Устройство для возбуждения колебаний Советский патент 1991 года по МПК B06B1/04 

Устройство для возбуждения колебаний (фиг. 1) содержит два вибровозбудителя 1 и 2, источник 3 возбуждающего тока и фазовращатель 4. Первый 1 и второй 2 вибровозбудители установлены соосно и жестко соединены один с другим и прикреплены к возбуждающему объекту 5, первый вибровозбудитель подключен непосредственно к источнику возбуждающего тока, а второй - через фазовращатель.

Колебательная система устройства представляется динамической моделью (фиг.2) и описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

М х + h х + С х + Ci (х - xi) + С2 (х - ха) + + hi (x - xi) + h2 (x - Х2) Fi sin (o t + I) + + F2 sin wt,

mi xi + hi (xi - x) + Ci - (xi - x) - Fi x x sin (a)l + I),

ГП2 X2 + h2 (X2 - Xi) + C2 (X2 x) - Fj X

x sin CD t,

где M, mi, ГП2, С , Ci. Ci, h, hi, h2 - массы, коэффициенты жесткости и демпфирования упругих элементов возбуждаемой конструк- ции и подвижных частей первого и второго вибровозбудителей соответственно;

FI и F2 - амплитуды сил первого и второго вибровозбудителей соответственно;

I - угол фазового сдвига.

При рассчетах и на графиках амплитуды принята амплитуда колебаний массы при силовом воздействии только одного вибровозбудителя при заданной электромагнитной силе FL принимая при этом, что сила второго вибровозбудителя F2 0, а упруго подвешенная масса тг бесконечно мала. Жесткости подвески масс динамической модели при рассчетах выбраны так, что при собственные частоты упруго подвешенных масс вибровозбудителей равны (Оа ОЪ2 wm (рад/с), а собственная частота возбуждаемой массы на порядок ниже, т.е. льз п (рад/с), где п - выбирается произвольно.

Анализ рассчетных кривых, приведен- ных на фиг.З, показывает, что при совпадении собственных частот utei О)о2 упруго подвешенных масс mi и ГП2 амплитуда суммарных колебаний массы М достигает самых высоких значений при угле фазового сдвига 0, т.е., когда массы mi и та кояеб- лятся в фазе, и постепенно уменьшается при изменении р от 0 до л и практически отсутствуют при I - ж.

При постепенном увеличении интерва- ла расстройки собственных частот шы ишьа упруго подвешенных масс mi и п)2 амплитуда суммарных колебаний снижается с одновременным расширением пика амплитудночастотной характеристики возбуждаемой массы М и имеет максимальную величину при f -л/А и расстройке оы и ОЪ2 на 5%. Минимальная амплитуда суммарных .колебаний и максимальная ширина (до 20% от средней частоты интервала расстройки) пика амплитудно-частотной характеристики колебаний возбуждаемой конструкции массой М получается при р л, т.е. при противофазных колебаниях упруго подвешенных масс вибровозбудителей. Кроме того, по мере увеличения расстройки аь и йЪ2 в пике амплитудно-частотной характеристики появляется впадина, которая также зависит от величины фазового сдвига, а самая высокая неравномерность пика получается при р 0. При анализе кривых (фиг.З) с учетом ширины пика, его амплитуды и неравномерности амплитуды пика оптимальным вариантом является режим при р л/4, где при расстройке 5 - 10% ширина пика изменяется б - 10% (при частоте питающего напряжения 50 Гц составляет 3-5 Гц) с неравномерностью амплитуды до 12 %, что вполне удовлетворяет трбованиям систем с резонансным возбуждением при питании от сети переменного тока (частота изменяется 50 ± 0,5 Гц).

В системах, где частота питающего напряжения или жесткость подвески вибро- возбудителей изменяется в более широких пределах, целесообразно использование режима р 0, где ширина пика достигает 20% при неравномерности амплитуды около 20%.

Вследствие применения двух вибровозбудителей, силы которых действуют в одной линии, а фазы возбуждающего напряжения выбираются в пределах 0-180 градусов, осуществляется управление шириной пика амплитудно-частотной характеристики возбуждаемой конструкции. Например, при изменении расстройки до 20% и фазового сдвига между возбуждающими напряжениями вибровозбудителей от 0 до 180 градусов, ширина пика амплитудно-частотной характеристики изменяется от 2,5% до 20% от частоты возбуждающего напряжения (выбирается в середине интервала расстройки), а глубина регулирования амплитуды колебаний достигает 50% без изменения питающего напряжения. Если значения изменения частоты питающего напряжения и жесткости подвески упруго подвешенных масс вибровозбудителей заданы, соответствующим выбором параметров расстройки и угла фазового сдвига обеспечивается энергетически выгодный режим возбуждения.

Формула изобретения

Устройство для возбуждения колебаний, содержащее источник возбуждающего тока и вибровозбудитель, отличающее- с я тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот, оно снабжено по меньшей мере одним дополнительным вибровозбудителем, установленным соосно с основанием и жестко с ним соединенным, а также фазовраа|ателем, включенным между источником возбуждающего .тока и дополнительным вибровозбудителем, при этом основной и дополнительный вибровоэбуди- тели выполнены с различными резонансными частотами.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для возбуждения различных механических конст- рукций и для привода вибрационных машин, где необходимо постоянство амплитуды колебаний при изменяющейся частоте возбуждающего напряжения и изменяющихся параметрах подвесных вябровозбу- дителеи. Поддержание резонансного режима колебаний в широком интервале частот Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для возбуждения различных механических конструкций и для привода вибрационных машин, где необходимо постоянство амплитуды возбуждаемых колебаний при изменяющейся частоте возбуждающего напряжения и изменяющихся параметрах подвесных вибровозбудителей. Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот. при изменяющейся частоте возбуждающего напряжения и изменяющихся параметрах упругой подвески вибровозбудителя обеспечивается за счет того, что возбуждение производят двумя вибровозбудителями, вынуждающие силы которых действуют в одной линии, а фазы выбираются в пределах 0 - 180°, причем резонансная частота одного из вибровозбудителей ниже, а другого выше частоты вынуждающей силы. В результате взаимодействия двух электромагнитных вибровозбудителей при соответствующем выборе фаз колебаний и резонансных частот их упруго подвешенных частей, расширяется резонансный пик амплитудно- частотной характеристики, т.е. амплитуде резонансных колебаний стабильна в некотором интервале частот. Тем самым поддерживается энергетически выгодный резонансный режим при изменяющейся частоте вынуждающей силы и жесткости упругих элементов подвески подвижных частей вибровозбудителей. Это позволяет отказаться от схем автоматического поддержания резонансных колебаний, вследствие чего упрощается схема управления. 3 ил. На фиг.1 приведена блок-схема устройства для возбуждения колебаний; на фиг.2 - динамическая модель схемы возбуждения; на фиг.З - расчетные графики амплитуд колебаний возбуждаемой массы при различных углах сдвига фаз между возбуждающими напряжениями вибровоэбудителей и при различных сдвигах собственных частот вибровозбудителей (проценты от средней частоты интервала): а - I 0,1 - 0; 2-10%; 3-20%; б-1 1-5%; 2-0; 3-15%; 4-10%; в-1-я/21-20%:2-10%:3-0. 1Л о Јь 00 СП X О

ttsintft

Usin/tit+D

Фиг.1

t/,

у////////////////////////////, (Риг. 2

0.7 1,1 1,5 1,9 /fnr4

1,9 f,fy

1,9 /,нгч