Пьезоэлектрический вибростенд Советский патент 1982 года по МПК G01M7/00 B06B1/06 

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРОСТЕНД

1

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к пьезоэлектрическим вибростендам и может быть использовано при градуировке первичных преобразователей вибрации или при проведении вибрационных испытаний изделий.

Известен пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус с центрированной в нем виброплатформой и пьезовибраторами. Виброплатформа выполнена в виде полого цилиндра, а два пьезовибратора , работающие на сдвиг, размещены между .корпусом и торцами цилиндра, осуществляя центрирование виброплатформы

Недостатком указанного вибростенда является невысокая точность испытаний, обусловленная значительной неравномерностью амплитудночастотной характеристики.

Наиболее близким по т хнической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, виброплатформу для установки испытуемого изделия, подвешенную к корпусу посредством мембраны, и связанные с виброплатформой пьезовибраторы, снабженные концентраторами с различными резонансными частотами, один из которых установлен по оси колебаний виброплатформы, а остальные - под углом к ней так, что оси всех концентра10торов пересекаются в одной точке.

Резонансные частоты всех концентраторов различны 2.

Недостатком известного вибростенда является возможность возбужде15ния поперечных колебаний виброплатформы, особенно в диапазонах частот , лежа:;их между резонансными частотами концентраторов, что приводит к искажению формы воспроизводи20мых колебаний. Это является следствием неполной взаимной компенсации поперечных составляющих колебаний, создаваемых отдельными пьезовибраторами, расположенными под углом к платформе. Цель изобретения - повышение точ ности воспроизведения заданной форм колебаний за счет уменьшения уровня поперечных колебаний виброплатформы Указанная цель достигается тем, что пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, виброплатформу для установки испытуемого изделия, подвешенную к корпусу посредством мембраны, и связанные с виброплатформой пьезовибраторы, снабженные концентраторами с различными резонансными частотами, один из которых установлен по оси колебаний виброплатформы, а остальные - под углом к ней так, что оси.всех концентраторов пересекаются в одной точке, имеет различающиеся по резонансной частоте группы установленных под углом к оси колебаний виброплатформы концентраторов, каждая из которы содержит концентраторы с одинаковыми резонансными частотами, распол женные равномерно по окружности. Наличие упомянутых групп концент раторов обеспечивает компенсацию по перечных Доставляющих усилий, созда ваемых отдельными концентраторами, и тем самым уменьшается уровень поперечных колебаний виброплатформы. На фиг. 1 изображен вибростенд по оси симметрии, продольное сечение; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Пьезоэлектрический вибростенд содержит корпус 1, связанный с осно ванием 2, которое имеет горизонталь ную поверхность 3 для крепления пье зовибратора k, расположенного по ос возбуждения колебаний, и конусную поверхность 5 для крепления пьезовибраторов 6.1-6..3 и 7. расположенных под углом к этой оси. Пьезовибратор k снабжен концентрато ром 8 с резонансной частотой f, , пьезовибраторы 6.1-6,3 снабжены концентраторами 9., имеющими одинаковую резонансную частоту fj, а пьезовибраторы снабжены концентраторами 10.1-10.3 имеющими одинаковую резонансную частоту f, причем .З Концентраторы с равными резонансными частотами расположены равномерно по окружности, образуя две группы концентраторов. В корпусе 1 установлена виброплатформа 11, подвешенная к корпусу 1 посредством мембраны 12. Боковая 4 поверхность 13 виброплатформы И, контактирующая с концентраторами 9.1-9.3 и 10.1-10.3, выполнена конусной. Это объясняется тем, что конструктивно трудно выполнить виброплатформу 1i с горизонтальной поверхностью для контакта со всеми концентраторами. На виброплатформе установлен виброизмерительный преобразователь 1, служащий для измерения уровня вибрации и электрически связанный с блоком 15 управления, подключенным к генератору 16. Пьезоэлектрический вибростенд работает следующим образом. Переменное электрическое напряжение от генератора 16 подается на пьезовибраторы , 6.1-6.3 и 7.1-7.3 которые преобразуют его в механические колебания в широком диапазоне частот. Поскольку концентраторы 8 9.1-9.3 и 10.1-10.3 являются резонансными системами, поведение которых описывается линейными дифференциальными уравнениями второго порядка, и имеют различные резонансные частоты, то амплитудно-частотная характеристика виЬростенда приобретает неравномерный характер с ярко выраженными резонансными пиками, распределенными по всему частотному диапазону вибростенда. Благодаря этому происходит подъем амплитудно-частотной характеристики вибростенда в высокочастотной области и повышение общего уровня вибрации в широком диапазоне частот. Выравнивание амплитудно-частотной характеристики на заданном уровне производится при помощи обратной связи, которая включает виброизмерительный преобразователь И и блок 15 управления . Векторы сил 9,-) Рдз создаваемых соответствующими концентраторами, направлены под углом к оси колебаний и могут быть разложены по направлению вибрации Fg Q и Fg 2 и т.д. и перпендикулярному к нему направлению Fnq , nQ.-i т.д. Для исключения поперечных колебаний виброплатформы 11 необходимо, чтобы результирующая всех поперечных сил, создаваемых всеми концентраторами/ была бы равна нулю во всем диапазоне частот. Для этого необходимо, чтобы результирующие поперечных составляющих сил, создаваемых концентраторами с одинаковыми резонансными

частотами были равны нулю, так как в противном случае результирующие поперечных составляющих сил, создаваемых группами концентраторов, в силу их резонансных свойств, зависят от частоты, и добиться компенсации поперечной составляющей силы, создаваемой одной группой концентраторов поперечной составляющей силы, создаваемой другой группой концентраторов, во всем частотном диапазоне невозможно. Кроме того, в области, лежащей между резонансными частотами групп концентраторов, происходит не компенсация поперечных составляющих сил, а их усиление, так как в области, лежащей за резонансной частотой,наблюда ется сдвиг фаз, возбуждаемых концентраторами напряжений на 180°, Равенство нулю поперечных составляющих сил, создаваемых каждой группой концентраторов, достигается расположением концентраторов каждой группы равномерно по окружности.

Использование предлагаемого изобретения позволяет снизить более чем на 30 дБ поперечные составляющие колебаний виброплатформы и повысить точность воспроизведения заданных Режимов.

399876

Формула изобретения . Пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, виброплатформу для установки испытуемого изделия, 5 подвешенную к корпусу посредством мембраны, и связанные с виброплатформой пьезовибраторы, снабженные концентраторами с различными резонансными частотами, один из которь/х to установлен по оси виброплатформы, а остальные - под углом к ней так, что оси всех концентраторов Пересе каются в одной точке, о т л и ч л ю щ и и с я тем, что, с целью покы 15 шения точности воспроизведения заданной формы колебаний за счет умесь шения уровня поперечных колебаний виброплатформы, он имеет различающиеся по резонансной частоте группы 20 установленных под углом к оси коле- баний виброплатформы концентраторов, каждая из которых содержит концентраторы с одинаковыми резонансными частотами, расположенные равномерно 25 по окружности.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР

tf kЭ(kQ, кл. G 01 М 7/00, 197.

30 № 72б+55, кл. G 01 М 7/00, 1977.

ю.ъ

.г