Вибровозбудитель

Вибровозбудитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к технике вибровозбуждения и может быть использовано в активных виброзащитных системах, вибрационных машинах, вибродиагностической и лечебной аппаратуре. Новым в конструкции вибровозбудителя является применение в ней узла регулирования жесткости упругой подвески магнитной системы и узла регулирования положения рабочего органа относительно магнитопровода. Это позволяет значительно расширить рабочий диапазон частот известных вибровозбудителей и снизить величину нелинейных искажений 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 В 06 В 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР л .ц.,9 л 1 С УИ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4708890/10 (22) 31.06;89 (46) 28,02,91. Бюл. № 8 (71) Центр научно-технического творчества молодежи "Алгоритм" (72) В.Г.Елезов, Г.А,Нечваль, Б.Б.Стульпинас и А.О,Чургель (53) 531.232 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 722598, кл, В 06 В 1/04, 1980.

Генкин M.Ä, и др. Методы управляемой виброзащиты машин, M.: Наука, 1985, с. 210.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1447419, кл. В 06 В 1/04, 1988.

Изобретение относится к технике вибровоэбуждения и может быть использовано, например, в активных виброзащитных системах, системах вибровоэбуждения и вибрационных машинах.

Целью изобретения является расширение рабочего диапазона частот и уменьшение нелинейных искажений.

На фиг, 1 изображена конструктивная схема вибровозбудителя электродинамиче. ского типа, в котором узел регулирования жесткости упругой подвески выполнен на основе пары постоянных магнитов; н фиг.2— то же, с узлом регулирования в виде витой пружины и шпильки; на фиг. 3 — то же, с узлом регулирования жесткости упругой подвески в виде витой пружины и шпильки в центральном отверстии стяжного болта и при отсутствии узла регулирования положения рабочего органа относительно магнитной системы; на фиг, 4 — конструктивная .схема вибровоэбудителя электромагнитно» БЫ,„, 1630853 А1 (54) ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к технике вибровозбуждения и может быть использовано в активных виброэащитных системах, вибрационных машинах, вибродиагностической и лечебной аппаратуре. Новым в конструкции вибровозбудителя является применение в ней узла регулирования жесткости упругой подвески магнитной системы и узла регулирования положения рабочего органа относительно магнитопровода, Это позволяет значительно расширить рабочий диапазон частот известных вибровоэбудителей и снизить величину нелинейных искажений, 2 э.п. ф-лы, 5 ил, ro типа, в котором упругий элемент узла регулирования жесткости выполнен в виде пневматического упругого элемента и пневмополости, связанных между собой дросселирующим отверстием; на фиг. 5 — частотные характеристики вынуждающей силы, развиваемой вибровозбудителями.

Вибровозбудитель содержит (фиг. 1) корпус 1, включающий боковую стенку 2, крышку 3 и основание 4, магнитную систему

5, состоящую иэ кольцевого магнита 6, керна 7, полюсной накладки 8 и диамагнитной разъемной втулки 9. В кольцевом пазу 10, образованном внешней цилиндрической поверхностью керна 7 и внутренней цилиндрической поверхностью полюсной накладки 8, размещена силовая катушка 11, связанная с крышкой 3, узел 12 регулирования положения катушки 11 относительно системы 5, выполненной в виде регулируемой по высоте проставки 13 (нарезной шпильки с центральным отверстием), размещенной

1630853

15

30

55 между крышкой 3 и рабочим органом 14 (вибростолом), первого фиксирующего элемента 15 в виде болта, размещенного в центральном отверстии проставки 13 и резьбовом отверстии органа 14, при этом головка 16 болта 15 через кольцевую шайбу

17 опирается на крышку 3, второго фиксирующего элемента в виде шпильки, один конец которой размещен в отверстии крышки

3, а другой скреплен с органом 14 прижимного упругого элемента 19, установленного между органом 14 и крышкой 3. Магнитная система 5 прикреплена к корпусу 1 с помощью кольцевых мембран 20 и 21, а узел регулирования жесткости упругой подвески выполнен в виде пары соосно расположенных и обращенных друг к другу одноименными полюсами постоянных магнитов 22 и

23, один из которых (22) скреплен с системой 5, а другой (23) через резьбовое соединение связан с основанием 4 корпуса 1.

Крепление системы 5 осуществляется с помощью болтов 24 и 25. Для удобства сборки керн 7 может быть снабжен полюсным наконечником 26, присоединенным болтом 27.

Представленная на фиг.2 конструкция отличается использованием для подмагничивания магнитопровода стержневого (дискового) постоянного магнита, что во многих случаях более целесообразно с точки зрения компоновки элементов вибровозбудителя и обеспечения равной площади сечения магнитопровода по его длине.

B данном случае узел регулирования жесткости упругой подвески выполнен в виде витой пружины 28 и прижимной шпильки

29, размещенной в центральном отверстии

30 основания 4, Сила для регулирования жесткости образуется в результате поджатия пружины 28 при завинчивании шпильки

29. Жесткость пружины 28 по продольной оси вибровозбудителя выбирается меньше (обычно в несколько раз) соответствующей жесткости кольцевых мембран 20 и 21, что позволяет, практически не увеличивая эквивалентной жесткости упругой подвески магнитной системы, осуществить ее регулирование в широких пределах, Ф

Во многих случаях эксплуатации вибровозбудителей (например, в многоприводных вибрационных машинах, активных виброзащитных системах) регулирование их резонансных частот необходимо осуществлять без открепления от возбуждаемого (защищаемого) объекта. Такая возможность в конструкции вибровозбудителя (фиг. 3) обеспечивается размещением шпильки 29 и фиксатора 31 в центральном отверстии стяжного болта 32. Регулировка жесткости упругой подвески осуществляется со стороны крышки 3, что позволяет регулировать резонансную частоту в процессе работы, Электромагнитный вариант вибровозбудителя (фиг. 4) содержит два магнитопровода 331 и 322, в кольцевых пазах которых размешены обмотки 341 и 34z подмагничивания и обмотки 35> и 35z возбуждения, соединенные между собой соответственно последовательно-встречно и последовательно-согласно. Магнитопроводы установлены в центрах мембран 20 и 21 с помощью штока 36, внутренняя полость 37 которого через дросселирующее отверстие 38 соединена с пневматическим элементом 28, установленным между штоком 36 и шпилькой

29.

Силовые элементы 111 и 112 — кольцевые якори установлены с зазорами от взаимодействующих с ними торцовых поверхностей магнитопроводов 33 на диамагнитных дисках, прикрепленных к корпусу 1 с помощью болтов. Упругий элемент 28 узла регулирования жесткости упругой подвески выполнен в виде пневматического упрогого элемента 39 и пневмополости 37, соединенных между собой дросселирующим отверстием 38.

Вибровозбудитель работает следующим образом.

При подаче возбуждающего тока в катушку 11 между ней и магнитной системой 5 возникает силовое взаимодействие

1эД = В I Igpcoshfт = ГэДсо$ tl) t, (1) где  — величина магнитной индукции в зазоре 10;

1 — длина провода силовой катушки, расположенного в кольцевом зазоре магнитопровода; ь = Jspcos u t — возбуждающий ток в силовой катушке; арво и в — амплитуда и угловая частота возбуждающего тока.

Частотная зависимость нормированной . (no амплитуде Еэд = Blip электродинамического взаимодействия) силы Рвв, развиваемой вибровозбудителем, определяется выражением (F»/Рэд=(Ы/в )2/(((гг1/ш )2 1) Ак}, (2) где вр = (kz/mB) / — собственная частота упруго закрепленной магнитной системы;

kz, kg — коэффициенты жесткости и затухания упругой подвески магнитной системы вибровозбудителя.

Теоретическая зависимость (2}, справедливая для случая применения упругой подвески (кольцевых мембран 20, 21) с бесконечной величиной поперечной и угловой жесткостей показана на фиг. 5 кривой А. Она

1630853 характеризуется единственным резонансом на частоте и, /2л = 10 Гц и бесконечным частотным интервалом равных усилий в зареэонансной области упруго закрепленной магнитной системы 5, Для реализации вибровозбудителей с близкими к кривой А зависимостями развиваемых сил для подвески магнитной системы используют упругие элементы с минимальной продольной и максимальной поперечной жесткостями, Из известных наиболее широкое применение в упругих подвесках находят кольцевые мембраны, обладающие значительным (два-три порядка) отношением поперечной и продольной жесткостей. Однако кольцевые мембраны обладают существенно нелинейной жесткой) упругой характеристикой. Эти особенности кольцевых мембран в вибровозбудителях с упруго закрепленной реактивной, как правило более тяжелой, частью проявляются в значительной зависимости частотной характеристики развиваемой вибровозбудителем силы и нелинейных искажений от ориентации вибровозбудителя в пространстве. Так, при отсутствии узла регулирования жесткости упругой подвески и регулирования положения силовой катушки в рабочем зазоре магнитопровода и при вертикальном положении вибровозбудителя деформации мембран 20 и 21, обусловленная действием на них силы веса магнитной системы 5, оказывается максимальной. При этом ихжесткость по продольной (рабочей) оси вибровозбудителя также максимальна, а поперечная имеет минимальную величину, в результате чего первая собственная частота упруго закрепленной магнитной системы имеет максимальное значение. ka кривой Б (фиг. 5), соответствующей этому случаю, значение этой частоты выбрано равным 20 Гц. Вторая и последующие собственные частоты при этом имееют минимальные значения (на кривой Б 550 и

1100 Гц).

Рабочий диапазон частот вибровозбудителя, определяемый, например, как частотный интервал, в котором амплитуда развиваемых вибровозбудителем сил не отклоняется от заданного значения более чем на 3 дБ (30 Д), при этом равен 27 — 370 Гц и составляет 353 Гц.

При наличии узла регулирования жесткости упругой подвески, например, в виде пары магнитов 22, 23 приближение одного из них к другому приводит к уменьшению деформации мембран 20 и 21 и, как следствие, к снижению их продольной и увеличению поперечной жесткостей. При этом первый резонанс смещается в сторону низких частот, а второй и последующие — в

55 сторону более высоких частот. что сопровождается расширением рабочего диапазона частот до y max y min = 800 17 = 783 Гц

1 (кривая В, фиг. 5).

В случае повышенных требований к нелинейным искажениям (например, пои разработке активных виброзащитных систем) линейность электродинамического преобразования может быть увеличена путем настройки узла регулирования положения силовой катушки относительно магнитной системы 5. Эта регулировка заключается в следующем, Вращением шпильки 13 (при вынутом болте 16) изменяется положение вибростола 14 и катушки 11 до получения минимальных нелинейных искажений. Поджатие органа 14 к шпильке 13 осуществляется предварительно поджатым упругим элементом 18, а его вращение предотвращается шпилькой 19.

Работа электромагнитного возбудителя (фиг. 4) отличается, в основном, способом формирования сил взаимодействия между магнитной системой 5 и якорями 11. Электромагнитный принцип формирования этих сил сводится к изменению баланса магнитHblx потоков в магнитопроводах 33 и 332 при подаче в обмотки 35> «35 возбуждающего тока. В результате антифазной пульсации магнитных потоков в рабочих зазорах

40> и 402 вибровозбудителя между магнитной системой 5 и якорями 11 возникает сила электромагнитного взаимодействия, пропорциональная токам в обмотках 35 и 352 возбуждения.

Существенным отличием конструкции (фиг. 4) является выполнение упругого элемента узла регулирования жесткости упругой подвески в виде пневматического упругого элемента и пневмополости, соединенных между собой дросселирующим отверстием. Площадь сечения последнего и величина обьемов пневмополости и упругого элемента выбраны из условия заданного снижения амплитуды развиваемых вибровозбудителем сил в окрестности первого резонанса. Это позволяет значительно расширить частотный диапазон работы вибровозбудителя. Так, в рассмотренном на фиг; 5 примере введение демпф«рования в упругую подвеску магнитной системы 5 привело к расширению рабочего диапазона частот до 8 Гц (к ри ва я Г).

Формула изобретения

1. Вибровозбудитель, содержащий корпус, состоящий из боковой стенки, крышки и основания, магнитную систему, установленную в корпусе при помощи упругой под1630853 вески в виде кольцевых мембран, рабочий орган вибровозбудителя с установленным на нем по меньшей мере одним силовым элементом в виде силовой катушки или якоря с возможностью взаимодействия через рабочий зазор с магнитной системой, отличающийся тем, что, с целью расширения рабочего диапазона частот и снижения нелинейных искажений, он снабжен узлом регулирования жесткости упругой подвески, выполненным в виде по меньшей мере одного упругого элемента и элемента его поджатия, установленных последовательно между корпусом и магнитной системой, или в виде по меньшей мере одной пары соосно расположенных и обращенных друг к другу одноименными полюсами постоянных магнитов, один из которых прикреплен к магнитной системе, другой — к основанию корпуса, а по меньшей мере один из них установлен с возможностью осевого перемещения относительно другого, 2, Вибровозбудитель по и. 1, о т л и ч аю шийся тем, что элемент поджатия выполнен в виде шпильки, размещенной в центральном отверстии основания корпуса или магнитной системы, а упругий элемент выполнен в виде витой или прорезной пру5 жины или в виде пневматического элемента и пневмополости, связанных между собой дросселирующим отверстием.

3. Вибровозбудитель по п, 1, о т л и ч аю шийся тем, что он снабжен узлом

10 регулирования положения рабочего органа относительно магнитной системы, содержащим шпильку, размещенную в резьбовом отверстии крышки или основания возбудителя, упругий элемент, установленный с

15 поджатием между корпусом и рабочим органом, первый фиксирующий элемент в виде .болта, размещенного в центральном отверстии шпилька узла регулирования и в резьбовом отверстии рабочего органа и

20 опирающегося головкой через кольцевую шайбу на крышку корпуса, и второй фиксирующий элемент в виде шпильки, одним концом установленной в отверстии крышки корпуса, а другим жестко связанной с

25 рабочим органом возбудителя.

1630853

Ю 29

Риг. 2

1630853

40 8/ У5 J

J4g

JJ)

ЯФ

J4>

/ в/Ею/

1ä оба

5 Рпнл 10 20 Ути Ю ад Я0 Увал ХМ ЯОР Гц

6 гя 4иг. Х

Составитель H. Макаренко

Редактор Л, Веселовская Техред М.Моргентал Корректор H. Ревская

Заказ 512 Тираж 280 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета ло изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101