Резонансная поверочная вибрационная установка Советский патент 1992 года по МПК G01M7/04 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано в поверочных установках с электромагнитными вибровозбудителями для поверки виброизмерительных преобразователей.

Известен резонансный вибростенд мембранного типа, предназначенный для испытания механических деталей на вибропрочность, для динамической тарировки и снятия частотных характеристик вибродатчиков, размещаемых вблизи цейтра мембран с электромагнитной системой возбуждения. Между связанными по периметру мембранами размещена электрическая катушка с сердечником с двумя обмотками, из которых одна питается переменным током от генератора звуковой частоты через усилитель, а другая обмотка

питается постоянным током для создания подмагничивающего потока. Если переменный ток имеет частоту механического резонанса мембран, то колебания их максимальны.

Устройство имеет низкий коэффициент полезного действия из-за больших потерь электромагнитной и механической энергии. Зто приводит к значительному расходу электрической энергии для получения больших виброускорений.

Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности и принятым за прототип является вибростенд, содержащий в качестве резонатора камертон, возбуждаемый электромагнитами, питаемыми от источника переменного тока. Одна из ветвей его соединена с концом пруVI

СО

со ю

Сл О

жины, имеющей нелинейную характеристику, а другой конец пружины связан с шарнирно закрепленным рычагом, отклоняемым при регулировке с помощью винта. Электромагниты расположены симметрично между ветвями камертона по одному на каждую ветвь и крепятся на общем кронштейне. Испытываемые приборы крепятся на площадке, расположенной на поверхности ветви камертона.

Синусоидальный ток питающей обмотки катушек электромагнитов, создает синусоидальные силы, приложенные к ветвям камертона в противофазе. С помощью винта и рычага жесткость пружины настраивается так, чтобы собственная резонансная частота камертона совпадала с частотой переменного тока.

Основным недостатком устройства-прототипа является его низкий КПД, вызванный большими потерями электромагнитной энергии, теряемой в зазорах магнитной цепи электромагнитов, из-за вихревых токов в ветвях камертона, а также рассеянной в катушках электромагнитов.

Цель изобретения повышение коэффициента полезного действия за счет снижения потерь электромагнитной энергии.

Ожидаемый эффект от использования изобретения - повышение КПД в 2-2,5 раза.

Указанная цель достигается тем, что в резонансной поверочной вибрационной установке, содержащей электромагнит с катушкой переменного тока и катушкой подмагничивания, ферромагнитный камертон, концы ветвей которого расположены между полюсами электромагнита, на одной ветви закреплен контрольный вибродатчик и имеется место для установки поверяемого вибродатчика, а на другой ветви установлен противовес, основание камертона закреплено на магнитопроводе, а катушка переменного тока и катушка подмагничивания установлены соосно вокруг ветвей камертона.

Благодаря тому, что основание камертона закреплено на магнитопроводе и внутри катушек, он и его ветви становятся продол- .жением этого магнитопровода. При этом основной магнитный поток замыкается по однородным параллельным цепям составленным соответственно из ветви камертона, зазором между ветвью и полюсом магнитопровода. Поэтому электромагнитная энергия в основном теряется только на одной паре зазоров, имеющих большое магнитное сопротивление, а не на двух парах зазоров, как в известных устройствах. Кроме того, такое взаимное расположение деталей магнитопровода и ветвей камертона

дает возможность возникновению пондеро- моторных сил, приложенных к ветвям камертона дополнительно к силам приложенным в районе полюсов электромагнита.

На фиг-. 1 изображена заявляемая резонансная поверочная вибрационная установка, продольный разрез; на фиг. 2 - то же. вид сбоку.

0 Установка содержит камертон 1, к концу одной ветви которого с помощью шпилек диаметром 5 мм присоединены образцовый 2 и испытуемый 3 вибродатчики, а к концу другой присоединен также с по5 мощью шпилек диаметром 5мм противовес 4. Камертон 1, по своим параметрам рассчитанный на частоту 750 Гц, имеющий общую длину 14,8 см, толщину ветвей 1,4 см, ширину 4 см, размещается внутри полости катуш0 ки 5 переменного тока, имеющей 2200 витков провода диаметром 1 мм и питаемой от генератора напряжения переменного тока переменной частоты, мощностью 200 Вт, служащего для возбуждения переменного

5 магнитного потока. Магнитный поток раздвоен по двум симметричным цепям, составленным ветвями камертона 1, зазорами 6,7 между ветвями с полюсами магнитопровода 8, длиной 1 мм, магнитопроводом 8,

0 охватывающим с двух сторон катушки 5 и катушку 9 подмагничивания, сходящимся у основания камертона 1, которое так же размещено внутри полости катушки с обмоткой

9подмагничивания, имеющей 2200 витков 5 провода диаметром 1 мм, служащей для возбуждения постоянного магнитного потока в ветвях камертона 1, магнитопровода 8 и в воздушных зазорах 6, 7. Обмотка катушки подмагничивания питается от генератора

0 напряжения постоянного тока типа 55-21 и потребляет ток 5 А напряжением 4 В. Для уменьшения потерь на вихревые токи по длине ветвей камертона 1. исключая площадки для размещения вибродатчиков 2, 3,

5 выполнены продольные пазы 10 шириной 1 мм, на глубину 10 мм с шагом 4 мм, а магни- топровод 8 набран из пластин трансформаторной стали. Вся конструкция закреплена на основании 11 из алюминия диаметром

0 140 мм и толщиной 40 мм, служащем также в качестве теплоотвода.

Заявляемая резонансная поверочная вибрационная установка работает следующим образом.

5 От генератора напряжения постоянного тока на витки катушки 9 подмагничивания подается постоянный ток 5 А напряжением

10В. От генератора напряжения переменного тока переменной частоты с усилителем мощности подается переменный ток до 3 А

напряжением до 60 В на витки катушки 5 переменного тока. При этом во зазорах б, 7 возникают противоположного направления переменные силы, амплитудное значение которых пропорционально переменному току. Синхронно с этими силами возникают также покдеромоторные силы, взаимодействия токов в витках катушки 5 переменного тока и суммарного тока из микротоков, образующих элементарные диполи, ориентированных под действием тока подмагничивания в одном направлении. Изменяя частоту источника напряжения переменного тока, подстраивают ее под частоту собственных колебаний камертона, получают виброускорения требуемых амплитуд.

Благодаря параллельным пазам 10 в ветвях камертона 1 в 3-4 раза падает величина вихревых токов, тем самым в 4-5 раз снижаются потери электрической анергии.

Таким образом, при сохранении положительных качеств прототипа в предлагаемом устройстве за счет повышения КПД в 10-15 раз возрастает воспроизводимая ве0

5

0

5

личина виброускорений на единицу затрачиваемой электрической мощности. На рабочей частоте 750 Гц при затрачиваемой электрической мощности 200 Вт воспроизводится виброускорение 10600 м/с2 при искажении гармоничности не более 1,5%.

Формула изобретения Резонансная поверочная вибрационная установка, содержащая электромагнит с катушкой переменного тока и катушкой подмагничивания, ферромагнитный камертон, концы ветвей которого расположены между полюсами электромагнита, на одной ветви закреплен контрольный вибродатчик и имеется место для установки поверяемого вибродатчика, а на другой ветви установлен противовес, отличающаяся тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения потерь электромагнитной энергии, основание камертона закреплено на магнитопро- воде, а катушка переменного тока и катушка подмагничивания установлены соосно вокруг ветвей камертона.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для поверки виброизмерительных преобразователей, Цель изобретения - повышение КПД за счет снижения потерь электромагнитной энергии. Резонансная поверочная вибрационная установка содержит электромагнит с катушкой 5 переменного тока и катушкой 9 подмагничивания, установленными соосно вокруг ветвей ферромагнитного камертона 1, основание которого закреплено на магнитопроводе 8, а концы ветвей расположены между полюсами электромагнита, причем на одной ветви закреплен контрольный вибродатчик 2 и имеется место для испытуемого вибродатчика, а на другой ветви установлен противовес 4. Цель изобретения достигается за счет уменьшения количества зазоров и использования камертона 1 в качестве продолжения магнитопровода 8. 2 ил. w Ё

10 2 /,Ю

фие.2