Электромагнитный вибровозбудитель колебаний Советский патент 1987 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано, например, в вибростендах или в активных виброзащитных системах в качестве возбудителей регулируемых по амплитуде и частоте перемещений.

Целью изобретения является увеличение амплитуды возбуждаемых колебаний.

На фиг.1 представлена конструкция предлагаемого устройств ; на фиг.2 - графики зависимостей электромагнитных упругих и суммарных сил от величины перемещения якоря соответственно для известного и предлагаемого усройств. .

Электромагнитный возбудитель колебаний содержит корпус 1, размещенные в нем сердечники 2 с управляющими 3 и подмагничивающими 4 обмотками, яконую систему из одного или двух якоре 5, упруго прикрепленных к корпусу 1 посредством неравножестких упругих элементов 6, компенсатор нелинейных искажений, выполненный в виде набора металластиковых упругих элементов 7 с жесткой деформационной характеристикой, и механизм для их поджатия.

вьтолненный в виде двух стяжных флан- ЗО ругой характеристики ,(x) происхо.- цев 8 и 9, скрепленных между собой с дит притяжение якоря к одному из сер- помощью якорного штока 10 с навипчи- дечников. Таким образом, при линей- вающимися на его концы резьбовыми ной упругой П9двеске якорной части гайками II и 12.для устранения явления залипания

Электромагнитный возбудитель коле- 5 якорей и обеспечения коэффициента не- баний работает следующим образом. линейных искажений порядка 1% прихоДля обеспечения линейного преобразования управляющего тока в силу электромагнитного взаимодействия между сердечниками 2 и якорями 5 величина 40 тока подмагничивания в обмотках 4 выбирается в 2-5 раз больше амплитуды управляющего тока в обмотках 3. При этом нелинейность кривой намагничивания сердечников (зависимость маг- 45 нитной индукции от величины напряженности поля, пропорциональной величине тока в обмотках сердечников) практически не вносит искажений в процесс преобразования и коэффициент gQ нелинейных искажений электромагнитных сил взаимодействия при этом не пре- вьшает 1-2%. Однако при перемещениях якорей 5, соизмеримых с величиной радится работать при значительных рабочих зазорах и малых токах подмагничивания и управления. Это существенно снижает эффективность электромагнитных возбудителей колебаний и ухудшает их массогабаритные показатели.

При наличии компенсатора нелинейных искажений суммарная характеристика перемещний якоря от электромагнитных сил (кривая Fg(x) на фиг.25) формируется из тяговой характеристики F3(x) и упругой характеристики F(х) нелинейных упругих элементов 7. Суммарная характеристика F (х) становится линейной в достаточно широ- ком интервале перемещений якоря, а 55 интервалы с отрицательной жесткостью отсутствуют, Степень линейности и величина линейного участка суммарной упругой характеристики подвески якоря в некоторых пределах могут регулибочих зазоров (это целесообразно с точки зрения снижения энергетических затрат), форма его перемещения становится отличной от формы действующих на него электромагнитных сил (со

стороны сердечников 2). Эти нелинейные искажения обусловлены нелинейностью зависимости сил электромагнитного взаимодействия от величины зазоров между сердечниками 2 и якорями 5 (фиг.2 , кривая F(x)). При линей- ной упругой характеристике (прямая Fy(x)) суммарная зависимость (кривая F, (х), фиг.2q), характеризующая процесс преобразования электромагнитных сил в перемещение якорной части оказывается также нелинейной, что приводит к нелинейным искажениям формируемых электромагнитным возбудителем колебаний. Последнее во многих случаях недопустимо. Так, при использовании электромагнитных возбудителей колебаний в качестве исполнительных элементов активных виброзащитных систем нелинейность преобразования приводит к появлению паразитного возбуждения защищаемого объекта на гармониках управляющего сигнапа. Кроме того (фиг.2р), зависимость (x) F, (х) + Fg (х) вне участка х 5 / пред/ имеет отрицательный наклон, что означает, что при перемещении якоря на этот участок уп

0 5 Q

дится работать при значительных рабочих зазорах и малых токах подмагничивания и управления. Это существенно снижает эффективность электромагнитных возбудителей колебаний и ухудшает их массогабаритные показатели.

При наличии компенсатора нелинейных искажений суммарная характеристика перемещний якоря от электромагнитных сил (кривая Fg(x) на фиг.25) формируется из тяговой характеристики F3(x) и упругой характеристики F(х) нелинейных упругих элементов 7. Суммарная характеристика F (х) становится линейной в достаточно широ- ком интервале перемещений якоря, а 5 интервалы с отрицательной жесткостью отсутствуют, Степень линейности и величина линейного участка суммарной упругой характеристики подвески якоря в некоторых пределах могут регулироваться путем изменения поджатия нелинейных упругих элементов.

В том случае, когда жесткость нелинейных упругих элементов 7 компенсатора нелинейных искажений при их поджатии изменяется многократно (на порядок-и более), в предлагаемом электромагнитном возбудителе колебаний может быть осуществлено согласо- ,11

вание внутреннего механического импеданса возбудителя колебаний с импедансом возбуждаемого объекта (нагрузки). Это необходимо для обеспечения возбуждения колебаний объекта с постоянной амплитудой, независящей в некотором диапазоне частот от импеданса возбуждаемого объекта. Это обеспечивается лишь в том случае когда модуль внутреннего импеданса возбудителя колебаний в несколько раз превышает модуль импеданса нагрузки возбуждаемого объекта. Поскольку в диапазоне до первой собственной частоты возбудителя, определяемой массой якорной части (массой якорей 5 и штока 10) и жесткостью ее подвес ки, внутренний импеданс однозначно определяется суммарным упругим сопротивлением неравножестких 6 и нелиней- ных 7 упругих элементов, то вели- .чина может регулироваться путем изменения поджатия нелинейных упругих элементов 7, Последнее позволяет применять предлагаемый электромагнитный возбудитель для широкополосного кинематического возбуждения объектов с существенно различающимся механическим импедансом.

Возможность согласования возбудителя с нагрузкой может быть обеспечена, например, применением в качестве нелинейных упругих элементов ме- талластиковых элементов, представляющих собой различные по форме массивы из чередующихся слоев резины и металла, скрепленных обычно методом вулканизации. Такие элементы изменяют свою жесткость при их поджатии в 100 и более раз. Эти элементы достаточно точно рассчитываются и могут быть изготовлены с заданной упругой характеристикой. Необходимая для качественной компенсации нелинейных искажений упругая характеристика нели-

3035324

нейных упругих элементов 7 легко может быть определена по экспериментально снятой тяговой характеристике электромагнитного возбудителя колебаний (кривые F(х), фиг.2).

В качестве неравножестких упругих элементов, обеспечивающих однонаправленность колебаний якорной части элек10 тромагнитного возбудителя колебаний, могут быть применены, например, кольцевые мембраны или плоские (круглые или прямоугольные) металластиковые элементы. Напраленность колебаний

15 якорной части возбудителя обеспечивается многократно (обычно на два порядка и более).. большей жесткостью этих элементов в направлениях, перпендикулярных к рабочей оси возбуди20 теля колебаний. Неравножесткость этих элементов обеспечивает также существенное (обычно в 10 и более раз) разделение собственных частот X упруго закрепленной якорной части,

25 что необходимо для равномерного воз- буждения колебаний в широкой полосе частот.

Формула изобретения

I. Электромагнитный вибровозбудитель колебаний, содержащий размещенные в корпусе магнитные сердечники с управляющими и подмагничивающими

обмотками, якорную систему, прикрепленную к корпусу посредством нерав- - ножестких упругих элементов, отличающийся тем, что, с целью увеличения амплитуды возбуждаемых колебаний, он снабжен компенсатором нелинейных искажений, выполненным в виде набора металластиковых элементов, установленного параллельно неравножестким упругим элементам

между магнитными сердечниками и якорной системой, и механизмом поджатия металластиковых элементов, выполненным в виде двух фланцев, скрепленных между собой посредством якорного штока с резьбовыми гайками на концах.

2. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что нерав- ножесткие упругие элементы выполнены в виде металластиковых элементов.

Изобретение относится к вибрационной технике и позволяет увеличить амплитуду возбуждаемых колебаний. Компенсатор нелинейных искажений вибровозбудителя выполнен в виде набора металластиковых элементов 7, поджатых фланцами 8 и 9 с помощью штока 10 с навинчивающимися на его концы резьбовыми гайками II и 12. Регулировка степени линейности и величины линейного участка суммарной упругой характеристики подвески якоря 5 осуществляется изменением поджатия элементов 6. Однонаправленность колебаний якорной части обеспечивается упругими элементами 6. Существенное разделение собственных частот упруго закрепленной якорной части обусловлено неравножесткостью элементов 6. I 3.п. ф-лы, 2 ил. с $ (Л (fb.1

Составитель Е.Литвинов Редактор И.Николайчук Техред И.Попович Корректор А, Зимокосов

Заказ 4000/10Тираж 437Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035,- Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое, предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная,4

фиг г