Электродинамический вибростенд Советский патент 1992 года по МПК G01M7/04 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к устройствам, предназначенным для испытаний изделий на вибрационные воздействия.

Известен электродинамический вибростенд, оснащенный системой компенсации полей рассеяния над поверхностью рабочего стола, состоящей из двух катушек размагничивания без использования магнитных экранов. В зависимости от конструктивных особенностей вибростенда применяется то или иное размещение катушек размагничивания.

Известен также электродинамический вибростенд, снабженный устройством для компенсации магнитных полей рассеяния, содержащий сплошной замкнутый на маг- нитопровод магнитный экран, расположенный между установочной поверхностью рабочего стола и магнитопроводом, а также катушку размагничивания, расположенную между экраном и магнитопроводом.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродинамический вибростенд, содержащий устройство для компенсации магнитного поля рассеяния, состоящее из двух катушек размагничивания и магнитного экрана с отверстием для прохода рабочего стола. Первая катушка размагничивания размещена непосредственно на поверхности магнито- провода, вторая - с нижней стороны маг- нитного экрана, замкнутого на магнитопровод вибростенда.

Недостатком известного вибростенда является неэкономичность вследствие применения двух катушек размагничивания и одного экрана. Обеспечение высокой степени компенсации магнитного поля рассеяния вообще без катушки размагничивания невозможно. Поэтому наиболее экономичным решением будет применение только одной катушки размагничивания и минимального количества экранов, исходя из того, что стоимость катушки размагничивания и потребляемой ею энергии существенно выше стоимости экрана, изготовляемого из обычной конструкционной стали.

Цель изобретения - снижение стоимости и эксплуатационных расходов при сохранении степени снижения индукции магнитного поля рассеяния над столом.

Поставленная цель достигается тем. что электродинамический вибростенд, содержащий магнитопровод с катушкой подмаг- ничивания, подвижную систему, включающую размещенную в рабочем зазоре магнитопровода силовую катушку, жестко связанный с ней стол для установки испытуемого изделия, выполненный в виде

стакана, упругую подвеску, устройство для снижения индукции магнитного поля рассеяния над столом, включающее замкнутый на магнитопровод экран с отверстием для стола и катушку размагничивания, снабжен вторым экраном, установленным на центральном сердечнике магнитопровода через немагнитный элемент на расстоянии не более 2-3 А от внутренней поверхности уста0 новочной плиты стола, где А-максимальная амплитуда виброперемещения стола, замкнутый на магнитопровод экран установлен ниже установочной поверхности стола на расстоянии не более 2-3 А, размеры катуш5 ки размагничивания выбраны из соотношении h/t 0,45 и DBH/DK 1,05, где h, t и DBH - соответственно высота, толщина и внутренний диаметр катушки размагничивания; DK - внешний диаметр силовой ка0 тушки, а расстояние от центра катушки размагничивания до установочной поверхности стола составляет не менее 0,3 DK.

Таким образом, предлагаемый электродинамический вибростенд отличается от

5 прототипа тем, что необходимая степень компенсации магнитного поля рассеяния достигается с помощью применения только одной катушки размагничивания и двух стальных экранов

0 На фиг. 1 изображен электродинамический вибростенд, вертикальный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - интенсивности магнитного поля рассеяния над поверхностью рабочего стола в зависи5 мости от расстояния от центра стола для катушки подмагничивания (а), имеющего положительное значение (условно), и для ка- Тушки размагничивания, имеющего отрицательное значение (б).

0 Вибростенд содержит магнитопровод 1, катушку 2 подмагничивания, силовую катушку 3, цилиндрический переходник 4, рабочий стол 5 с радиальными ребрами жесткости 6. Подвижная система упруго

5 подвешена на пружинах 7. Диаметр установочной поверхности рабочего стола 5 равен диаметру силовой катушки 3, чем достигается существенное увеличение площади рабочей установочной поверхности стола 5 и

0 цилиндрическая форма переходника 4.

Катушка 10 размагничивания установлена на максимальном удалении от поверхности стола 5. Магнитный экран 4 замкнут на магнитопровод 1.

5 Внутри стола 5 между ребрами жесткости 6, число которых обычно составляет 6-8, расположены секторы 8 второго экрана, укрепленные на немагнитных стойках 9, опирающихся на керн магнитопровода 1. Экран 8 расположен на расстоянии 2-3 максимальных амплитуд колебаний от внутренней- поверхности установочной плиты рабочего стола 5 во избежание ударов стола о секторы 8 экрана при достижении столом 5 максимальной амплитуды колебаний, со- ставляющего обычно 12,5 мм.

Вибростенд работает следующим образом.

При включении катушки 2 подмагничи- вания возбуждается полезный магнитный поток, проходящий через кольцевой зазор, где расположена силовая катушка 3, и замыкающийся в магнитопроводе 1. Кроме полезного магнитного потока, возбуждается и вредный поток рассеяния, достигающий ра- бочего стола 5 (фиг. ).

Индукция магнитного поля над поверхностью стола достигает 0,15-0,20 Тл (согласно требованиям стандартов она не должна превышать 1 Тл в 20 мм над поверхно- стью стола).

Магнитное поле рассеяния электродинамических вибраторов, возбуждаемое катушкой подмагничивания, всегда имеет максимальное значение индукции на верти- кальной оси симметрии вибраторов, т.е. в центре стола (фиг. 3, а).

По мере удаления от оси значение магнитной индукции уменьшается. Таким образом, форма поля выпуклая. Магнитное поле катушек размагничивания, наоборот, вогнутое (фиг. 3, б). В центре стола значение индукции минимальное и по мере удаления от центра к периферии стола оно плавно увеличивается. Такое различие формы магнит- ных полей не позволяет достигать полной компенсации поля рассеяния: при компенсации поля в центре стола на его периферии создается область перекомпенсации, т.е. область с преобладанием магнитного поля, возбужденного катушкой размагничивания, по знаку обратного основному полю рассеяния. При полной компенсации поля на периферии стола в его центре основное поле рассеяния не будет полностью компенсиро- вано.

Таким образом, основная трудность компенсации магнитного поля рассеяния заключается в неравномерности как поля подмагничивания, так и размагничивания. Не представляет никаких трудностей применение катушки размагничивания, создающей поле большей интенсивности, чем поле рассеяния. Но задача заключается в достижении минимальной индукции маг- нитного поля независимо от его происхождения. В предлагаемом вибростенде выравниванию полей уделено наибольшее внимание: оба экрана, в основном, корректируют форму соответствующих полей,. делают их более равномерными, а катушка размагничивания компенсирует основную составляющую.

Были проведены теоретические и экспериментальные исследования по определению как формы, так и размещения катушки размагничивания и экранов, в результате показавшие, что поле размагничивания получается тем более плоским, чем дальше от стола расположена катушка размагничивания, чем меньше ее диаметр и больше осевая протяженность. Эффективность же экранов тем выше, чем ближе к столу они расположены.

Магнитный экран, составленный из отдельных стальных секторов 8, уменьшает индукцию, а также существенно снижает выпуклость поля. Чем дальше.экран 8 установлен от керна магнитопровода 1, тем выше экранирующий эффект. Поэтому он расположен на расстоянии не более 2-3 максимальных амплитуд колебаний стола 5 от его внутренней поверхности, что гарантирует исключение соударений стола 5 с экраном 8. Магнитное поле, возбуждаемое катушкой 10 размагничивания (фиг. 3, б), эффективно выравнивается экраном 11. При малом значении индукции в центре стола 5 индукция поля размагничивания на периферии стола 5 существенно уменьшается. Во избежание ударов об экран изделий, размеры которых превышают диаметр стола 5, экран 11 размещен ниже установочной поверхности стола 5 не более 2-3 максимальных амплитуд.

Магнитное поле катушки 10 размагничивания выравнивается, т.е. достигается его меньшая вогнутость тем больше, чем дальше от стола расположена катушка, чем больше ее осевая высота и меньше диаметр. Эти условия осуществляются в необходимой степени при выполнении катушки с такими размерами, чтобы отношение ее высоты к толщине было равно или превышало значение 0,45. При этом внутренний диаметр катушки 10 размагничивания не должен превышать 1.05 внешнего диаметра силовой катушки 3 и катушка размагничивания должна быть размещена так, чтобы ее центр отстоял от поверхности стола 5 на расстоянии, не меньшем 0,3 диаметра силовой катушки 3.

В результате реализации предлагаемого вибростенда магнитная ийдукция в 20 мм над поверхностью стола не превышает 1х хЮ 3Тл.

Предлагаемый вибростенд выполнен при усовершенствовании вибростенда типа УВЭ-100/5-3000. Вибростенд оснащен рабочим столом диаметром 470 мм при внешнем диаметре подвижной катушки также

470 мм. Шесть секторов экрана выполнены из мягкой стали толщиной 10 мм и установлены на алюминиевых стойках на расстоянии 40 мм от установочной плиты стола. Наружный экран выполнен из мягкой стали толщиной 4 мм.

Индукция поля рассеяния до реализа- i$m вибростенда составляла в центре стола 21,5 Тл, После установки экрана из шести стальных секторов индукция в центре стола снизилась до 16,4 -10 Тл, на краю - до 9,4- Тл. После установки наружного экрана и катушки размагничивания с числом витков 920 вместо 1850 витков заводского варианта индукция в центре стола составила 1 , а на краю - 0,8 Тл.

Таким образом, при рабочем столе диаметром 470 мм получены хорошие результаты размагничивания,

В результате в предлагаемом вибростенде по сравнению с прототипом вместо двух катушек размагничивания применена одна, но вместо одного экрана использовано два экрана. Однако стоимость экрана, изготавливаемого из дешевой конструкционной стали, значительно меньше стоимости катушки размагничивания, которая достигает 500 руб. При этом экран 11, замкнутый на магнитолроеод, фактически заменяет декоративную крышку, обычно изготавливаемую из алюминиевого литья. Кроме Этого, применение одной катушки размагничивания вместо двух приводит к экономии 5% потребляемой установкой мощности.

Формула изобретения Электродинамический вибростенд, содержащий магнитопровод с катушкой под- магничивания, подвижную систему,

включающую размещенную в рабочем зазоре магнитопровода силовую катушку, жестко связанный с ней стол для установки испытуемого изделия, выполненный в виде стакана, упругую подвеску и устройство для

снижения индукции магнитного поля рассеяния над столом, включающее замкнутый на магнитопровод экран с отверстием для стола и установленную на магнитопроводе катушку размагничивания, отличающийс я тем, что, с целью снижения его стоимости и эксплуатационных расходов при сохранении степени снижения индукции магнитного поля рассеяния.над столом, вибростенд снабжен вторым экраном, установленным

на центральном сердечнике магнитопровода через немагнитный элемент на расстоянии не более 2-3 А от внутренней поверхности установочной плиты стола, где А - максимальная амплитуда виброперемещения стола, замкнутый на магнитопровод экран установлен ниже установочной поверхности стола на расстоянии не более 2-3 А, размеры катушки размагничивания выбраны из соотношения h/t : 0,45 Овн/0к

1,05, где h, t и 0Вн - соответственно высота, толщина и внутренний диаметр катушки размагничивания; D - внешний диаметр силовой катушки, а расстояние от центра катушки размагничивания до установочной поверхности стола составляет не менее 0,3 D«.

Изобретение относится к вибрационным испытаниям изделий Цель изобретения - снижение стоимости электродинамического вибростенда и эксплуатационных расходов при сохранении степени снижения индукции магнитного поля рассеяния над столом. Изобретение усовершенствует устройство для снижения индукции магнитного поля рассеяния над столом. Устройство содержит катушку 10 размагничивания, замкнутый на магнито- провод 1 экран 11 с отверстием для стола и установленный на центральном сердечнике магнитопровода второй экран, состоящий из секторов 8. Размеры катушки размагничивания выбраны из соотношений h/t 0,45 и DBH/DK 1,05, где h, t и DBH - соответственно высота, толщина и внутренний диаметр катушки; DK - внешний диаметр силовой катушки 3 вибростенда, а расстояние от центра катушки 10 до установочной поверхности стола составляет не менее 0,3 DK. При выполнении этих соотношений поле размагничивания приближается к плоскому. Во избежание ударов об экран изделий, размеры которых превышают диаметр стола, экран размещен ниже установочной поверхности стола на расстоянии не более 2-3 максимальных амплитуд А колебаний. Максимальный экрани- рующий эффект при гарантированном исключении соударений, стола с вторым экраном достигается при установке последнего на расстоянии не более 2-3 А от внутренней поверхности установочной плиты стола 3 ил сл с ч 4 N СЛ СЛ о фиг

.Ј

А

л

xl

&

N

N

Фм.З