Электродинамический вибратор крутильных колебаний Советский патент 1984 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть исползовано в стендах для испытаний различных изделий на вибропрочность и виброустойчивость, а также для калибровки измерительных вибропреобразрвателёй.

. Известны электродинамические вибраторы крутильных колебаний, содержащие магнитопровод с кольцевым воздушным зазором, катушки подмагнчивания и подвижную систему, включающую расположенную в воздушном зазоре магнитопровода цилиндрическую катушку возбуждения крутильных колебаний ij .

Однако в этом устройстве подвеска подвижной системы вибратора, выполняющая роль пружины при кручении, осуществляется с помощью упругих механических элементов: металлических пластин, стержней, резинометаллических соединений, являющихся по своей сущности нелинейными элементами, снижающими точность воспроизведения формы колебаний, особенно на низких частотах.

Известна также подвеска подвижной системы в виде магнитной пружины, состоящей из двух встре,чно включенных обмоток, смонтированных на подвижной системе Г2.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является электродинамический вибратор кру-., тильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой обмотка которой выполнена в виде раки, охватывающей керн С 33.

Однако этот вибратор также изза нелинейных-свойств подвески вносит нелинейные искажения при больших амплитудах колебаний.

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний при больших амплитудах.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамический вибратор крутильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в виде рамки,охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, введены две, выполненные в виде рамок, охватывающ11Х керн, включенные встречно обмотки, скрепленные ,с обмоткой подвижной катушки, при этом рабочие участки каждой дополнительной обмотки примыкают к дшаметрально противоположным краям основной.

Кроме того, угловая ширина каждой из дополнительных обмоток равна .максимальной амплитуде колебания.

На фиг.1 изображен вибрауор крутильных колебаний, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на 5 фиг.1; на Фиг.3 - взаиморасположение основной обмотки подвижной системы и двух обмоток, .образующих электромагнитную пружину; на фиг.4 подвижная система и центральная

0 часть магнитопровода (разрез Б-Б на фиг.2); на фиг.5 - нулевое (исходное) положение подвижной системы вибратора (разрез В-В на фиг.4); на фиг.б - предельное по5 ложенйе подвижной системы при повороте против часовой стрелки; на фиг.7 - то же, при повороте по часовой стрелке.

Электродинамический вибратор круQ тильных колебаний имеет массивный магнитопровод с полюсами 1,2 и керном 3 (фиг.1 и 2). Последний связан с полюсами посредством перемычки 4. Магнитное поле создается

5 катушками 5 подмагничивания.

Подвижная система вибратора включает рабочую обмотку б, имеющую вид рамки, охватывающей керн .3 и ,охватываемой последовательно обмотками 7 и 8, т а кже имеющими вид рамок и составляющими электромагнитную пружину вибратора (фиг.3). Все три обмотки 6-8, намотанные на каркас 9 (фиг.4), жестко скреплены между собой и со столом 10 (фиг.1) для установки испытуемых изделий, при этом стол 10 связан с обмотками через стойку 11. Подшипниковый узел 12, установленный на неподвижной части вибратора, служит для закрепления, центрирования и обеспечения крутильных колебаний подвижной системы вокруг центральной оси вибратора. Участки каждого витка обмоток 6-8, находящиеся в зазорах 13

5 и 14 магнитопровода, образуемых полюсами 1,2 и кернОм 3, являются рабочими, а те участки витков., которые примыкают к плоским поверхностям керна 3, в создании крутяQ щего момента для колебаний подвижной системы не участвуют.

Обмотки 7 и 8 составляют электромагнитную пружину вибратора и служат для создания поворотной жесткости

5 ,при крутильных колебаниях, они размещены вокруг керна 3 таким образом, что рабочие участки 16 и 16 витков одной из этих обмо.ток (фиг.5) примыкают к выступающим

0 краям 17 и 18 полюсов 1 и 2, а рабочие участки 19 и 20 витков обмотки примыкают к выступающим краям 21 и 22 тех же полюсов 1 и 2 (обмотки в плане перекрещивающиеся),

5 В нулевом положении подвижной системы вибратора все рабочие участки витков всех трех обмоток 6-8 не вы ходят за пределы зазоров 13 и 14 (фиг.5). Из технологических соображений цилиндрический керн 3 выполнен coc . Это связано с тем, что вначале изготавливается система из трех Обмоток 6-8, представляющая собою лестную конструкцию, а 3iaTeM уже через окна 23 (фиг. 5) части керна 3 вводятся в полость внутЕиа обмоток, где они скрепляются между собой, образуя .единую маг нитопрозЬдявдую массу, и далее пере мычкой 4 соединяется с полюсами 1 И 2 марнитопровода. Вибратор работает следующим образом. При угловых колебаниях подвижной системы относительно исходного положения витки обмоток электромаг нитной пружины попеременно выходят за пределы рабочего зазора на величину амплитуды виброкрлебания и при максимальной амплитуде могут выйти на всю ширину обмотки. В то время как витки одной обмотки выходят из рабочего зазора, витки др гой углубляются в рабочий зазор. При этом поскольку через них пропускается постоянный поток, то создается противодействующий момент кручения, стремящийся возвратить катуцщу в исходное положение, т.е создае- ся пЁ)ужинный эффект. При вращении, подвижной системы от начального положения в другую сторону работает на торможение ; другая обмотка, создавая такой же эффект. Тормозящий момент или величина жесткости может регулирова ся в необходимых пределах с пймощью изменения величины тока, пода емого в обмотки электромагнитной пружины. Взаймноё перекрещивание q,6MOTO 0бе6печивает согласную работу противоположных сторон каждой обмотки а Симметричность их расположения создает условия для совпадения положения рабочей катушки и положения полюсов магнитопровоДа: их геометрические оси совмещаются, а сама рабочая катушка оказывается сцентрированной относительно оси колебаний. Расположение рабочих участков обмоток заподлицо с краями полюсов обеспечивает в момент трогания рабочей катушки с места работу обмотки, т.е. возникновение жесткости, которая при колебании изменяется по линейному закону. Крайние предельные положения подвижной системы (фиг.б и 7) позволяют представить себе работу вибратора. Предлагаемое решение упругой подвески, выполненной в виде электрической пружины и исключающей применение нелинейных, как правило, упругих элементов механического типа, позволяет существенно расширить размах колебаний подвижной системы, в данном случае до ±22, а также обеспечивает высокую линейность характеристики в зависимое-, ти от угла поворота, что непосредственно влияет на величину нелинейных искажений при испытаниях, сводя их к минимуму. Увеличение амплитуды колебаний при повышении линейности характеристик расширяет рабочие зоны режимов испытаний не только по амплитудам колебаний, но и по диапазону частот. Это позволяет, в частности, проводить испытания изделий без перестановки их с одного испытательного стенда на другой и обеспечивает более высокую достоверность полученной в результате испытаний информации. Кроме того, по сравнению с известными стендами предлагаемая конструкция выгодно отличается своей простотой.

1. ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБ-г . PATbP КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ, содержа ВДИй двухполюсный магнитопровод. С цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в виде рамки. охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью пов{21 ения точности воспроизведения колебаний при амплитудах, в него введены две выполненные в виде рамок, охватывающих керн, включенные .встречно обмотки, скрепленные с обмоткой подвижной катушки, при этом рабочие участки каждой дополнительной обмотки примыкают к диаметрально противоположным краям основной. 2, Вибратор по П.1, отличают и и с я тем, что угловая ширина каждой из дополнительных обмоток равна максимсшьной амплитуде колебания. О)

8

Фиъ. 4S 7 3

±

8

/A