Электродинамический вибровозбудитель

Электродинамический вибровозбудитель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к вибрационной технике. Цель изобретения - повышение точности воспроизведения гармонической формы колебаний. Электродинамический вибровозбудитель содержит магнитолровод, подвижную часть, включающую жестко соединенные между собой стол 3 и силовые катушки 5 и 8. и упругую подвеску, состоящую из двух разнесенных по Длине подвижной части пружинных систем, каждая из которых включает четыре плоские пружины 11, размещенные перпендикулярно оси возбуждения колебаний попарно в разных пло

5U,, 1743645 А1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з1)з В 06 В 1/04//6 01 М 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Федеральнь и институт

ll P Q,"Л Ы Ш Л В Н Н О И

СОбСТБ8ИНОГ:ТИ

Отделение BATE

У

1 2 (21) 4827760/28 :. (54) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРО(22) 21,05.90 ВОЗБУДИТЕЛЬ (46) 30.06.9$. Бюл..NÜ 24 .. (57) Изобретение относится к вибрационной (71) Специализированное конструкторско-. технике. Цель. Изобретения — повышение технологическое бюро твердотельной. точности .воспроизведения гармонической ..электроники с опытным производством Ин- .формы колебаний. Электродинамический ститута прикладной физики АН МССР,. вибровозбудитель.содержит магнитопро(72) А.В;Препелица; В.П.Плешка и Н;Л,Будь-. вод, подвижную часть, включающую жестко ко соединенные между собой стол 3 и силовые (53) 620.178.5(088.8) . катушки 5 и 8, и упругую подвеску, состоя(56) Гик.Л.Д; Измерение вибрации. Новоси- щую из двух разнесенных по длине подвижбирск,.1972, с.263-265.. ной части пружинных систем. каждая йз

Электронная аппаратура. Каталог фир-; которых включает четыре плоские пружины мы "Брюль и Къер", Дания, 1989 — 1990,< Д: ..;: 11, размещенныеперпендикулярнооси.возвибростенд 4819.. буждения колебаний попарно в разных пло1743645.4 скостях, причем эти пружины смещены относительно оси подвижной части и закреплены на ней со стороны, противоположной их закреплению на свободных концах плоских пружин 12, установленных на магнитопроводе параллельно оси возбуждения, а

X) F f/2(Fwp. — F), где F — воспринимаемая одним упругим элементом часть максимальной йагруэки;! — длина пружины 11, Ркр— критическая сила Эйлера. Точность воспроизведения гармонической формы колебаний повышается за счет того, 410 жесткостная характеристика такой yiipyroA подвески имеет удлиненный линейный участок. 1 з.п, ф-лы, 3 ил; каждая из пружин 12 выполнена из двух. . упругих элементов, отстоящих друг от друга на расстоянии Х, выбранном из условия рабочем. зазоре:.магнитопровода. силовую 26 Поставленная цель достигается тем, что катушку. и упругую подвеску,:состоящУю из в электродинамйчаском вибровозбудителе, т включаеУчетыреплоскйе.пружины;,разме-: ду Собой стол и размещенную в рабочем щенные перпендикулярно оси возбужде- 30 зазоре магнитопровода катушку, и упругую ния колебания, связанные одними подвеску, состоящую из двух разнесенных концами с подвижной частью. симметрич- по длине подвижной. части пружинных сис- . но оси подвижно о элемента, а,другими — тем, каждая из которых включает четыре со свободными концами плоских пружин; плоские пружинц ; размещеннйе перпендй= установленых параллельно оси возбужде- 35 кулярно оси возбуждения. колебаний и свяния. Жесткость системы пружин в попе- занные одними. концами с подвижной речном направлении велика и рассчитана частью. а другими-сосвободными концами так. чтобы нейтрализовать боковые мо- плоских пружин, установленных параллельменты и смещающие нагрузки. Вибраци- но оси возбуждения колебаний. Каждая пруонная система работает в диапазоне 40 жина, параллельная оси возбуждения, частот О. t - 200 Гц, имеет габаритные раз- выполнена из двух установленных паралмеры 670 х 570 х 700 мм, лельных упругих элементов, отстоящих . Исйользование данной системы в низ- один от другого на расстоянии Х, выбран. кочастотном диапазоне приводит к нели- ном из условия

„"I

Изобретение относится к устройствам. нейности смещения подвижного элемента. для::воспроизведения гармонических коле- . При смещении последнего возникают усибаний в задайном,дйапазоне частот, а лия, растягиваащие плоские пружины, рас.. именно-- ic :ýëâêò îäèéàìè÷åñêèì. вибровоз-: положенные перпендикулярно оси будителям,.и может быть исйользовано, йа- 5. возбуждения колебаний (радиальные прупример. вкач6стве вибрОстенда.. жины). Эти растягивающие усилия пропор- . Изввстна образцовая.:йнфразвуковая циональны смещению подвижного конца вибрационйая .установка типа ОИВУ-2 для плоских пружин, установленных, паралобеспвчаййя"..однёнаправленных колеба- лельно оси возбуждения колебаний (танний, содержйцая Мргйитопровод,:подвиж- 10 генциальных" пружин), .С увеличением. ную часть,. включа@щув жестко связанные: растягиаающего усилия, т.е. с увеличением междусобой Мал.и разиещвнные в рабочем амплитуды перемещений .подвижного:эле. зазора магнитопроащф:две:подвижные ка- мента; увеличивается. жесткость радиальтушки,.найфящиесяоднаатдругой нарве- - ных пружин. Изменение жесткости стояний;1 и, свабейим@.ивжду. собой 15 радиальных пружин приводит к нелиней- им .мержнем,.м: упру уя подвеску.:s . ной зависимости смещения подвижного подвижнрфчврьнр, афо,йвримЮру- с маг-. вательно, .увеличение .амплитуды переметойроводбй;:- :.;:::.,;:;.::: -:::; щения. подвижного элемента приводит к ляетса : элбефо йне еаки аибровозбу-.: .вибрации. эаннмейеяфу4обой:автол иразйещенную в: колебаний.

1743645 на пружины; на фиг. 3 — вибровозбудитель, 2 Екр. — F вид в изометрии, Электродинамический вибровозбуди. где F — воспринимаемая одним упругим. тель состоит из корпуса g, установленного элементом, установленным на магнито- 5 .на основании 2. В корпусе 1 размещены проводе, часть максимальной рабочей на- магнитопровод и подвижный элемент, груз ки; включающий жестко связанные межру . 1 — длина пружины, перпендикулярной бой стол 3, прикрепленный к кронщтей:су ;, оси возбуждения колебаний; . . и силовую катушку 5. В рабочем зазоре магF p — критическая сила Эйлера, вызы-. 10 нитопровода, включающем постоянные магвающая потерю устойчивости упругого - ниты 6 и 7, размещена силовая катушка В, элемента, установленного на магнитопро-. связанная с кронштейном 9 подвижного воде. элемента. Кронштейны 4 и 9 связаны между . Кроме того, пружины; перпендикуляр- собой штоком 10. Упругая подвеска (фиг. 3) . ные оси возбуждения колебаний, размеще- 15 состоит из двух разнесенных по длине поны попарно в разных плоскостях, смещены движной части пружинных систем, каждая относительно оси подвижной части и за- изкоторыхвключаетчетыреплоскиепружикреплены на последней со стороны. проти- ны 11, размещенные перпендикулярно оси воположной их прикреплению к пружинам„ возбуждения колебаний, связанные одними установленным на магнитопроводе. 20 концами с подвижной частью, а другими— со свободными концами плоских пружин 12, Сущность изобретения заключается,,в. " установленных параллельно оси возбуждетом, что за счет предлагаемой упругой йод- ния и выполненных из четырех пар, в кажвески можно линеаризовать жесткостную дой паре " представляющие .собой. характеристикувибровозбудителя итемса- 25 установленные параллельно два упругих мым повысить точность воспроизведения. элемента. Пружины 11 размещены попарно гармонической формы колебаний.. в разных плоскостях, смещены относитель, РасстояниеХ,котороеопределяетуста- но подвижной части и закреплены íà поновку двух параллельных упругих элемен- следней со стороны, противоположной .. тов тангенциальные пружин, рассчитано 30 прикреплению к пружинам 12. так, чтобы свести до минимума в процессе . Вибровозбудитель работает следуюработы поворот концов связанных с ними щим образом.

-. плоских пружин, установленных перпенди - . Управляющий сигнал в виде переменнокулярно оси возбуждения колебаний. Такое го тока подается в силовые катушки 5 и 8 и исполнение практически исключает вред- 35 вызывает их перемещение в магнитопровоное влияние поворота концов пружин на .. де. Это перемещение через шток10 переда-. . линейность жесткостной характеристики ется столу 3. упругой подвески. В конкретном исполнении вибровозбуПружины, перпендикулярные оси воз- дитель использован вкачественизкочастотбуждения колебаний, размещены попарно в 40 ного вибростенда, Корпус вибростенда разных плоскостях, смещены относительно . установлен и закреплен на основании с возподвижной части и закреплены на послед- можностью поворота в пределах угла + 90 . к и ней со стороны, противоположной их при- . Горизонтальные. и вертикальные пружин реплению к пружинам, установленным на выполнены иэ стали 65Г. Каждая пружина, и ы магнитопроводе для увеличения длины пру- 45 установленная параллельно оси воэбуждежин. По сравнению с радиальными пружи- ния колебаний, представляет собой два упнами известного устройства длина этих ругих элемента, установленных один от пружин увеличена более чем в 1,5 раза. Так другого на расстоянии 8 мц. Длина пружин, какамплитудаперемещенияподвижнойча- установленных перпендикулярно оси возсти определяется длиной пружин, перпен- 50 буждения колебаний, равйа 122 мм, их край дикулярныхоси возбуждения колебаний,то,. смещен от оси штока 10 на 10 мм. Высота следовательно, предлагаемый вибровозбу- такого вибростенда 310 мм, диаметр 215 мм. дитель можно использовать в частотной об- ..: Охлаждение его осуществляется свободной ласти, более низкой по сравнению с конвекциейчерезотверстиявнижнейиверизвестным устройством,без ухудшения точ- 55 хней крышках, защищающих -подвижную ности воспроизведения параметров вибра- часть и являющихся одновременно экранами магнитного поля, Двойная амплитуда

На фиг. 1 изображен вибровозбудитель, смещения платформы вибростенда на низразреэ; на фиг.2 — схема сил, действующих . ких и инфранизких частотах при синусоидальной форме движения равна 20 мм. Вес

Х) 1743645 вибростенда не более 45 кг. Применение предлагаемого злектродинамического вибратора в качестве низкочастотного вибростенда позволяет расширить частотный диапазон синусоидальных перемещений 5 .платформы до 0,001 Гц при относительно больших амплитудах перемещаний и малых искажениях формы сигналов.

Предлагаемый вибровозбудитель по сравнению с известным при одинаковом ди- 10 аметре корпуса имеет большее (не менее чем в три раза) перемещение виброплатформы ввиду большей длины горизонтальных пружин. Это следует из уравнения для определения прогиба плоской пружины; 15

> 1з у й"й

R < F«p., где у — перемещение конца пружины; 20

F - приложенная сила;:

1- длина пружины;

Š— модуль упругости;

1- момент инерции сечения пружины.

Налийив двух идентичных разнесенных 25 вдоль оси подвижного элемента пружинных систем необходимо для компенсации боковых моментов, возникающих при работе нагруженного вибровозбудителя. Колебательное движение подвижной 30 части вибровозбудителя.описывается дифференциальным уравнением второго порядка:

F (— +Х) =Rx.

2 (3) Х=

F-I аул+ Ry+ Ку F(t), (2) 35 ем: (4) 40... 2 "кр. — F.

Х>

У

Ввиду малого перемещения концов пружин, установленных параллельно оси возбуждения колебаний, их влияние на

45 коэффициент жесткости К в уравнении (2) ощутимо только в том случае, если их жесткость на порядок выше жесткости пружин, расположенных перпендикулярно оси воз. буждения колебаний, 50 .Упругие пластины, установленные на магнитопроводе, оказывают минимальное воздействие на коэффициент жесткости пластин, установленных перпендикулярно оси возбуждения колебаний (фиг. 2) при ус55 ловии

V< Т. (5) где m - масса подвижной части; у — перемещение подвижной части:

R - коэффициент сопротивления;

К - жесткость пружин;

F - возмущающая сила; — время:, у, у — первмвщение, скорость и ускорение подвижной чести..

Приведенное уравнение становится линейным. а воспроизводимые колебания— синусоидальными, если в, и и К не зависят от.у: у; у; tво всемдиапазоне этих величин.

Поскольку масса подвижной части в процес се работы вибровозбудителя не меняется. то на точность воспроизведения параметpos вибрации решающее значение оказывают и и К.

По сравнению с известным устройством характер сил сопрЬтивления остается тем же, T.e. акое Yp6HN6 подвижной части Отсут" ствует. 8 этом случае коэффициент сопротивления R co@it.

Коэффициент жесткости К по сравнению с известным. устройством остается постоянным в более широком диапазоне перемещений у, так как пружины, расположенные параллельно оси возбуждения колебаний, образуют две стороны параллелограмма, обеспечивающего параллельность смещения защемленного конца пружины А, расположенной перпендикулярно оси возбуждения колебаний основанию параллелограмма Б (фиг. 2) во всем диапа- зоне упругих деформаций пружин А.

Расстояние между парой пружин, расположенных йараллельно оси возбуждения колебаний (фиг,:2), можем определить из условия где R — реакция опоры;

Fxp. — критическая сила Эйлера, вызывающая потерю устойчивости упругого элемента. установленного на магнитопроводе.

Составим уравнение моментов сил относительно точки 0:

Решаем уравнение относительно Х:

-г — т

При указанном условии R< F

10 где V — сила, вызванная деформацией пружин, установленных на магнитопроводе;.

Т вЂ” тангенциальная составляющая от силы натяжения S пружин, установленных перпендикулярно оси возбуждения колеба- 5 ний. Рассмотрим фиг. 2.

Т = — =; Ч = Квд, (6)

Е Кг у;

tga ща . .10

Формула изобретения : . l. Электродинамический вибровоэбудитель, содержащий магнитопроаод, подвижную часть, включающую жестко связанные между собой стол и размещенную в рабочем зазоре магнитопровода катушку, и упругую подвеску, состоящую из двух разнесенных по дличе подвижной части пружинных сис-. тем, каждая из которых включает четыре плоские пружины, размещенные перпендикулярно оси возбуждения колебаний;и связанные. одними концами с подвйжной

4 частью, а другими; со свободными концами плоских пружин, устаноеленых на магнито- . проводе параллельно оси возбуждения, о „глича ю щи и ся тем,что,с целью повыше- а ния точности воспроизведения гармонической формы колебаний 3s счет уменьшения нелинейности подвески, каждая пружина. параллельная оси возбуждения, выполнена

35 из двух параллельных упругих элементов, отстоящих друг от друга на расстоянии Х, выбранном из условия 1гт tt гт .;:.

F,-"I и ,Х> у л

slna ща тогда неравенство (5).имеет вид:

l.

ji

< вв (— — - — ):.

025 .. slna gaga т где F — воспринимаемая одним упругим. а, ° y у . т .. ":,, алементом, установленным на магнито0,25 .,« " À 0,241 0 249 .. проводе, часть максимальной рабочей наге...: ...,:45 груэки;

4Kr у<0,13KS уили К «с 0,03 Кв..(7) - 1- длина пРужины, перпендикулярной оси возбуждения колебаний, Для одного упругого элемента, установ-, Ркр кРитичеСкаЯ сила ЭйлеРа. вызы. ленного параллельно, образующего совме- ваЮщаЯ потеРю Устойчивости УпРУгого стно с другим упругим элементом пружи; у, 50 элемента, установленного на магнитопро.установленную на магнитопроводе. нера воде аенство(7)имеет вид - .. " — 2. Вибровозбудитель пои.:1, отличаю шийся тем, что пружийы, перпендику16Кг 5 Кв, (я): . лярные оси воэбу>кдения, размещены по55 парно в Разных плоскостях, смещены

Полученное неравенство (8) укаэываЕт: . относительно оси подвижной части и зана воэможность создания достаточно жест-, креплены на последней со стороны, протиких пружин, установленных на магнитопро-: воположной их прикреплению к.пружинам, воде, т.е. параллельно оси возбуждения Установленным на магнитопроводе где Кг — коэффициент жесткости пружины, установленной перпендикулярно оси воз- .. буждения колебаний;

F — изгибающая сила; . - 15 у- перемещение конца пружины, установленной перпендикулярно оси возбуждения колебаний:

: Кв - коэффициент жесткости двух упру-, гихэлемен1трв. установленных параллельно, 20 образук)@их .пружину, установленную .йамагнитопроаоде; а- угол прогиба пружины, установльцной перпендикулярно оси возбуждения. KO--... лебагний; .. „- . 25 .„д,- перемещение концов пружин. Уста. новленных на магнитопроводе..

Рассмотрим случай, когда предельный угол упругой деформации плоской пружины равен 14О. Q этом случае, 30 колебаний, обеспечивающих малые боковые смещения подвески и одновременно незначительно влияющих на линейность жесткостной характеристики,.

Предлагаемый электродинамический вибровозбудитель позволяет воспроизводить гармонические колебания,с коэффициентом иска>кения основной гарсону -"и менее 1% а пределах Упругих деформаций пружин, расположенных. парпендикулярно оси возбуждения колебаний, и использовать его а частотном диапазоне от 0,001 Гц и выше.

1743645

Фиг,3

Составитель Т.Щеголева

Техред M.Ìîðãåíòàë .Корректор Q.Кундрик

Редактор М.Петрова

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

Заказ 2146 Тираж Подписное

BHNNflN Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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