материала, например, иэ технически чистого же- 60 леэа (железа "Лрмко"), или из намаг,ниченного магнитотвердогр материала, например, иэ алюминий-никель-кобаль,тового сплава (альнико, магнико, ВНДК и т.д.) .

Электродинамический вибростенд работает следующим образом.

Электрический сигнал Б(1), например, изменяющийся по гармоническому закону, подается на вход усилителя

5 мощности, и вызывает ток 1(t) в катушке 4, находящейся в постоянном магнитном поле воздушного зазора 1.

Возникающая при этом сила

Г() = 1()„В„1„ где  — индукция магнитного поля в

1 воздушном зазоре, Ы» — длина проводника катушки 4, воздействуя на катушку 4, а с ней и на каркас 3 с жестко закрепленным на ней якоре>л 8, вызовет их перемещение вдоль оси х-х. В результате изменения магнитного сопротивления в промежутке между якорем 8 и магнитопроводом 2 в обмотке 6 обратной связи наведется ЭДС, пропорциональная скорости изменения величины магнитного поля, а значит и скорости перемещения каркаса 3 (подвижной системы вибровозбудителя).

Этот сигнал U(V) может быть испоказан для измерения скорости подвижной системы, так как не имеет других составляющих.

Сигнал U(V) через звено 7 обратной связи одновременно с сигналом возбуждения ц(1) подается на вход усилителя 5 мощности.

Первый (низший ) механический резонанс электродинамического возбудителя колебаний определяется массой подвижной системы возбудителя и жесткостью ее подвеса. В связи с этим в области низких частот колебательную систему электродинамического возбудителя можно рассматривать как систему с одной степенью свободы, . для которой уравнение движения записывается в виде

m х+й х+сх = г(.Ы= Вд (ик М где m масса подвижной системы,"

h трение в подвесе подвижной системы, с - жесткость подвеса подвижной системы;

U„„(t) " напряжение на катушке 4, z - полное входное сопротивление катушки 4, Напряжение на катушке 4 может быть записано в виде

0„„И.) = „„а()+К„„В(Ц где — коэффициент обратной связи, определяемой звеном 7;

К вЂ” коэффициент передачи уси (А лителя 5 мощности, U(V) = Bz1 х

946686

В - индукция магнитного паля

Х в зоне обглотки 6;

1 — длина проводника обмотки 6, х -. колебательная скорость подвижной системы (якоря 8).

Подставив в уравнение движения выражение Lpga Uqa{t) и собрав.коэФфи-> циенты при х, получаем

Бтв-р „„).+л,.= (а), ВЬ где 28 = — of = (h.

m ™ ю

Коэффициент обратной связи, при котором будут подавлены собственные колебанйя подвижной системы возбудителя, определяется из условия достижения критического затухания ц о-2Â х

- 6 8а 9@Pa. Кум

Обеспечение демпфирования вплоть до подавления собственных колебаний на первой резонансной частоте позволяет повысить точность воспроизведения закона изменения задающего сигнала U(t)i т.е, повышение точности воспроизведения колебаний.

Выполнение обмотки 6 неподвижной повышает надежность работы возбудителя, так как отпадает необходимость в сложном и малонадежном конструктивном элементе — подвижном токоподводе к ней.

Формула изобретения

1.Электродинамический вибростенд, сбдержащий магнитопровод, упруго подвешенный каркас с катушкой, размещенной в воздушном зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к -катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи к входу усилиt0 теля мощности, о.т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения точности воспроизведения колебаний, вибростенд снабжен ферромагнитным якорем, жестко закрепленньвл на каркасе, а обмотка обратной связи закреплена на магнитопроводе и взаимодействует с якорем.

2. Вибростенд по п.1, о т л и— ч а ю шийся тем, что якорь вы;э0 полнен иэ магнитомягкого материала.

3. Вибростенд по п.1, о т л ич а ю щ-и и с я тем, что якорь выпопнен из намагниченного магнитотвердого материала.

25 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Vibration Developing Industry

INC, 123 Umogae-cho Kita-Ku, Osaka, Japan. Возбудитель колебаний серии R.

2. Авторское свидетельство СССР

9403449, кл. В 06 В 1/4, 1971.

3.. Брюль и Къер, Нэрум, Дания, .Калибратор для акселерометров, Noдель 4291.

4. Авторское свидетельство CPCP

9657869, кл. В 06 В 1/04, 1972 (прототип).

946686

Составитель И.Лынский

Техред K. Èûöüo Хорректор О, Еилак

Редактор A.Власенко .Заказ 5404/14 Тираж 495 Подписное

ВНННТ!Н Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4j5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4