Электродинамический вибратор

Электродинамический вибратор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРА ТОР по авт. св. № 466417,-о т л и чающийся тем, что, с целью tn.} повЕЛшения точности воспроизведения колебаний, в него дополнительно введен гироскоп в виде электродвигателя с насаженным на вал маховиком, в ступице которого радиально и равномерно по окружности закреплены одинаковые отрезки тросов,на вторюм конце которых закреплены шаровые обоймы с помещ енными в них с возможностью свободного вращения шарами, ари этом шток и стол выполнены полыми, гироскоп установлен соосно в образованной общей полости, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнена дорожка качения, в которую помешены шары.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3(5D G 01 M 7 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ

К АВТОРСКОМ / СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 466417 (21) 3520798/18-10 (22) 30.11.82 (46) 30.04.84. Бюл. Р 16 (72) Г.С.Мигиренко, А,Г.Георгиади, И.И.Гернер и И.С.Никифоров (71) Новосибирский электротехнический институт и Новосибирский электротехнический институт связи им.. Н.Д.Псурцева (53) 620.178.53(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 466417, кл. G 01 M 7/00, 1971. (54)(57) ЭЛЕКТРОДИНАИИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР по авт. св. Р 466417, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности воспроизведения колебаний, в него дополнительно введен гироскоп в виде электродвигателя с насаженным на вал маховиком, в ступице которого радиально и равномерно по окружности закреплены одинаковые отрезки тросов,на втором конце которых закреплены шаровые обоймы с помещенными в них с возможностью свободного вращения шарами, при этом шток и стол выполнены полыми, гироскоп установлен соосно в образованной общей полости, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнена дорожка качения, в которую помещены шары.

10аЭ444

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использонано для испьпаний блоков радиоэлектронной аппаратуры больших га.баритон и веса на вибропрочность и виброустойчивость в широком частотном диапазоне на мощных злектродинамических вибраторах.

По основному авт. св. Р 466417 известен электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод, ка- >>) тушку подмагничивания, звуковую катушку, стол для крепления испытуемых изделий, жестко соединенный со звуковой катушкой штоком, подвешенHhIM на упругих элементах, систему центрирования в виде двух разнесенных и повернутых один относительно другого на угол 45 азростатических подшипников (1) .

Однако система центрирования штока (или, что то же самое, стола) вибратора позволяет эффективно подавлять паразитные угловые колебания штока в сравнительно небольшом частотном диапазоне и только на вибрато- „ рах малой мощности. B случае же когда

) испытания необходимо проводить н широком диапазоне (от О до 4000, иногда 5000 Гц) на мощных нибраторах, на столах которых устанавливаются испытуемые блоки больших габаритов и

3() веса (например, 50 кг), являющиеся сложными колебательными системами с неравномерно распределенными параметрами, з ачительно усиливаются и без того большие по величине па- Зэ разитные угловые колебения стола (штока),жесткости воздушного зазора для устранения этих паразитных угловых колебаний оказывается недостаточно. В результате этого не удается по- )g лучить заданную точность носпроизнедения колебаний и, следовательно, виброиспытаний. Исследования показыBàþò, что на мощных электродинамическкх вибраторах в некоторых частотных поддиапазонах паразитные yr ловые колебания могут достигать ЗООЪ и более от уровня основных рабочих колебаний в осевом направлении.

Цель изобретения — повышение точности воспроизведения колебаний путем устранения паразитных угловых колебаний.

Поставленная цель достигается тем, что в электродннамический вибратор дополнительно введен гироскоп н ни— де электродвигателя с насаженным на вал маховиком, и ступице которого радиально и равномерно по окружности закреплены одинаковые отрезки тросов, на втором конце которых 6Q закреплены шаровые обоймы с помещенными в них r. возможнойтью свободного вращения шарами, при этом шток и стол выполнены полыми, гироскоп уста= новлен соосно в образованной общей полости, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнена дорожка качения, в которую помещены »,ары.

Н= фиг. 1 схематично показан злект. родинамический вибратор, продольный разрез; на фиг. ? — сечение А-А на фнг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. 1; на фиг. 4 — система центрирования стола вибратора и направление центробежных сил инерции в случае отсутствия. паразитных угловых колебаний; на фиг. 5 — то же, в случае наличия паразитных угловых колебаний; на фиг. 6 — то же, с заменой на схеме сил инерции на центрирующие моменты инерции; на фиг. 7 — реальное технологическое исполнение системы центрирования н виде шарикоподшипника; на фиг. B - H > r parïoëîæåHHûì в ней стальным ыаром, поперечный разрез.

Злектродинамический вибратор содержит магнитопровод 1, катушку 2 подмагничивания, звуковую катушку 3, стол 4 для крепления испытуемых объ— ектон 5, упругие элементы б, систему центрирования в виде двух paçíåсенных по оси вибратора и повернутых один относительно другого на угол с

45 аэростатических подшипников 7 и

8.. н зазоре которых расположен шток 9, дополнительную систему центрирова— ния в виде гироскопа, маховик кото— рого включает набор стальных шаров

10, центрирующие обоймы 11, отрезки стального троса 12, прикрепленные к ступице маховика — водилу 13, при этом водило 13 насажено на вал 14 электродвигателя 15 с регулируемым числом оборотов.

Стол 4 жеcòêî соединен со штоком

9> например> обычными болтами (не показаны).

К ступице маховика 13 (водилу) прикреплены лучеобразно расходящиеся от вала 14 двигателя 15 (фиг.3) и расположенные через равные угловые интервалы отрезки стальных тросон 12. При изгибе тросов и них ггоявляется значительное по величине межпроволочное трение, т.е. Qi-и одновременно являются и силовыми и упруго-демпфирующими элементами. На конце каждого отрезка троса 12 закреплена центрируюшая шаровая обойМа, в которой свободно размещен стальной шар. Обойма может быть выполнена н ниде полой полусферы или каким-либо другим образом. 1 >ар TIpH любых условиях должен ею удерживаться, (т.е. не выпадать из нее). Все отрезки троса 12 расположены и горизонтальной плоскости, т.е. н плоскости стола вибратора, а водило 13 соооНо валу 14 электродвигателя 15, который установлен coocHG вертикальной оси нибратора, В горизонтальной плоскости также расположена кольце1089444 вая канавка (фиг. 2), выполненная на внутренней боковой поверхности стола 4 вибратора, а в ней размещены с возможностью свободного обкатывания стальные шары 10. Причем между конструктивными размерами и 1 должно выполняться соотношение h=(2-3)5 . Это необходимо для того, чтобы в динамическом режиме шары не слетали с канавки.

Устройство работает следующим образом.

При запуске вибратора, т.е. при воспроизведении испытательного режима, в силу ряда причин (осевая неоднородность магнитного поля в зазоре i5 подвижной катушки, обратное влияние испытуемого изделия на стол вибратора: изделие большого веса представ— ляет собой сложную колебательную систему с распределенными параметра- 20 ми, центр тяжести которой, как правило, никогда не проходит через ось эибратора, в результате чего иэделие интенсивно раскачивает стол в угловых направлениях) возникают пара- 25 зитные угловые колебания стола вибратора, т.е. отклонения от оси вибратора на тот или иной угол в различных плоскостях, проходящих через эту ось. Одновременно с запиткой вибратора начинает работать дополнительная система центрирования. В начальный момент, когда паразитные угловые колебания еще не успели возникнуть, шары 10 (фиг. 4), вращаемые водилам с заданной угловой скоростью () и

35 обкатывающиеся по кольцевой канавке стола 4 (в начальный момент стол гориэонтален), воздействуют на эту канавку центробежными силами инерции

F, которые в этом случае горизон- 40 тальны, причем линии их действия пересекаются в одной точке, расположен— ной на оси вибратора, т.е. стол 4 уравновешен, причем F> = тпрр В, где

m — масса шара; (д -угловая скорость 45 вращения водила; R — расстояние от оси вибратора до центра тяжести шара.

После окончания переходного режима, т.е. после того, как различные нежелательные технологические фактары и обратное воздействие испытуемого объекта успеют раскачать стол вибратора в угловых направлениях до максимальной величины, происходит следующее (рассмотрим случай когда стол вибратора отклоняется на угол

Ч> в плоскости чертежа влево, фиг. 5, для угловых колебаний в любой другой плоскости все будет аналогично) . Силы инерции F> и Е (причем Г4 - F» ) по- 60 прежнему будут горизонтальны, но теперь линии их действия разнесены на величину 1, а зто означает, что данные силы образуют момент М (фиг. 6), который направлен йавстречу моменту М„, вызывающему пара!

Ч ю эитные угловые колебания стола 4 вибратора. Если стол под действием паразитного углового момента, действующего против часовой стрелки, отклоняется влево, то момент М,ч, создаваемый дополнительной системой центрирования, будет направлен по часовой стрелке, подавляя момент М„

ПЧ и возвращая стол 4 в горизонтальное положение, причем М = ю<) В 1 (для простоты рассматривается схема только с двумя шарами, фиг. 4-6, если же применяется много шаров, фиг..2 и 3, то все аналогично, поскольку в этом случае происходит обычное суммирование моментов, создаваемых различными парами шаров), где m — мас-! !! са шара; 1 — плечо сил Fö и F,„; R расстояние от оси вибратора до центра тяжести шара; ы — угловая скорость.

Изменяя угловую скорость, можно изменять по величине момент М„, т.е. выбирать его таким, чтобы он полностью компенсировал (подавил) паразитный угловой момент М,, в результате чего можно практически полностью устранить паразитные угловые колебания стола 4 вибратора и значительно повысить точность воспроизведения вибрационных режимов. В смысле регулировки дополнительная система центрирования является очень гибкой: несмотря на то, что на разных частотных поддиапазонах общего диапазона (0-4000 Гц) и при различных массах испытуемых объектов паразитные угловые колебания имеют неодинаковую величину,их можно устранить изменением до требуемой величины угловой скорости водила. Причем это можно делать либо вручную, либо применить несложную автоматическую управляющую систему: на столе вибратора устанавливаются датчики момента паразит— ных угловых колебаний, показания которых считываются, поступают э автоматическую систему, которая вычисляет величину необходимого центрирующего (противодействующего момента) и выдает команду на изменение на нужную величину угловой скорости водила.

Таким образом, дополнительная система центрирования позволяет практически на всем частотном диапазоне устранить паразитные угловые колеба ния подвижной части вибратора и существенно повысить точность воспроизводимых вибрационных режимов.

Необходимо отметить, что если по каким-либо причинам возникают и паразитные поперечные (т.е. в радиальных направлениях) колебания стола вибратора, то их может устранить система центрирования в виде двух аэростатических подшипников (если

1089444 учесть, что для больших масс испытуемых объектов и значительных виброускорений в рабочем направлении энергоемкость паразитных угловых колебаний значительно превосходит энергоемкость паразитных поперечных колебаний, то можно полагать, что жесткости воздушного зазора окажется достаточно для гашения паразитных поперечных колебаний) .

Отрезки стального троса позволяют устранять случайные удары, вибрации (при случайном проскальзывании шаров), последствия переходных режимов (быстрый переход с одной угловой ) 5 скорости на другую, значительно более высокую), поскольку возникающее в их структуре интенсивное межпроволочное трение эффективно рассеивает дополнительные динамические нагрузки. Вместе с тем толстые стальные тросы достаточно жестки для того, чтобы без трансформации передать крутящий момент от водила на шары.

Если система центрирования выполнена технологически точно и в ней предусмотрена плавная регулировка угловой скорости, вместо тросов можно ис пользовать обычные жесткие стержни.

Годовой зкономический эффект от внедрения и эксплуатации 1000 шт. предлагаемых вибраторов составит не менее 300 000 руб.

l089444

Составитель В., Пирога"

Редактор Л.Филь Техред С.Легеза Корректор Г .Решетник

Заказ 2923/39 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет СС(Р но делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раудская наб, . д., -!/5

Филиал ППП Патент, г. уж".оро>,. ул. Проектная „,