Автоколебательный вибростенд

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Соцмалксткческик

Республик о0991384

= . Ъ +

3b

/ г с. (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 022081 (21) 3343391/18-24 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет—

Опубликовано 230183.Бюллетень ¹ 3

Р М К з

G 05 D 19/02

Государственный комитет

СССР по делам .изобретений и открытий (531 УДК б 2-50. (088.8 ) Дата опубликования описания 23.01.83

В.A-Чистяков, Б.Н.Певзнер, N.Ô.Ãîíîïîë кийк( и И.Н.Есакова - Ях,"„"-.;, 1:.

Особое конструкторское бюро Ордена Лени а инстйтута. физики Земли им. О.Ю.Шмидта "ч".... (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) АВТОКОЛЕБАТЕЛЬНЫЙ ВИБРОСТЕНД

ttlX + BX + CX = F8, F8 — к8с < v<8x масса подвижной системы; коэффициент демпфирования; коэффициент линейной жесткости упругого подвеса; сила, создаваемая возбудителем колебаний; соответственно коэффициенты передачи датчика скорости, усилителя и возбудителя колебаний; перемещение подвижной системы стенда. где m

8

25 дс ъ "с

Изобретение относится к вибро.испытательной технике, а именно к автоколебательным стендам для испытаний сейсмометрической аппаратуры в диапазоне инфранизких частот

0,01 — 20 Гц..

Известен резонансный вибростенд, создающий вибрации в диапазоне частот 1 — 10000 Гц. Этот стенд представляет собой колебательную систему с одной степенью свободы с возбуждающей системой электродинамического типа. Частота колебаний подвижной системы задается генератором, сигнал с выхода которого после усиления поступает на вход вибровозбудителя колебаний. Измерение амплитуды вибрации осуществляется с помощью микроскопа t. 1 3.

Однако ввиду отсутствия системы поддержания амплитуды вибрации при

- изменении параметров усилителя, вибровоз,удителя и задающего генератора, например, от тепловых переходных процессов и времени, стабильность амплитуды колебаний указанного стенда оказывается незначительной.

Известен автоколебательный вибростенд, который содержит подвижную систему, установленную в упругом под-.

° весе, датчик скорости, подвижная часть которого закреплена на подвижной системе, а статор на корпусе стенда. Выход датчика скорости через усилитель соединен с входом магнитоэлектрического или электромагнитного возбудителя колебаний. Возбуждение гармонических колебаний в таком стенде осуществляется за счет положительной обратной связи, содержащей датчик скорости, усилитель и возбудитель колебаний (2 ).

Движение подвижной системы стенда описывается уравнениями

991384

ДемпфированиЕ в вибростенде во многом определяется трением. При линеариэации его методом гармонического баланса из уравнений (1)по лучим амплитуду автоколебаний

4F

А„ g где F — силЬ трения в подвесе„

К КбсКьКс — коэффициент передачи обратной связи. 10

Иэ (2 ) следует, что при изменении силы трения, например во времени, и коэффициента передачи обратной связи из-эа тепловых переходных процессов в обмотке возбудителя колебаний. и других причин происходит изменение амплитуды автоколебаний. В результате, возникают погрешности измерения. параметров вибрации иэ-за нестационарности амплитуды автоколебаний. Например, при изменении силы. трения на 4Ъ происходит соответствую щее изменение на 4Ъ амплитуды колебаний подвижной системы стенда.

Аналогичное соотношение имеет место и при изменении коэффициента передачи обратной связи.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в автоколебательный вибростенд, содержащий датчик скорости подвижной части вибростенда, установленной в упругих опорах, и последовательно соединенные усилитель и возбудитель колебаний, введены последовательно соединенные датчик перемещений подвижной части вибростенда, первый компаратор, первый ключ, первый интегратор, сумматор, второй 40 интегратор и аттенюатор, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор, первый селектор, второй ключ и третий интегратор, а также источник опорного напряжейия, 45 второй селектор и третий компаратор, первый вход которого подключен к выходу датчика перемещений, второй вход — к выходу третьего интегратора и к второму входу сумматора, а выход — к вторбму входу второго ключа, вход второго селектора соединен с выходом дифференциатора, а выход — с вторым входом первого ключа, выход датчика скорости связан с входом второго компаратора и с входом аттенюатора, выходом подключенного к входу усилителя, выход первого интегратора соединен с вторым входом первого компаратора, причем выход источника опорного напряжения подключен к второму входу второго интегратора.

Повышение точности воспроизводимых колебаний в предлагаемом стенде по сравнению с известным достигает ая введением автоматического регулирования коэффициента передачи положительной обратной связи. При этом регулирование осуществляется пропорциональным амплитуде перемещений подвижной системы стенда.

На фиг. 1 показана функциональная; схема автоколебательного вибростенда; на фиг; 2 — эпюры напряжений, поясняющие работу стенда.

Автоколебательный вибростенд имеет подвижную часть 1, установленную в упругих опорах 2, датчик 3 перемещений, например емкостный, подвижная часть которого закреплена на подвижной системе стенда, а неподвижная часть — на корпусе. Датчик 4 скорости выполнен электродинамическим так, что катушка его установлена на подвижной системе стенда, а магнитная система на корпусе. Вибростенд содержит также аттенюатор 5, усилитель 6, возбудитель 7 колебаний (электродинамический ), компараторы— первый, третий, второй 8 - 10, интеграторы — первый, третий, второй 11

13, ключи 14,и 15, сумматор 16, дифференциатор 17, селекторы 18 и 19 импульсов. Источник 20 опорного напряжения может быть любым, íî с регулируемым выходным напряжением.

Йа фиг. 2 обозначены:48 - напряжение на выходе датчика скорости 4 оп- напряжение на выходе датчика перемещений 3;U - напряжение на выходе компаратора 10; 0д, Ос„, Ос2— соответственно напряжения на выходе дифференциатора, селектора положительных и отрицательных импульсов °

Стенд работает следующим образом.

Сигнал с выхода датчика 4 скорости (фиг. 2а ) через аттенюатор и усилитель 6 поступает на возбудитель 7.

При выполнении условия самовоэбуждения, которое вытекает иэ уравнений {1 ) В < КУСК КВ возникают,автоколебания. Перемещения подвижной системы с помощью датчика перемещений преобразуются в электрический сигнал (фиг. 25) и поступает на вход компараторов 8 и 9

Компаратор 10 преобразует .сигнал с датчика скорости в прямоугольные импульсы (фиг. 25 ), которые после дифференцирования с помощью блока 17 (фиг. 27 ) и селекции на селекторах

18 (фиг. 23) и 19 (фиг. 2е ) управляют ключами 14 и 15. Таким образом, . ключи 14 и 15 открываются в момент прохождения максимумов сигналов с датчика перемещений. В результате интеграторы 11 и 12 запоминают амплитудные значения перемещений. Сумматор 16 суммирует эти сигналы и делит полученную сумму пополам. С

991384

30 выхода сумматора 16 сигнал поступает на вход интегратора 13, где сравнивается с сигналом источника 20 напряжения, а затем разность интегрирует- . ся и поступает на управляемый аттенюатор 5, с помощью которого изменяется. коэффициент усиления обратной связи. Если в силу каких-либо причин произошло изменение амплитуды антоколебаний, то на выходе интегратора

13 происходит изменение сигнала, в 10

,результате чего аттенюатор 5 меняет свое. сопротивление так, что коэффициент усиления обратной связи становится таким, при котором на выходе интегратора 13 напряжение близко к. 15 нулевому значению. Использование в цепи поддержания амплитуды интегратора 13 позволяет сделать систему с астатизьюм по амплитуде перемещений.

Применение в стенде регулирова- 20 ния по амплитудному значению перемещений позволило создать систему под. держания параметров автоколебаний в диапазоне инфраниэких частот 0.,0150 Гц. 25

Для оценки технико-экономической эффективности воспользуемся уравнениями (.2 ), откуда относительная погрешность поддержания амплитуды имеет вид сЧ = — —— тр dK

О Е K 31 тро о

Из (3 ) следует, что для обеспечения нулевой огрешности амплитуды автоколебаний необходимо выполнить равенство

К 4F о тр (4 } тРО где дГ, à — соответственно при40 ращение силы трения и начальное значение силы трения;

K — начальное значение .

О коэффициента обратной связи;

d K - приращение коэффициента обратной связи, при котором происходит исключение погреш-50 ности амплитуды автоколебаний.

Более детальные расчеты показывают, что погрешность подцержания амплитуды автоколебаний с помощью предложенного технического решения уменьшается более чем в 5 раз.

Формула изобретения

Автоколебательный вибростенд, содержащий датчик скорости подвижной части вибростенда, установленной в упругих опорах, и последовательно соединенные усилитель и возбудитель колебаний, о т л и ч а.ю шийся тем,. что, с целью повьааения точности воспроизведения колебаний, вибростенд содержит последовательно соединенные датчик перемещений подвижной части вибростенда, первый компаратор, первый ключ, первый интегратор, сумматор, второй интегратор и аттенюатор, последовательно соединенные второй компаратор, дифференциатор, первый селектор, второй ключ и третий интегратор, а также источник опорного напряжения, второй селектс:з и третий компаратор, первый вход которого подключен к выходу датчика перемещений, второй вход — к выходу третьего интегратора и к второму входу сумматора, а выход — к второму входу второго, ключа, вход второго селектора соединен с выходом дифференциатора, а выход — с вторым входом первого ключа,. выход датчика скорости связан с входом второго компаратора и с входом аттенюатора, выходом подключен— ного к входу усилителя, выход первого интегратора соединен с вторым входом первого компаратора, причем выход источника опорного напряжения подключен к второму входу второго интег ратора.

Источники информации,. принятые во внимание при экспертизе

1. Шкаликов В.С. и др. Измерение параметров вибрации и удара М., Изд-во стандартов, 1980, с. 205-208.

2. Авторское свидетельсво СССР

9 116699884422, кл. С 01 М 7/00, 1963

{прототип ).

991384

Составитель Л.Цаллагова

Редактор T.Kóãðèøåâà Техред И.Гайду Корректор A,Ôåðåíö

Заказ 131/65 Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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