ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР Советский патент 1966 года по МПК B06B1/04 H04R9/02 H04R9/04 G01M7/04 

Известны электродинамические вибраторы для исследования механических систем на вибропрочность или определения их динамических характеристик, включающие установленный на жестком основании с помощью упругих опор корпус со смонтированными в -нем магнитопроводом с двумя рабочими воздушными зазорами, состоящим из центрального сердечника, полюсных пакетов, части корпуса и катушек подмагничивания, охлаждаемых водой, и трансформатором рабочего тока, размещенным в воздушных зазорах. Первичная обмотка трансформатора состоит из неподвижных, закрепленных на дисках вибратора катушек, выполненных в виде коакспальных, соединенных последовательно витков с накладным кольцом, затягиваемым посредством стяжек, проходящих в радиальном зазоре между витками, которые образуют винтообразные Каналы водяного охлалсдения всего трансформатора. Витки фиксируются друг относительно друга посредством вставок-изоляторов, служащих также для разделения восходящих и нисходящих водяных каналов. Вторичной обмоткой трансформатора являются подвижные короткозамкнутые витки, выполненные в виде стаканов, охватывающих первичную обмотку. Стаканы закреплены на концах общего штока, проходящего через центральное отверстие сердечника, и упруго подвешены в корпусе. Однако известные вибраторы имеют ряд недостатков: сложность изготовления центрального сердечника, невозможность центрирования в рабочих зазорах и трудность замены узла неподвижных рабочих катушек; ненадежность работы при повышенных температурах и высокая напряженность этого узла; недостаточная циркуляция охлаждающей воды в каналах; непрочность и жесткость передающих силу возбуждения короткозамкнутых витков; невозможность центрирования подвижной части вибратора в рабочих зазорах магнптопровода; невозможность отключения пр.ужпнной упругой подвески; недостаточная жесткость корпуса вибратора; невозможность удаления воздушных пробок ИЗ каналов и полостей водяного охлаждения и контроля полноты заполнения их водой. В описываемом вибраторе эти недостатки устранены. Для уменьшения потерь от вихревых токов и магнитных пОоТей рассеяния и для упрощения производства центральный сердечник вибратора выполнен сборным из пластин трапецеидального сечения, сцентрированных на средней втулке и стянутых обоймой в единое целое. Для центрирования в рабочих воздушных зазорах и удобства замены узла неподвижных рабочих катушек их витки смонтированы на промежуточном кольце.

Надежная работа узла достигается тем, что при повышенных температурах вставки-изоляторы выполнены из жаропрочной спеченной алюминиевой пудры с оксидной изоляцией.

Для снижения напряженности сложного узла и улучшения циркуляции охлаждающей воды Б каналах неподвижных рабочих катушек их витки выполнены трапециевидного сечения.

С целью повышения прочности и жесткости передающих силу возбуждения короткозамкнутых витков, они выполнены за одно целое с ребрами и втулкой, посаженной на один из концов сплошного штока.

Для центрирования подвижной части вибратора в рабочих зазорах магнитопроводакоротказамкнутые витки снаружи подвешены относительно корпуса вибратора на параллельно работающих неметаллических мембранах с металлическими центрирующими кольцами, а также на пружинной упругой подвеске, состоящей из закрепленного в иодвил ной части верхнего и установленного в корпусе нижнего дисков подвески с группой внещних (нерегулируемых) пружин между ними, внутри которых установлен полый винт с третьим диском на его резьбе и группой внутренних (регулируемых) пружин меледу ним и верхним диском, проходящими через отверстие нижнего диска. Винт имеет опору в виде втулки, закрепленной на корпусе, и снабжен маховичком.

Для отключения пружинной упругой подвески внутри полого винта помещен стержень с маховичком на одном конце и нарезкой на другом, соответствующей нарезке отверстия в верхнем диске.

С целью увеличения жесткости корпуса, он снабжен установленными сверху и снизу стальными несущими крышками, стянутыми сквозными шпильками дисков вибратора.

Для удаления воздушных пробок из каналов водяного охлаждения катушек подмагничивания и контроля полноты заполнения их водой верхние части каналов соединены с атмосферой выводной трубкой с шаровым клапаном.

Для контроля заполнения водой полостей охлаждения неподвижных рабочих катущек и подвижных короткозамкнутых витков и удаления из них воздушных пробок в сердечнике и стягивающей его обойме выполнены каналы в обоих стаканах, а также заканчивающиеся шаровым клапаном отверстия в верхнем стакане и в установленном на нем переходнике.

На фиг. 1 изображен предлагаемый вибратор, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез Л-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5-разрез Г-Г на фиг. 1; на фиг. 6- разрез Д-Д на фиг. 1.

Магнитопровод представляет собой сложную магнитную цепь, которая состоит из центрального сердечника / цилиндрической формы, отдельных радиально расположенных полюсных 5 пакетов 2 постоянного прямоугольного сечения и цилиндрического корпуса 3 вибратора. Между сердечником и каждым полюсным пакетом образован кольцевой воздушный зазор магнитной цепи, являющийся рабочим зазором. Для удвоения силы возбуладения, прикладываемой к подвижной системе, в вибраторе выполнено два таких воздушных зазора сверху и снизу и соответственно сверху и снизу кбрпуса вибратора установлено по шесть

5 полюсов. В магнитопроводе создают постоянное магнитное ноле, для чего внутри расположены катушки 4 подмагничивания, которые питаются постоянным током.

0 В центральном цилиндрическом отверстии сердечника 1 номещен щток 5 подвижной системы вибратора, выполненный из немагнитного материала. С целью уменьшения потерь от вихревых токов и магнитных полей рассеяния, сердечник набран из отдельных тонких пластин трапецеидального сечения из железа типа Армко. Такое выполнение сердечника позволяет заполнить объем и удовлетворяет требованиям технологичности конструкции. Пластины сердечника изолированы друг от друга лаком, сцентрированы на средней втулке 6 и с боков стянуты разрезной обоймой 7. С целью уменьщения потерь, полюсные пакеты 2 собраны из изолированных друг от друга лаком

5 пластин из трансформаторной стали, которые стянуты между собой болтами 8. Этими же болтами каждый пакет пластин зажат между двумя уголками 9. Полюсные пакеты установлены наружными краями непосредственно на

0 корпусе 3 вибратора, замыкая через барабан корпуса общую магнитную цепь магнитопровода. Средними частями полюсные пакеты опираются на диски 10 корпуса вибратора, которые изготовлены из немагнитного материала (из дюралюминия) и являются несущими деталями корпуса, а также служат для центрирования неподвижных рабочих катушек вибратора. Полюсы прикреплены к дискам 10 посредством уголков 9. Части полюсов, выходящие в воздушный зазор магнитопровода, обработаны по цилиндрической поверхности. В дисках 10, сцентрированных относительно корпуса 3 вибратора, сцентрирована обойма 7 вместе с сердечником / магнитопровода. Диски стянуты шестью сквозными шпильками // посредством гаек 12, выполненных заодно с трубками, в торцы которых упираются стальные крышки 1( вибратора, закрепленные гайками 14. Эти крышки выполнены достаточно

0 жесткими, так как они являются дополнительными несущими элементами корпуса вибратора. Введение несущих крышек делает конструкцию корпуса более жесткой, способной воспринимать повыщенные нагрузки. На крьацках

для ограничения роста амплитуд колеоании подвижной системы вибратора.

Для уменьшения потерь, повышения к. п. д. и поддерлония постоянства амплитудного значения развиваемой силы необходимо постоянство магнитной индукции в воздушных зазорах магнитопровода. Для обеспечения этого катушки 4 расположены симметрично относительно экваториальной плоскости магнитопровода. При этом получается компенсация наводок в катушках от переменных токов, протекающих в рабочих катушках и в подвижных короткозамкнутых витках 16 и 17, расположенных в воздушных зазорах магнитопровода.

С целью повышения величины магнитной индукции в воздушном зазоре магнитопровода, что является одним из средств увеличения силы возбуждения, развиваемой вибратором, необходимы значительные токи подмагничивания. Для возможности работы с повышенными плотностями тока подмагничивания введено водяное (водопроводной водой) охлаждение по всей толще секционированных катушек подмагничивания. Между частями катушек помещена специальная коробка 18 водяного охлаждения, которая в то же время является несущей деталью для катушек. Коробка охлаждения состоит из одной горизонтальной и трех вертикальных кольцевых камер и представляет собой сложную тонкостенную оболочку с большим числом перегородок. Каналы коробки рассчитаны так, чтобы обеспечить равномерное охлаждение всего объема катушек подмагничивания. Это достигается тем, что количество воды, пропускаемое во внутренних каналах пропорционально количеству выделяемого там тепла. Подвод и отвод воды осуществляется через специальные втулки 19 и 20, соответственно входящие в полые цапфы 21 и 22. Посредством втулок достигается необходимое уплотнение. При этом вход в коробку охлаледения один, а выходов из нее два, с противоположной стороны коробки.

В коробке водяного охлаждения расположено устройство, позволяющее контролировать полноту заполнения водой каналов с целью удаления из них возможных воздушных пробок. Для этого с двух сторон на диаметре, проходящем через корпус вибратора и несколько отклоненном от перпендикуляра к оси цапф (отклоненное положение диаметра связано с необходимостью обойти шпильки 23 крепления дисков), во всех трех верхних кольцах 24 коробки охлаждения закреплены щтуцеры 25, которые гибкими трубками 26 соединены с металлической выводной трубкой 27. Трубки 27 расположены в пазах, выфрезерованных в соответствующих ребрах диска 10 корпуса вибратора. Эти трубки подводят воду к шаровым клапанам 28, укрепленным в стенке корпуса 3 вибратора. Запор осуществляется; шариком, перекрывающим выходное отверстие в щтуцере 29. Шарик прижимается к гнезду щтуцера давлением воды и силой дополнительной пружины 30. Снаружи выход лз штуцера закрыт накидной гайкой 31 с прокладкой.

Для выпуска воздушных пузырей при заполнении водой коробки охлаждения вибратор несколько поворачивают в цапфах. У шарового клапана 2S, оказавшегося наверху, отвинчивают накидную гайку 31. Взамен нее на резьбу штуцера 29 навинчивают специальный технологический упор, внутренний стержень которого упирается в шарик клапана 28. По мере навинчивания шарик отодвигается от гнезда п пропускает воздух в канал штуцера. Когда канал полностью заполнится водой, упор свинчивают и заменяют накидной гайкой. Затем

вибратор несколько поворачивают в цапфах, чтобы бывший внизу шаровой клапан оказался в верхнем положении, и таким же способом выпускают возможную воздушную пробку из другой половины системы охлаждения.

С целью уменьшения потерь, связанных с вихревыми токами, ряд деталей (средняя втулка 6 и обойма 7 сердечника, диск 10 корпуса вибратора и коробка охлаждения) выполнен разрезными. В разрезы помещены

вставки из изолирующих прокладок. Соответствующие крепежные болты, например, стяжные болты 5 полюса, втулками и шайбами изолированы от стягиваемых деталей.

В радиальном магнитном поле в обоих

кольцевых воздушных зазорах магнитопровода помещены рабочие катушки, закрепленные на дисках корпуса вибратора, и короткозамкнутые витки 16 и 17 цилиндрической формы, принадлежащие к подвижной системе вибратора и выполненные из легких сплавов. Рабочие катушки питаются переменным током возбуждения от звукового генератора. Эти катушки выполняют роль первичных обмоток трансформаторов, у которых вторичными обмотками являются массивные короткозамкнутые витки. Использование известного принципа трансформатора позволяет уменьшить входную индуктивность вибратора, что приводит к увеличению (при заданном напряжении) силы тока в рабочих катушках и короткозамкнзтых витках и, следовательно, к увеличению силы возбуждения вибратора. Принятая схема с закрепленной рабочей катушкой и подвижным короткозамкнутым витком является

„U

обращенной схемой известных вибраторов с подвижными рабочими катушками и с размещением в том же воздушном зазоре специальной магнитной «экранировки в виде обмеднения полюсов, роль которой сводится к уменьшению входной индуктивности вибратора. Однако преимуществами системы трансформатора с подвижным короткозамкнутым витком является больщая механическая прочность массивных тяговых витков и отсутствие подводов тока к подвижной системе, что исключает механическое демпфирование, вносимое подводкой тока.

С целью увеличения силы возбуждения, в вибраторе повышена взаимная индуктивность

витком. Для этого рабочие катушки помещены с возможно малыми зазорами между цилиндрическими поверхностями двух короткозамкнутых витков (стакаиов) 16 и 17. Б отличие от существующих конструкций с одинарным короткозамкнутым витком, нри двух короткозамкнутых витках, охватывающих рабочую катушку, взаимная индуктивность между ними значительно увеличивается. Это обеспечивает соответствующее увеличение коэффициента связи между рабочей катушкой и короткозамкнутым витком, и, следовательно, увеличение рабочего тока в последнем. Кроме того, при охватывающих короткозамкнутых витках лучше используются магнитные поля тока в рабочей катушке. Как внутри, так и снаружи ее силовые лииии рабочей катушки пересекают короткозамкнутые витки и индуктируют в них рабочие токи.

Короткозамкиутые витки являются частями цельной и жесткой конструкции стакана 32 вибратора, выполненной с хорошо развитой посадочной втулкой. Рядом трапециевидных ребер втулка соединяется с ободом, который несет на себе короткозамкнутые витки. Цельная конструкция стакана вибратора обеспечивает повышенную прочность и жесткость его и облегчает достижение необходимого центрирования в радиальных зазорах.

Стаканы 32 закреплены на конических участках концов общего штока 5. Положение стаканов относительно штока по дуге фиксируется шпонками 33. Для повышения основной частоты колебаний двухмассовой системы стакан - шток - стакан шток выполнен л :естким со сплошным сечением. Таким образом, в вибраторе подвижная механическая система имеет две отдельные системы рабочих витков. К верхнему стакану вибратора нрикреплен нереходник 34, на котором смонтирован стол 35 вибратора. На столе крепят исследуемые на вибрацию объекты. Для исследования образцов вместо стола в переходнике закрепляют специальный переходной патрон.

Однако расположение в воздушном зазоре магнитопровода двух стаканов 16 и /7 из немагнитного материала увеличивает воздушный зазор и тем самым магнитное сопротивление всей магнитной цепи. Это приводит к уме.«ьшению индукции в зазоре нри неизменном токе в катущках 4 подмагничивания. С целью уменьшения воздушных зазоров магнитонровода для получения в них ббльших значений магнитной индукции, т. е. больших сил возбуждеиия вибратора, здесь применено частичное заполнение воздушных зазоров железом. Это достигается тем, что каждая рабочая катущка состоит из двух коаксиальных, соединенных последовательно, катушек 36 и 37 из мягкой стали. Эти катушки для увеличения сечений водяных каналов выполнены с витками трапециевидного сечения, располагающимися в один ряд по радиусу, а по длине катушки - с промежутками, образующими винтообразные каналы.

Витки одной из катушек имеют правое, а другой - левое иаправления подъема и перекрывают друг друга, в значительной степени заполняя железом воздушный зазор. Витки каждой катушки фиксируются друг относительно друга вставками-изоляторами 38, свободно помещенными в радиальном зазоре между катушками и имеющими буртики, на которые и опираются витки катушек. Вставкиизоляторы изготовлены из специального жаропрочного материала (спеченной алюминиевой пудры) и нокрыты оксидной изоляцией. Рабочие катушки смонтированы на промел :уточном кольце 39 и вместе с ним представляют

отдельный узел, который мож:но крепить иа диске 10 вибратора и снимать с него при необходимости. Промежуточное кольцо центрируется относительно диска 10 и крепится к нему винтами 40. Крепление витков рабочих

катушек к промежуточному кольцу и центрирование витков на кольце осуществлено четырнадцатью стальными стяжками 41, которые установлены в дуговых пазах кольца 39 и зафиксированы относительно кольца штифтами 42. Стяжки проходят через кольцевые зазоры (в промежутках меледу изоляторами 38) между катушками и затягивают витки последних посредством накладного кольца 43. Кольцо 43 затянуто гайками 44, которые навинчивают на нарезные выступы стяжек 41.

Все поверхности соприкосновения различных деталей узла рабочих катушек оксидированы для обеспечения электрической изоляции. Подвод тока к виткам рабочих катушек и отвод тока от них осуществлен проводами, которые проходят через специальные лункообразные каналы в промел уточном кольце 59. Обычно рабочие катушки изготовляются из

меди или из алюминиевых сплавов. Выполнение рабочих катушек из стали приводит к увеличению их механической прочности, что существенно с точки зрения восприятия больших усилий. В рассматриваемой конструкции такте учтено влиягше поверхностного и катушечного эффектов, благодаря которым, особенно при повышенных частотах, ток распределяется по сечению витка неравномерно, а по части периферии его. Наибольшие плотности тока

будут в противополол ных частях периферии витка катушки. Для увеличения проводимости тока введеио обмеднение 45 поверхностей витков рабочих катушек, примыкающих к поверхности короткозамкнутых витков.

Выше указано, что для получения больших сил возбул дения необходимо питание рабочих катушек вибратора токами большой силы. При этом в рабочих катушках и в короткозамкнутых витках достигаются значительные плотности токов и развиваются высокие температуры, которые могут ограничить работоспособность вибратора. Для работы при высоких плотностях рабочих токов в предлагаемом вибраторе применено интенсивное охлаждение рабочих катушек 36 и 37 и короткозамкнутых.

витков 16 и 17 дистиллированной водой. Вода подается к катушкам по трубкам 46 и 47 через каналы в дисках 10 корпуса вибратора. В катушках вода проходит по винтообразным каналам между витками и выводится по трубкам 48 и 49. Такое наружное охлаждение рабочих катушек в отличие от применявшегося в некоторых сушествующих вибраторах водяного охлаждения внутри медных витков рабочих катушек позволяет одповременно охлаждать и поверхпости короткозамкнутых витков. Изоляция от воды в вибраторе осушествлена посредством эластичных плеиок 50 и 51 из фторопласта. В системе охлаждения рабочих катушек 55 и 57 и короткозамкиутых витков 16 и 17 предусмотрена возможность контроля заполнения водой и вывода воздушных пробок при заполнении системы.

Воздух, оказавшийся возле нижннх катушек и стаканов, отводится вверх по специальным каналам 52, выфрезерованным в сердечнике / и обойме 7. Из пространства под верхней изоляционной пленкой 50 воздух по ко-г сым сверлениям в стакане 16 переводится внутрь стакана 32 вибратора, в пространство над рабочими катушками. Косые сверления выполнены как в верхнем, так и в нижнем стаканах 16 и служат также для обеспечения при работе вибратора свободного выхода воды из стаканов 32 при перемещении их относительно рабочих катушек. Из пространства, над верхними рабочими катушками воздух отводится по сверлениям в верхнем стакане 32 вибратора и в переходнике 34, на котором смонтирован шаровой клапан 55, аналогичный описанному выше.

Упругая подвеска подвижной системы внутри вибратора (относительно корпуса вибратора) выполнена из двух частей: стационарной (нерегулируемой) и регулируемой. Стационарная часть подвески составлепа из ДВУХ параллельных упругих текстолитовых мембран 54 и набора концентрических стальных спиральных пружин 55 сжатия. Нерегулируемые пружины 55 служат для уравновешивания только подвижных частей самого вибратора и для поддержания их в некотором среднем положении при отсутствии дополнительных исСьТедуемых масс на столе 55 вибратора. Мембраны 54 служат, главным образом, для центрирования подвижной системы относительно корпуса 3, т. е., в конечном счете, для центрирования ее в воздушных зазорах магнитопровода. При этом мембраны обеспечивают направленность движения подвижной системы в направлении вертикальной оси вибратора. При отсутствии испытуемых объектов на столе 55 мембраны 54 не будут нагружены.

Регулируемая часть подвески выполнена из набора параллельно работаюших стальных спиральных пружин 56 сжатия. Эта часть подвески служит для уравповешивания исследуемых на вибрацию обт ектов, устанавливаемых на столе 55 вибратора. Регулировка осушествляется изменением натяжения пружин 56.

Применяя сменные наборы пружпн 56, можно увеличить предельный вес исследуемых объектов. При этол лсесткость отдельных прулчин, входяш,их в набор, должна быть возможно 5 меньшей для того, чтобы собственные колебания пружин оказывали меньшее влияние на колебания исследуемых объектов. При необходимости исследовать объекты значительно больших весов применяется дополнительная

0

внешняя подвеска внутренней подвил нои системы вибратора.

В конструкции регулируемой части подвески предусмотреиа тонкая регулировка натяжения пружин 55, что обеспечивает и тонкую регулировку величин весов дополнительных исследуемых масс. При такой регулировке раз осушествляется приведение нагрул енной подвилчпой системы в среднее полол енне относительно корпуса вибратора. Непосредственная

0 регулировка натяжения 56 осуществляется поступательным перемещением диска 57, который приводится в движение вращаемой нарезной втулкой 58. Нерегулируемые 55 верхним 59 и нилсним 60 дисками. Верхний диск 59 центрируется в стакане 32 вибратора и перемешаться вместе со стаканом. Диск 60 укреплен в крышке 61 вибратора. Торцы 55 располагаются в кольцевых центрирующих канавках дисков 59 ибо. В диск 55 упираются своими верхними торцами и цеитрируются в нем внутренние регулируемые 56. Таким образом, через диск 59 подвил ной системе вибратора передается суммарное усилие от нерегулируемой 55 и регулируемой 56 частей прул инного подвеса.

Регулируемые 56 установлены с пентровкой на диске 57. В этом диске закреп0 леиа нарезная втулка 62, благодаря чему диск

57является гайкой для нарезной втулки 58. Диск 57 имеет два противопололч;по располол енных выступа, входящих в пазы коообкн 63 и удерл ивающих его от поворотов. При вра5 щенни втулки 58 маховичком 64 диск 57 будет перемеш.аться поступательно вдоль оси подвеса и сл имать 56, изменяя их натял ения. При этом поступательное перемещение втулки 58 предотвращается упором ее

0 в крышку 65 и в зажим 66, которым втулка

58мол ет быть законтрена при любом полол ении по высоте диска 57.

Регулируемые 56 поставлены с некоторым предварительным натял ениел при

5 самом нижнем полол ении диска 57. Это сделано с целью обеспечить работу всего прул ннного устройства без излома его упругой характеристики при отсутствии нагрузки на столе 55 вибратора. В результате вес собственной подвижной системы вибратора будет уравновешиваться суммой упругих усилий 55 и прелялрительного патял рпия прул ип 55. При этом подвил ная система будет занимать среднее положение. дуемого объекта подвижная система опускается из своего среднего положения и общий вес ее передается на все пружины 55 и 56, а также на мембраны 54. Вращением втулки 58 поднимают диск 57 и увеличивают натяжение регулируемых пружин 56 до тех пор, пока подвижная система не возвратится в среднее положение. Тогда дополнительная нагрузка системы, какой является вес испытуемого объекта, будет передаваться только на пружины 56. Мембраны же останутся ненагруженными. В описываемом вибраторе предусмотрена возможность возбуждения колебаний не только в вертикальном, но в горизонтальном и любом промежуточном (под углом) направлениях. При повороте подвижных частей на 90° вес их будет восприниматься только мембранами 54. В этом случае пружинный подвес 55 и 56 можно выключить. Выключение производится следующим образом. Вращением маховичка 67 винт 68 ввинчивают в резьбу втулки 69, укрепленной в центре диска 59. При этом проворачивание диска предотвращается двумя щтифтами 70. Затем диск 59 оттягивают от деталей подвижной системы вибратора, сжимая пружииы 55 и 56 на величину, обеспечивающую свободное перемещение подвижной системы при работе вибратора. Пружииы 55 рассчитаны так, чтобы при сжатии их оттянутым диском 59 между витками оставался небольщой зазор. Винт 68 законтривают зажимом 7/ на хвостовике. Вибратор упруго подвещен па жестком основании, основу которого составляют две литые станины 72 с рамой между ними, с помощью двух наборов горизонтальных 73 и вертикальных 74 и 75 листовых рессор, собранных в П-образные рамы с щарнирами 76 в верхних углах. Нижние концы вертикальных рессор закреплены на выступах станин 72. Посередине горизонтальных рессор 73 укреплены хомутами 77 корпусы 78 подшипников цапф 21 и 22 вибратора. Положение корпуса 78 относительно рессоры 73 фиксируется щтифтом 79. Цапфы зажаты в подщипниках посредством крыщек 80. Внещняя упругая подвеска работает при возбуладении колебаний вибратором в любом направлении. При этом фиксация соответстБЗ ОЩИХ ноложепий корпуса вибратора осуществляется двумя зажимными приспособлениями, вмонтированными в подщииники цапф 21 и 22. Зажим осуществляется цилиндрической гайкой 81 и втулкой 82, которые стягиваются винтом 83. При перевозках вибратора внещнюю подвеску его закрепляют с помощью специального фиксирующего устройства. Вместе с корпусом 78 подщипника хомутами 77 к горизонтальной рессоре 75 прикреплена жесткая планка 5 с выступающей средней частью. К планке приварепы две цилиндрических стержня 85. Эти стержни проходят в назы консольного выступа стойки 86, которая внизу жестко прикреилена к станине 72 рамы. На нарезных концах стержней 85 с уцором в их торцы закреплена траверса 87 с нарезкой между отверстиями для стержней 85. В резьбу траверсы ввинчивают винт 88 до упора его торца в выступ стойки 86. При дальнейщем ввинчивании планка 84 вместе с рессорой подтягивается также до упора в выступ стойки. Таким образом, создается натяжение между горизонтальной рессорой и станиной основания вибратора. Рессорные нодвески закрыты специальными защитными кожухами 89, укрепленными на станинах 72. Обе литые станины связаны между собой в цельное основание рамой 90, выполнепнои из щвеллеров и листов. Основание вибратора уставаливается на полу четырьмя выступами станин 72. Эти выступы выполнены с полостями, и в них смонтированы четыре убирающихся колеса 91, которые предназначены для того, чтобы при необходимости перевозить вибратор к испытуемому объекту. Над колесами в станинах укреплены четыре рамы 92 для переноски вибратора краном. В основании вибратора размещено специальное согласующее устройство, которое включается между рабочими катушками и усилителем и служит для согласования величииы входного сопротивления вибратора и потребкого сопротивления нагрузки усилителя. Такое размещение согласующего устройства позволяет уменьшить длину соединительных проводов между согласующим устройством и вибратором и обеспечивает больщую компактность всего агрегата по сравнению с известными конструкциями. Согласующее устройство состоит из специального высокочастотного воздушного трансформатора 93 и емкостной компенсационной батареи 94. Воздушный трансформатор выполнен с двумя тороидальными обмотками, причем число витков первичной обмотки регулируется. Емкостная батарея включается параллельно в цепь вторичной обмотки трансформатора 93 и рабочих катушек вибратора в отличие от последовательного включения ее в существующих конструкциях. Преимуществом параллельного включения емкости является то, что рабочие катушки вибратора и емкостпые батареи находятся под малыми папряжепиями при больших токах в них. Это обеспечивает безопасность работы с вибратором и возможность водяного охлаждения рабочих катущек и короткозамкнутых витков. Кроме того, большие токи создают большие возбуждающие силы. Подключение вторичной цепи траисформатора к рабочим катущкам, также, как и подключение питаиия катушек подмагничивания 4, производится через спиральные токовводы (шины) 95 и 96 с большим шагом спиралей. Это обеспечивает упругость шин в местах присоединения к вибратору и возможность поворота вибратора иа 90. Шины 95 подводят ток

13

22 вибратора, а шины 96 подводят ток к катушкам подмагничивания и расположены на цапфе 2/. Спирали шип расположены под защитными кожухами 89. Токовые шины пронуш,епы через нрофрезерованпые в цапфах два паза.

Для улавливания и отведения от рабочего стола 35 вибратора магнитных полей рассеяния служит стальная крышка 13. Снаружи верхней 13 и нижней 61 крышек уложен пенопласт 97 для глушения шума. Пенопласт закрыт наружными кожухами 98. Пластические массы для глушения шума укреплены также на внутренних поверхностях обеих крышек, а также во всех местах, где это возможно, например снаружи и внутри переходника 34.

В вибраторе установлены контрольные и измерительные приборы. Одним из них является акселерометр 99 для получения данных о движении подвижной системы вибратора. В непосредственной близости от акселерометра, на верхней крышке, установлен катодный повторитель. В центральной части крышки смонтированы платы 100, к клеммам которых припаивают выводы от датчиков, устанавливаемых внутри вибратора. К соответствуюихкм клеммам этих же плат припаивают провода, проложенные по крышке и подключенные к общему штепсельному разъему 101. Таким образом, наличие плат облегчает снятие крышек 13 при разборке.

На верхней 13 и нижней 61 крышках установлены реле 102 для мгновенного выключения тока в рабочих катушках вибратора при возрастании величин амплитуд сверх допустимых.

Работа вибратора состоит в следующем. В катушки подмагничивання 4 подается постоянный ток, в результате чего в магнитопроводе вибратора создается постоянный магнитный поток. В радиальном магнитном потоке в воздушных зазорах магнитопровода помещены неподвижные рабочие катушки 36 н 37 и подвижные короткозамкнутые витки 16 и 17. В рабочие катушки подается переменный ток возбуждения заданной частоты от звукового генератора, усиленный мощным усилителем и прошедший через согласующее устройство вибратора. Так как рабочая катушка и оба короткозамкнутых витка образуют воздушный трансформатор, то при пропуске тока через рабочую катушку усиленные токи образуются в обоих короткозамкнутых витках. При взаимодействии переменных токов в короткозамкнутых витках с постоянным магнитным полем возникают переменные электродинамические силы возбуждения, воздействующие на короткозамкнутые витки и передаваемые ими на подвижную систему вибратора и, следовательно, на исследуемые объекты на столе 55 вибратора. Силы возбуждения образуются в короткозамкнутых витках в обоих воздушных зазорах магнитопровода. Действуют они синхронно и поэтому передаются на стол вибратора, складываясь. При взаимодействии тока

14

в рабочих катушках с постояпным магнитным полем возникают переменные силы, воздействующие на витки катушки. Суммируясь на длине данной катушки, эти силы у основания ее будут равны сумме сил, действующих на охватывающий короткозамкнутый виток. Но д.тя катушки эти силы являются реактивными и воспринимаются диском 10 вибратора.

10

Предмет изобретения

1.Электродинамический вибратор для исследования механических систем на вибропрочность илн определения их динамических

характеристик, включающий установленный на жестком основании с помощью упругих опор корпус со смонтированными в нем: магнитопроводом с двумя рабочими воздушными зазорами, состоящим из центрального сердечника, полюсных пакетов, части корпуса н катушек подмагничивания, охлаждаемых водой, трансформатором рабочего тока, размещенным в воздущных зазорах, первичная обмотка которого состоит из неподвижных, закрепленных на дисках вибратора катушек, выполненных в виде коаксиальных, соединенных последовательно витков с накладным кольцом, затягиваемым посредством стяжек, проходящих в радиальном зазоре между витками, образующими винтообразные каналы водяного охлаждения всего трансформатора с фиксацией друг относительно друга посредством вставок-изоляторов, служащих также и для разделения восходящих и нисходящих водяных каналов, а вторичная обмотка образована из подвижных короткозамкнутых витков, выполненных в виде стаканов, охватывающих первичную обмотку, закрепленных на концах общего штока, проходящего через центральное

отверстие сердечника, упруго подвешенных в корпусе, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потерь от вихревых токов и магнитных полей рассеяния, центральный сердечник вибратора выполнен сборным из пластин

трапецеидального сечения, сцентрированных на средней втулке и стянутых обоймой в единое целое.

2.Вибратор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности центрироваНИН в рабочих воздущных зазорах и удобства замены узла неподвижных рабочих катушек, витки последних смонтированы на промежуточном кольце.

3.Вибратор по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежной работы

узла ненодвижных рабочих катушек при повышенных температурах, вставки-изоляторы выполнены из жаропрочной спеченной алюминиевой пудры с оксидной изоляцией.

4. Вибратор по пп. 1-3, отличающийся тем, что, с целью снижения напряженности сложного узла и улучшения условий циркуляции охлаждающей воды в каналах неподвижных рабочих катушек, витки их выполнены 5.Вибратор по пп. 1-4, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и жесткости передающих силу возбуждения короткозамкнутых витков, последние выполнены за одно целое с ребрами и втулкой, посаженной на один из концов штока, выполненного сплошным. 6.Вибратор по пп. 1-5, отличающийся тем, что, с целью центрирования подвижной части вибратора в рабочих зазорах магнитопровода, короткозамкнутые витки снаружи подвешены относительно корпуса вибратора на параллельно работающих неметаллических мембранах с металлическими центрирующими кольцами, а также на пружинной упругой подвеске, состоящей из закрепленного в подвижной части верхнего и установленного в корпусе нижнего дисков подвески с группой внешних (нерегулируемых) пружин между ними, внутри которых установлен нолый винт с третьим диском на его резьбе н группой внутренних (регулируемых) пружин между ним и верхним диском, проходяшими через отверстие нижнего диска, имеющий опору в виде втулки, закрепленной на корпусе, и снабжен маховичком. 7.Вибратор по п. 6, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности отклгочения пружинной упругой подвески, внутри полого винта помешен стержень с маховичком на одном конце и с нарезкой на другом конце, соответствующей нарезке отверстия в верхнем диске. 8.Вибратор по пп. 1-7, отличающийся тем, что, с целью увеличения жесткости корпуса, он снабжен установленными сверху и снизу стальными несущими крышками, стянутыми сквозными шпильками дисков вибратора. 9.Вибратор по пп. 1-8, отличающийся тем, что, с целью обеспечения удаления воздушных пробок из каналов водяного охлаждения катушек подмагничивания и контроля полноты заполнения их водой, верхние части каналов соединены с атмосферой выводной трубкой с шаровым клапаном. 10.Вибратор по пп. 1-9, отличающийся тем, что, с целью обеспечения контроля заполнения водой ц Здаления воздушных пробок при заполнении полостей охлаждения неподвижных рабочих катушек и подвижных короткозамкнутых витков, в сердечнике и стягивающей его обойме выполнены каналы в обоих стаканах, а также заканчивающиеся шаровым клапаном отверстия в верхнем стакане и в установленном на нем переходнике,

„ S5 20 22 SO

чл

ч+