Устройство для испытания изделий на воздействие пространственной вибрации Советский патент 1983 года по МПК G01M7/00 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ИЗДЕЛИЙ

НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ВИБРАЦИИ

. . .. 1 . .. Изобретение относится к испытатель-г ной технике, а именно к устройствам аля испытания издвлиЁ на воэпействие пространственной вибрации. Известно устройство для испытаний изделий на воздействие вибрации, содеi жашее две симметричные и соосно распо ложенные электродинамические системы , каждая из которых содержит магните-; провод с воздушным зазором, например кольцевым, и подвижную катушку с вин товой обмоткой, обеспечивающей осевые колебания. Катушки электродинамических систем соединены жестким штоком, в средней части которого располагается испытуемый объект. Катушки колеблются синфазно fl I . Недостатком такого устройства является невозможность воспроизведения пространственной вибрации. Наиболее близким по технической сушности к изобретению является устройство для испытания изделий на вЬздейст вие пространственной вибрации, содержащее магнитную систему с двумя р бочими зазорами и подвижную часть, включак Шую установленные в рабочих зазорах, механически связанные между собой силовые катушки с винтовой и многосекционной тороидальнс обмотками, плат форму для установки испытуемого вза ЛИЯ и упругую подвеску платформы с катушками, образованную двумя г ппами упругих элементов. В известном устройстве магявтв ая система выполнена; в виде одного магнитепровода с двумя концентричными кольце выми зазорами, в саном иё которых установлена катушка с винтовой обмоппсой, а в другом - с многосекцисж Р тороидальной обмоткой, рана групп упругих элементов подвески соединяет одну из катушек с магнвтопроводом, а арутая соединяет катушки между собой. Это устройство позволяет создавать прямолинейные вибрации по трем взаимно пер3Qпенцикулярным осям и угчслую вибрацию относительно оцной из осзй в различных сочетаниях 2 , Однако известное устройство не обеспечивает возможность возбуждения уг-лавой вибрации по любой из компонентов. Целью изобратенйя я,зляется расширение фугждиональньпс возможностей за счет обеспечения возбуждения по любой из угловых компонент. Поставленная цель достигается TOMj что устройство аля испыгания изделий ка Бозцействие пространственной вибраци соцеркашее магнитную систему с двумя рабочими зазорами и поавижнуто систему включающую установленные в рабочих зазорах механически связанные между собой силовые -катушки с винтовой и мно госекционной тороидальной обмотками, платформу для установки испытуемого изделия и упругую подвеску платформы с катушками, образованную группами упругих элементов, снабжено второй мно госехционной тороидальной обмоткой, ма нитная система выполнена в виде двух однозазорных магнитопрхзводов, располо женных соосно и встречно, одна из катушек с многссекиионной тороидальной об-, моткой установлена в зазора одного маг- нитопрозода. а о.ругая катушка с жестко связаннымн между собой эянтовой и второй /шогосекционной тороидальной обмот-ками s зазоре другого магнктокровода и связана с первой катушкой чераз ппат форму, а кежцая из групп упругих элемен тоз связана с одной из катушек. Кроме того, катуилси размешены сймметркчно относительно центра платформы а i-руплы элементов япругой подвески сд.зкнуты оцна относит: ельно другой на полшага. На фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство, частргчный раз ,рез; на фиг 2 - разрез на фиг. 1 на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1, на фкг. 4 - упругий элемент подвески платформы с катугшсами, общий вид, на фиг, 5 - схема питания обмотох кату шек при возбуждении прямолинейной вибрации по оси X и угловой вибрации oivноси-тепьно оси X, ка фиг. 6 - то же, для случая возбул аения прямолинейной вибрации по оси У и угловой вибрации относительно оси У; на фиг 7 - то же, для случая возбуждения прямолинейной вибрации по оси 1 и угловой вибрации относительно оси Xj на фиг. 8 - 10 схемы мгновенных сил, действующих ка 15 подвижную систему при питании обмоток по схемам, изображенным. соответст венно на фиг, 5, 6 и 7, Устройство для испьгания изделий на воздействие пространственной вибрации (фиг. 1) содержит магнитную систему, выполненную в виде двух идентичных магкитопроводов 1 и 2, установленных соосно и встречно на основании 3 и имеющих кольцевые зазоры 4 и 5, подвижную часть, включающую механически связаннью между собой силовые катушки 6 и 7, установленные соответственно в зазорах 4 и 5, между которыми жестко закреплена платформа 8 для установки используемого изделия, вьшолненная, например, в виде пустотелого цилиндра, в полости которого установлен контейнер 9 с испытуемым изделием, и упругую подвеску, образованную двумя группами упругих, элементов 1О и 11, например J - образной формы, соединяющими соответственно силовые катушки 6 и 7 с магнитопрОБОдами 1 и 2. Как видно на фиг, 2 и 3, упомянутые группы упругих элементов 10 и 11 сдвинуты одна относительно другой на полшага, что обеспечивает более равномерные жесткостные характеристики подвески в различных направлениях. Катушки 6 и 7 имеют две иденти«шые винтовые обмогки 12 и 13 возбуждения осевой вибрации и две идентичные многосекционные тороидальные обг-.отки 14 и 15 возбуждения радиальных и угловых вибраций (под осевой зцесь и далее понимается прямолинейная вибрация вдоль осей магнитопровоцов 1 и 2 ось X, под радиальными - вибрации, возбуждаемые перпендикулярно осям магнито- проводов оси У и 2 , под угловыми вибрации вокруг осей X, и Z ). Следует заметить, что для возбуждения осевой . вибрации в принципе достаточно одной обмотки 12 или 13, две обмотки исполь зуются в предлагаемом устройстве для обеспечения симметричного распределения масс катушек 6 и 7 относительно центра О масс подвижной части и одинаковых электрических параметров катушек. Обмотки 14 и 15 возбуждения радиальных и угловых вибраций вьшолнены тороидальными, образованными тяговыми элементами, размешенными на цилиндрических поверхностях обмоток 12 и 13 возбуждения осевых колебаний по их образующим, неподвижными элементами, размещенными по об1 зуюшим поверхностям магнитопроводов 1 и 2, ограничивающих воз- душные зазоры 4 и 5 со стороны тяго вьк элеменгов, и гибкими токопоцводами последовательно соединяющими тяговые эпементы с неподвижными. Каждая, из обмоток 14 и 15 разделена на четыре равные по числу проводников секции (1, II, 111, 1У и 1 , П, 1U, 1У), равно мерно (шаг ЭСЯ ) расположенные по окружности. Одноименные секции обмоток 14и 15 симметрично расположены относнтельно центра масс подвижной части. Каждая из секций (фиг. 5-7) условно изображена одним витком, причем тяговы I является проводник, лежащий на поверхности условного цилиндра, обозначенного штрих-пунктирной линией. Начала обмоток обозначены буквами Н, концы - буквами К. Устройство работает следующим образом. В обмотки 12 и 13 (фиг, 5) возбуждения осевой вибрации поступают синфазные, например синусоидальные, управляющие сигаалы. На фиг. 5 изображены направления протекающих при этом в обмот ках мгновенных токов. На фиг. 8 изображены мгновенные силы F , возникающие за счет взаимодействия магнитного поля в воздушных зазорах магнитопроводов 1 и 2 и токов в обмотз ах 12 и 13. Эти силы приложены к катушкам 6 и 7 таким образом, что обеспечивают перемещения платформы 8 и контейнера 9 с испытуемым изделием вдоль оси X. В секции 1, И, П1, 1У обмогки 14 (фиг. 5) поступают синфазные сигналы, и одновремен но в секции 1 , и, , 1У (обмогки 15поступают сигналы, противофазные сигналам в одноименных секциях обмотки 14. На фиг. 5 изображены направлени V протекающих при этом обмотки мгновенных токов. На фиг. 8 изображены мгновенные силы fj, действующие при этом на катушки 6 и 7. Как видно, эти сигналы создают вращающий момент, обеспечивающий поворот платформы 6 с контейнером 9 относительно оси X в плоскости УН. В секции | и 1У обмотки 14 посту- пают противофазные сигналы (фиг. 6) и одновременно в секции II и 1У обмог ки 15 поступают сигналы, соответственно противофазные сигналам в одноименных секциях обмотки 14. На фиг. 6 изображены направления мгновенных токов, протекающих при этом в секциях тороидальных обмоток катущек 6 и 7. На фиг. 8 изобра жены векторы мгновенных сил F-j, дейст вующие при этом на подвижные катушки 6 и 7. Как видно, эти силы обеспечивают , пер)емещение платформы 8 с контейнером 9 вдоль оси V , В секции 1 и III обмогки 14 поступают противофазные сигналы (фнг.6) и одновременно в секции l и III обмотки 15 поступают сигналы, синфазные сигналам в одноименных секциях обмотки 14. На фиг. 9 изображены действующие при этом на катущки 6 и 7 векторы мгновенных сил F . Действие этих сил создает крутящий момент, обеспечивающий поворот платформы 8 с контейнером 9 относительно оси У в плоскости X В, секции I и III (фиг. 7) обмотки 14поступают противофазные сигналы и одновременно в секции I и III обмотки 15поступают сигналы, соответственно п ютивофазные сигналам в одноименных секциях обмотки 14- На фиг. 7 изображены направления мгновенных токов, протекающих при этом в соответствующих секциях обмоток 14 и 15, На фиг. 1О изображены векторы мгновенных сил f , действующих при этом на катушки 6. и 7. Эти силы обеспечивают перемещение платформы 8 с контейнером 9 вдоль оси -fc . В секции II и 1У (фиг. 7) обмотки 14 поступают противофазные сигналы и одновременно в секции П и 1У обмот ки 15 поступают сигналы, синфазные сигналам в одноименных секциях обмотки 14. На фиг. 10 изображены векторы мгновенных сил F, , действующих при этом на катущку 6. Действие этих сил создает крут5аций м мент, обеспечивающий поворот подвижной платформы 7 с контейнером 9 относительно оси Z в плоскости X Z . Все указанные движения подвижной части могут быть осуществлены как раэдельно, так и в различных комбинациях. Для исключения паразитных составляк щих вибрации необходимо, чтобы центр масс испытуемого изделия находился по возможности ближе к центру масс подвижной части, при этом оси вращения проходят через центр масс подвижной части, а она сама Нб1ходится в состоянии безразличного равновесия, , если указанное требование не выполняется, то паразитные вибрации, возникающие за счет несовпадения цеи-ров масс подвижной части и испытуемого объекта, можно скомпенсировать путем дифференциального управления секциями обмоток 14 и 15, т.е, пропуская через одноименные секции токи различной величины. Использование изобретения .позволяет с помошью одного устройства проводить испытания как. на одкокомпонентную, так и на пространственную вибрацию при различньЕх: сочетаниях компонент вибрации. Это обуславливает возможность сокращения BfffiMeHH на проведение испытаний за счет исключения операций по переуста новке изцелий, снижения погрешностей испытания, обуславливаемых переориентацией испытуемых изцелий. Формула изобретения 1„ Устройство для испытания изцелий на воздействие пространственной вибрации содержащее магнитную систему с двумя рабочими зазорами и подвижную часть, включающую установленные в рабочих зазорах механически связанные между собой силовые катушки с винтовой и многосекционной тороидальной обмотками, платформу для установки испытуемого изделия и упругую подвеску платформы с катушками, образованную двумя группами упругих элементов, о т п ич а ю щ е е с я тем, что, с целью растирания функциональных возможностей за счет возбуждения вибрации по любой из тлоБых компонент, оно второй многосек ционной тороидальной обмоткой, магнитная система выполнена а виде двух однофазных магнитопроводов, расположенных соосно и встречно, одна из катушек с многосекционной тороидальной обмоткой установлена в зазоре одного магнитопровода, а другая катушка с жестко связанными между собой винтовой и многосек- ционной тороидалыгой обмотками - в зазоре другого магнитопровода и связана с первой катушкой через платформу, а каждая группа упругих элементов связана с одной из катушек. 2.Устройство по п. 1,отличаю- Ш е е с я тем, что катушки размэщены симметрично относительно центра платформы. 3.Устройство по пп. 1 и 2, о т личающееся тем, что группы элементов подвески сдвинуты одна относительно другой по окружности на полшага. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР 134350, кл. GOIM7/OO, 1960. № 2.Авторское свидетельство СССР № 804002, кл. QOlM 7/00, 1979 (прототип).

Д-А

Ю

Фаг.2

6-5

/;

.3

Фиг.