Электродинамический вибратор Советский патент 1982 года по МПК B06B1/04 

(54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к электродинамическим возбудителям колебаний, и может найти применение в качестве источника механическ1;х колебаний в стендах для виброиспытаний и моде-. лирования.

Известны электродинамические вибраторы, содержащие генератор, уси91ители и системы обратной связи fl.

Однако они имеют недостаточную точность формирования силового воздействия на объект, изменякяцегося по закону, задаваемому задающим генератором.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродинги ический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задакнций генератор, соединенные последовательно попарно первый и второй, третий и четвертый блоки диффэренцирования, сумматор, усилитель мощности, виброизмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу вибр.оизмерительного преобразователя перемещения подвижной

катушки, а выход к первому входу сумматора, три блока сравнения, три функциональных преобразователя, три выпрямителя, три сглаживающих фильтра, три усилителя с регулируеьими коэффициентами передачи, три канала обратной связи по перемещению, скорости и ускорению, каждый из которых состоит из последователько соединенных согласующего усилителя, выпрямителя и сглаживающего фильтра, выходы каждого из каналов обратной связи подключ-ены к первому входу соответствующего блока сравнения, к второму входу каждого из которых подключены через последовательно соединенные усилитель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель и сглаживающий фильтр соответственно выходы

20 задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования,выход каждого из трех блоков сравнения подключен к входу соответствующего функционального преобразователя,вход канала обратной связи по 5скорению подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения через третий и четвертый последовательно соединенные блоки дифференцирования, выход первого из которых подключен к входу канала обратной связи по скорости, а его выход - к входу канала обратной связи по перемещению 2

Однако в этом устройстве нельзя задавать испытуемому объекту усилия, изменяющиеся по закону, задаваемому задающим генератором, т.е. в известном устройстве не учтена сила R реакции, действующая между испытуемым объектом- и подвижной катушкой вибратора, т.е. точность воспроизведения заданного сигнала недостаточно высока .

Цель 1 зобретения повышение точности получение заданного силового воздействия на испытуемдй объект.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом вибраторе, содержащем магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную катушку с обмотрсой возбуждения, задающий генератор, соединенные последовательно попарно первый и второй третий и четвертый блоки дифференцирования, сумматор, усилитель мощности, виброизмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя, каждый согласующий усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом передачи, выход, задающего генератора подключен к второму входу cy Ф/Iaтopa, к третьему, четвертому и пятому входам которого подключены.соответственно выходы согласующих усилителей канаттов обратной связи по ускорению, скорости и перемещению, а выход каждого функционального преобразователя Лодключен к управляемому входу соответствующего согласующего усилителя.

На чертеже.представлена структурна схема вибратора.

Электродинамический вибратор состоит из. подвижной катушки 1 и обмот-кн возбуждения, виброизмерительного . преобразователя 2 перемещения подвижной катушки, усилителя 3 мощности, задающего генератора 4, блоков 5-8 дифференцирования , блока 9 обратной связи для коррекции нулевого положения подвижной системы вибратора, сумматора 10, согласующих усилителей 1113 с управляемыми коэффициентами передачи, выпрямителей 14-19, сглаживающих фильтров 20-25, усилителей 26-28 ёо стабильными и .регулируемыми коэффициентами передачи, блоков 29-31 сравнения, функциональных преобразователей 32-34.

Выход задающего генератора 4 подключен к второму входу сумматора 10, к первому входу которого подключен выход блока 9 обратной связи, входом подключенного к выходу виброизмерительного преобразователя 2 перемещения подвижной катушки, а третий, четвертый и пятый входы сумматора 10 подключены соответственно к выходам усилителей 11-13.

Выход сумматора 10 подключен через усилитель 3 мощности к обмотке 1 подвижной катушки возбуждения вибратора.

Выход виброизмарителя преобразователя 2 перемещения подключен, к первому входу блока 29 сравнения через последовательно соединенные усилитель 11, выпрямитель 14, сглаживающий фильтр 20, образукядими канал обратной связи по перемещению, к первому входу блока сравнения 30 - через последовательно соединенные блок 7 дифференцирования , усилитель 12, выпрямитель 15, сглажнвёцодий фильтр 21, Ьбразующими канал обратной связи по скорости, к первому входу блока 31 сравнения - через последовательно соединенные блоки дифференцирования 7 и 8, усилитель 13, капрямитель 16, сглаживающий фильтр 22, образующими канал обратной связи по ускорению,.

Выход задающего генератора 4 подключен к второму входу блока 29 сравнения через последовательно соединенные усилитель 26 с регулируе1«лм коэффициентом передачи, выпрямитель 18, сглаживающий фильтр 23, к второму . входу блока 30 сравнения - через последовательно соединенные блок дифференцирования 5, усилитель 27 со стабильным и регулируемым коэффици-. ентом передачи, выпрямитель 18,сглаживающий фильтр 24; к второму входу блока 31 сравнения - через последовательно соединенные два блока 5 и 6 дифференцирования, усилитель 28 с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель 19, сглаживающий фильтр 25.

Питание подвижной катушки 1 вибратора осуществляется от усилителя 3 мощности. Перемещение подвижной катушки определяется взаимодействием магнитного поля тока, протекающего через ее обмотку, и магнитного поля катушки подмагничивания, и при учете силы R реакции, действунхцей между испытываемым объектом и подвижной катушкой, описывается уравнением

где - символ дифференцирования;

m - масса подвижной системы;

X - положение подвижной системы;

с - жесткость подвески подвижной системы;

h - коэффициент демпфирования;

F - электромагнитная сила, действукндая на подвижную систему вибратора. Электродинамический вибратор работает следующим образом.

Сигнал управления поступает с выхода сумматора 10 через усилитель 3 мощности на обмотку подвижной катушки вибратора.

Сигналы с выхода задающего генератора 4 после формирования в кана- 5 лах поступают на вторые входы блоков 29-31 сравнения в виде , , IC. соответственно. (К. с, h, Kjj. m - коэффициенты передачи, формируемые блоками 26, 17, 23; 27, Ю 18, 24; 28, 19, 25 соответственно, сигнал управления).

На первые входы блоков 29-31 сравнения с выхода виброизмерительного преобразователя 2 по каналам обрат- 15 ной связи по перемещению, скорости и ускорению поступают ригналы сх, hpx и соответственно.

При наличии сигнала на выходе блока 29 (30, 31) сравнения (при не- 20 равенстве сигналов, поступающих на его входы) блок 32 (33,34) функхшонального преобразования изменяет коэффициент передачи блока 11 (12,13) в направлении уменьшения сигнала рас- 25 согласования на выходе блока 29 (30, 31).

Установка начальных значений т, h, С производится изменением коэффициентов передачи усилителей 26-28 jg со стабильными и регулируел«лми коэффициентами усиления.

Таким образом, подстройка коэффи- циентов передачи блоков 11-13 производится при изменении параметров т, h, с объекта управления (вибратора).

Сигнал же на выходе сумматора 10 (если не учитывать сигнала коррекции нулевого положения подвижной системы вибратора, создаваемого блоком 9 об- .д ратной связи) мохно представить уравнением

Uj и + hpx + сх

Из приведенных выше уравнений еле- дует, что R Uj. , т.е. сила, действующая на испытываемый объект, равна силе, задаваемой задающим генератором как по фазе, так и по амплитуде.

Предлагаемое устройство позволяет 50 передавать испытываемоглу объекту усилия, совпадающие по форме и по фазе с сигналом задающего генератора, в том числе сигналы разных тестовых форм и случайные с заданны1«м характе-55 ристиками.

Формула изобретения .

Электродинамический вибратор, со- Л держащий магнитопровод с обмоткой под.магничивания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задающий генератор, соединенные последовательно попарно первый и второй, третий и четвертый блоки дифференцирования,сумматор, усилитель мощности, виброизмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещений подвижной катушки, а выход к первому входу сумматора, три блока,сравнения, три функциональных преобразователя, три выпрямителя, три сглаживающих фильтра, три усилителя с регулируемыми коэффициентами передачи, три канала обратной связи по перемещению, скорости и ускорению, каждый из которых состоит из последовательно соединенных согласующего усилителя, выпрямителя и сглаживакж ег фильтра, выход каждого из каналов обратной свяэи подключен к первому вход соответствунщего блока сравнения, к второму входу каждого из которых подключены через последовательно соединенные усилитель со стабильным и регулируемьм коэффициентом передачи,выпрямитель и сглаживающий фильтр, соответственно выходы задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, выход каждого из трех блоков сравнения подключен к входу соответствующего функционального преобразователя, вход канала обратной связи по ускорению подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения через третий и чет вертый последовательно соединенные блоки дифференцирования, выход первого из которых подключен к входу канала обратной связи по перемещению, отличающийся тем, что, с целью повьлиения точности воспроизведения заданного усилия, каждый согласующий усилитель выполнен с управляемым коэффициентом передачи, выход .задагацего генератора подключен к второму входу сумматора, к третьему, четвертому и пятому входам которого Ьодключены соответственно выходы согласующих усилителей каналов обратной связи по ускорению, скорости и пере- . мещению, а выход каждого функциональ- ного преобразователя подключен к управляемому входу соответствующего согласующего усилителя.

Источники информации, , принятые во внимание при экспертизе

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 2795872/18-10, кл. В 06 В 1/04, 1980.