Пьезоэлектрический вибростенд

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О и и- СЪ-"- Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик ii> 773966

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-.ву (22) Заявлено 130279 (21) 2724233/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 23.1080 Бюллетень ¹ 39

Дата опубликования описания 23,1 80 (53)М. Кл.з

Н 04 В 17/00

G 01 P 21/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК534 232 (088. 8) (72) Авторы изобретении

В. П.Дунаевский, A.Н.Вуколов, В.И. Донсков, Б.И.Крайненко и В.В.Янчич (71) Заявитель (54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ВИБРОСТЕНД

«1т Е

12Ус н

Изобретение относится к измери-, тельной вибрационной технике и может быть использовано для калибровки и испытаний датчиков вибрации при повышенных ускорениях (до 5

10000 ) .

Известен пьезоелектрический вибростенд, предназначенный для калибровки датчиков и состоящий из набора пьезоэлементов, основания и вибро- 10 платформы для их крепления (1) .

Однако этот стенд работает в узком динамическом диапазоне ускорений, максимальное значение которого не превышает 500g 15

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезоэлектрический вибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементов цилиндри- 20 ческий возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к круглой платформе (2).

Однако этот вибростенд не позволяет получать высоких амплитуд ус- 25 корений, потому что для этого необходимо на пьезоелементы подавать большие напряжения, что практически невозможно, так как в этом случае пьезоэлементы начинают испытывать та-30

2 кие механические напряжения, при которых они отклеиваются или разру« шаются.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона стенда. указанная цель достигается тем, что виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические раз- . меры которого выбраны иэ соотношения где Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов

1" — ширина выступа виброплатформы;

h — толщина выступа вибро» платформы;

Е,p,С вЂ” модуль Юнга, плотность и скорость звука в материале виброплатформы соответственно.

На чертеже схематично изображен вибростенд.

Устройство состоит из основания

1, на котором размещены пьезоэлементы 2, собранные в цилиндрический возбудитель, и виброплатформы 3, с выступом 4 по окружности. Цилиндри773966

ПР.С1 Щ (2) ческий возбудитель и часть виброплатформы 3, выполненная по диаметру пьезоэлементов, жестко соединены с осно:-анием 1 с помощью шпилек

5 через поджимной шарик 6. Между пьезоэлементами размещены тонкие металлические пластины 7, к которым с помощью источников 8 и 9 питания подводится напряжение.

Устройство работает следующим образом.

При подаче переменного напряжения на пьезоэлементы с помощью источника 8 питания, последние начинают возбуждаться н силу обратного пьезоэффекта. Эти возбуждения передаются виброплатформе цечтральная часть 15 которой жестко соединена с пьезоэлементами. В силу того, что выступ 4 виброплатформы находится в свободном состоянии, он начинает также колебаться, но эти колебания уже носят Щ изгибный характер, т ° е. эта часть виброплатформы работает на изгиб.

Причем за счет того, что ее резонансная частота Хре выбрана так, что она совпадает с продольной Резонансной частотой стенда (набор пьезоэлементов с ниброплатформой) р,ст ускорения на выступе 4 резко возрастают по сравнению с ускорением на центральной части ниброплатформы и достигают максимума (до 10000 g) при полном совпадении этих частот, которое в свою очередь достигается тем, что геометрические размеры виброплатформы и высота цилиндра пьезоэлементов выбраны так, что имеет место соотношение р,2.

Я К

1 где Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов

r — ширина выступа виброплатФормы)

Ь вЂ” толщина выступа ниброплатФормы) коэффициент, присущий матери- 45

any виброплатформы.

Это поясняется следующим расчетом.

Резонансная частота ниброплатформы определяется следующим выражением.

О 797 Я1 рв . ri 1гу (1) где r — ширина выступа виброплатформы; толщина выступа виброплат.-4

Формы

Р— модуль упругости материала виброплатформы;

Р— плотность материала виброплатФормы, 40

Продольная резонансная частота стенда определяется выражением где С вЂ” скорость звука н материале1

Н вЂ” высота цилиндра пьезоэлементов, Из вышесказанного имеем

Ю -У ре Ъ пр.ст. или

0,797 E Ъ С ар 4н (3)

Преобразуем (3) следующим образом

С 0791 Eh >l+z > 1ТР

16 0,064

ЕЪ Н 12 сl Р (4)

Из (4) определяем Н вЂ” высоту цилиндра пьезоэлементов

1 1,.4Р

Е 1 м. + Е

1 С 11р )

7.

1Хр о

Таким образом, получается, что высота цилиндра пьезоэлементов и геометрические Размеры ниброплатформы связаны между собой соотношением (5)

Так как резонансная частота стенда может незначительно изменяться за счет нестабильности питания, старения пьезоэлементов и др., в цепь питания вибростенда последовательно переменному источнику 8 питания включен источник 9 постоянного .напряжения, который позволяет регулировать резонансную частоту и тем самым постоянно поддерживать равенство пр.ст. " ре, Таким образом, ныполнение ниброплатформы с выступом, выбор высоты стенда в соответствии с выражением (5) позволяет значительно расширить динамический диапазон ускорений вибростенда и увеличить его верхний предел н 10-20 раз по сравнению с известным вибростендом.

Формула изобретения

Пьезоэлектрический нибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементон цилиндрический возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к круг773966

Составитель В.Пирогов

Редактор А.Мотыль Техред С. Мигунова Корректор М.шароши

Заказ 7536/83 Тираж 729 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лой виброплатформе, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона виброускоренИй, виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические размеры которого выбраны из соотношения где h — толщина выступа виброплатформы

r — ширина выступа виброплатформы1

Н вЂ” высота цилиндрического возбудителя1

Š— модуль, упругости материала виброплатформы;

С вЂ” скорость звука в материале

5 виброплатформы; — плотность материала виброплатформы.

1 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. ГОСТ 15939-70, с.10,11 приложение 1.

2. Авторское свидетельство СССР

9 196399, кл. G 01 Р 21/00,1969.