Электродинамический вибростенд Советский патент 1982 года по МПК B06B1/04 G01M7/00 

Изобретение относится к технике испытаний на вибропрочность и виброустойчивость и может быть использовано в любой отрасли машиностроения. Известен электродинамический вибростенд, в котором для корректирования его характеристики с подвижной системой возбудителя колебаний связа на подвижная катушка электродинамического датчика скорости, магнитная система которого упруго установлена на корпусе возбудителя f1. Б связи с тем, что частота собственных колебаний магнитной системы датчика выбирается весьма низкой, сигнал датчика привязан к абсолютной системе координат, а не к корпусу возбудителя колебаний. Это обстоятельство не позволяет использовать сигнал датчика для дешифрирования собственных колебаний подвижной системы возбудителя. Известен электродинамический возбудитель колебаний, который для корректирования его характеристики снаб яен катушкой, индуктивно связанной с подвижной катушкой возбудителя, закрепленной на общем с ней магнитопроводе, или установленной в воздушном зазоре и связанной с подвижной системой, если катуипса возбуждения закреплена неподвижно на магнитопроводе f2J. Б сигнале обратной связи присутствуют значительные по величине составляющие, отражакяцие искажения в усилительном тракте вибростенда, а также наведенные пропорционально коэффициенту передачи между индуктивно связанными катушками. Это не позволяет использовать сигнал обратной связи для измерения колебательной скорости подвижной системывозбудителя. Кроме того, для эффективной работы таких возбудителей необходимо вьшолнение магнитопровода, общего для подвюхной и неподвижной катушек, шихтованным из трансформаторной стали. Известен электродинамический возбудитель колебаний с двумя раздельными, жестко соединенными между собой магнитными системами, в кольцевые зазоры которых помещены подвижные катушки, соответственно возбудителя и датчика скорости, соединенные между собой стержнем зJ. В таком возбудИте;%е длинный стержень, соединяющий подвижные катушки, обуславливает наличие сильного резонанса в сравнительно низкочастотной области рабочего диапазона частот возбудителя колебаний, который затрудняет его применение при испытаниях, например, в режиме случайных колебаний.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является электродинамический вибростенд, содержащий магнитодровод, упруго подвешенный каркас с катушкой, размещенной в воздушном зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи ко входу усилителя мощности 4j.

Сигнал обратной связи в таком вибростенде нельзя использовать для измерения колебательной скорости системы возбуждения, так как в нем содержится составляющая, наведенная в катушке обратной связи за счет трансформации сигнала подвижной катушки .

Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом вибростенде, содержащем магнитопровод, упруго подвешенный каркас с катушкой размещенной в воздуишом зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи ко входу усилителя мощности, он снабжен ферромагнитньп-л якорем, жестко закрепленным на каркасе, а обмотка обратной связи закреплена на магнитопроводе и взаимодействует с ним.

Якорь может быть выполнен из магнитомягкого материала-, или из намагниченного магнитотвердого материала.

На чертеже представлена схема электродингимического вибростенда.

В кольцевом воздзушном зазоре 1 магнитопровода 2 расположен упруго подвешенный каркас 3 с катушкой 4, подключенной к выходу усилителя 5 мощности. Обмотка 6 обратной связи подключена через звено 7 обратной связи ко входу усилителя 5 мощности Обмотка 6 обратной связи закреплена неподвижно на магнитопроводе. К каркасу 3 жестко прикреплен .ферромагнитный якорь 8, взаимодействующий с магнитопроводом 2 и обмоткой 6 об.ратной связи. Якорь 8 может быть выцолнвн из магнитомягкого материала, например, из технически чистого железа (железа Армко), или из намаг.ниченного магнитотвердогр материала например, из алюминий-никель-кобгшь,тового сплава (альнико, магнико, РЭНДК и т.д.) .

Электродинамический вибростенд рботает следующим образом.

Электрический сигнал U(t), например, изменяющийся по гармоническому закону, подается на вход усилителя Б мощности, и вызывает ток I(t) в катушке 4, находящейся в постоянном магнитном поле воздушного зазора 1.

Возникающая при этом сила

FCt) I(t)-

где В. - индукция магнитного поля в

воздушном зазоре; .jf - длина проводника катушки 4 воздействуя на катушку 4, а с ней и на каркас 3 с жестко закрепленным на ней якорем 8, вызовет их перемещение вдоль оси х-х. В результате изменения магнитного сопротивления в промежутке между якорем 8 и магнитопроводом 2 в обмотке 6 обратной связи наведется ЭДС, пропорциональная скорости изменения величины магнитного поля, а значит и скорости перемещения каркаса 3 (подвижной системы вибровозбудителя).

Этот сигнал D(V) может быть испрказан для измерения скорости подвижной cиcтe /шI, так как не имеет других составляющих.

Сигнал U(V) через звено 7 обратной связи одновременно с сигналом возбуждения U(t) подается на вход усилителя 5 мощности.

Первый (.низший) механический резонанс электродинамического возбудителя колебаний определяется массой подвижной системы возбудителя и жесткостью ее подвеса. В связи с этим в области низких частот колебательную систе.1у электродинамического возбудителя можно рассматривать как систему с ОДНОЙ степенью свободы, . для которой уравнение движения записывается в виде

rviX fiy4cy--F(i),

-масса подвижной систегде m h мы,

-трение в подвесе подвих ной системы;

-жесткость подвеса подвижной системы;

.К ft)

-напряжение на катушке 4,

-полное входное сопрогтивление катушки 4.

Напряжение на катушке 4 может быть записано в виде

)--jbKy U(V)(t)

0 где fj - коэффициент обратной связи, определяемой звеном 7/ Kyj - коэффициент передачи усилителя 5 мощности.

U(V 1,х В 7 индукция магнитного поля в зоне обмотки 6; 1.2. - длина проводника обмотки X -. колебательная скорость подвижной системы (яко. ря 8). Подставив в уравнение движения выражение для IVjuCt) и собрав, коэЛфи-, циенты при X, получаем Х+С1в-|Ь 23 4vMlx a; x-- KvMUW где Ш У| Коэффициент обратной связи, при котором будут подавлены собственные колебания подвижной систеюа во будителя, определяется из условия достижения критического затухания o-ie B-,Bae-,i liyM Обеспечение демпфирования вплоть до подавления собственных колебаний на первой резонансной частоте позволяет повысить точность воспроизве дения закона изменения задающего сигнала U(t), т.е. повышение точнос ти воспроизведения колебаний. Выполнение обмотки 6 неподвижной повышает надежность работы возбудителя, так как отпадает необходимост в сложном и малонадежном конструктивном элементе - подвижном токопод воде к ней. Формула изобретения 1 ЭлектродинсМический вибростенд, сй Е1ёржащий магнитопровод, упруго подвешенный каркас с катуиосой, размещенной в воздушном зазоре магнитопровода, усилитель мощности, выходом подключенный к«катушке, и обмотку обратной связи, подключенную через звено обратной связи к входу усилителя мощности, отличающийс я тем, ЧТО, с целью повьвления точности воспроизведения колебаний, вибростенд снабжен ферромагнитным якорем, жестко закрепленнЕлл на каркасе, а обмотка обратной связи закреплена на магнитопроводе и взаимодействует с якорем. 2.Вибростенд по п.1, о т л и чающийся тем, что якорь выполнен из магнитомягкого материгша.3.Вибростенд по п.1, от л и ч ающи и с я тем, что якорь выполнен из Нс1магниченного магнитотвердого материала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Vibration Developing Industry INC, 123 Umogae-cho , Kita-Ku, Osaka, Japan. Возбудитель колебаний серии R, 2.Авторское свидетельство СССР №403449, кл. В Об В 1/4, 1971. 3.Брюль и Къер, Нэрум, Дания, Калибратор для акселерометров. Модель 4291. 4.Авторское свидетельство C(JCP №657869, кл. В 06 В 1/04, 1972 (прототип) .

14 /