RU2816833C1 - Вибратор с резонансной настройкой - Google Patents

Вибратор с резонансной настройкой Download PDF

Info

Publication number
RU2816833C1
RU2816833C1 RU2022133244A RU2022133244A RU2816833C1 RU 2816833 C1 RU2816833 C1 RU 2816833C1 RU 2022133244 A RU2022133244 A RU 2022133244A RU 2022133244 A RU2022133244 A RU 2022133244A RU 2816833 C1 RU2816833 C1 RU 2816833C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibrator
automatic control
signal
control unit
vibration
Prior art date
Application number
RU2022133244A
Other languages
English (en)
Inventor
Алексей Геннадьевич Артеменко
Александр Викторович Кошелев
Андрей Николаевич Яшунин
Original Assignee
Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА"
Filing date
Publication date
Application filed by Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА" filed Critical Публичное акционерное общество Арзамасское научно-производственное предприятие "ТЕМП-АВИА"
Application granted granted Critical
Publication of RU2816833C1 publication Critical patent/RU2816833C1/ru

Links

Images

Abstract

Вибратор с резонансной настройкой относится к устройству вибрационной техники и может быть использован во всех отраслях промышленности для возбуждения механических колебаний в любом направлении. В изобретении приводится автоматический блок управления электромеханическим вибратором посредством аналого-цифровой обратной связи, содержащей акселерометр и программный модуль электроники, причем в конструкцию вводится центробежный вибровозбудитель блока автоматического управления частотой вращения ротора, представляющего собой самонастраивающуюся систему с замкнутой цепью (обратной связью) самонастройки. Технический результат: обеспечение эффективного резонансного режима колебаний, а также снижения размеров заявленного устройства вибратора. 1 ил.

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и используется в качестве вибропривода для возбуждения механических колебаний в различных технических, технологических и испытательных установках.
Общим названием вибратор обозначается группа центробежных вибровозбудителей, вынуждающая сила которых вызывается вращением дебалансного инерционного элемента.
Известны прикрепляемые центробежные вибровозбудители (вибровозбудители общего назначения) [1], содержащие корпус, в который запрессован статор асинхронного электродвигателя. С обеих сторон корпуса установлены щиты, в которых вмонтированы шарикоподшипники вала ротора. На обоих концах вала закреплены одинаковые дебалансы. Корпус имеет лапы, которыми вибровозбудитель крепится болтами к рабочему органу. Преимуществом таких вибраторов является простота и дешевизна конструкции, однако их практическое использование приводит к ряду проблем:
1. Зарезонансный режим работы сопровождается малой амплитудой колебаний рабочего органа и малым коэффициентом передачи (коэффициентом динамичности);
2. Для достижения зарезонансной области необходимо иметь мощность двигателя, которая в 5 раз выше мощности, необходимой для поддержания зарезонансных колебаний;
3. Высокая нагрузка подшипниковых опор приводит к снижению их ресурса и повышению энергозатратности электродвигателя;
4. Чувствительность к изменению технологической нагрузки и эффект Зоммерфельда приводят к невозможности получения стабильного резонансного (энергосберегающего) режима колебаний, отрицательно сказывается на КПД привода.
Для решения проблемы реализации резонансного (энергосберегающего) режима работы в вибрационную машину вводят систему управления. За прототип такой системы принята система авторезонанса [2]. Колебательная система такой машины содержит платформу, связанную с неподвижным основанием плоскими пружинами. Колебания платформы возбуждаются дебалансным возбудителем, приводимым во вращение синхронным электродвигателем. Для питания двигателя переменным электрическим током специальным образом организована цепь обратной связи. Датчик обратной связи, регистрирующий колебания платформы, через фазосдвигающий элемент связан с входом усилителя мощности, к выходу которого подключен синхронный двигатель возбудителя колебаний. Сигнал с датчика с частотой колебаний платформы используется для формирования переменного напряжения питания двигателя с той же частотой с помощью фазосдвигающего элемента и усилителя.'
Недостатком прототипа является его применение только к синхронным электродвигателям в составе технологических машин, а также отсутствие цифровой обратной связи, что, в свою очередь, не позволяет осуществлять управление за счет вычислительных алгоритмов.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа при одновременном улучшении качественных и технических характеристик вибратора.
Техническим результатом изобретения является автоматический поиск и поддержание наиболее эффективного резонансного режима колебаний при одновременном повышении его стабильности.
Этот технический результат достигается за счет введения в конструкцию центробежного вибровозбудителя блока автоматического управления частотой вращения ротора, представляющего собой самонастраивающуюся систему с замкнутой цепью (обратной связью) самонастройки. Схема такого устройства, реализующего систему поддержания авторезонанса, основанную на процессе измерения ускорений колебаний вибратора и регулирования частоты вращения ротора двигателя с дисбалансом, представлена на фиг.1.
Устройство работает следующим образом. В качестве вибратора используется электромеханический вибратор 1, в корпус которого установлен датчик измерения линейных ускорений (акселерометр) 2 с аналоговым выходным сигналом. При действии линейного ускорения аналоговый сигнал акселерометра поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП) 3, преобразованный в цифровой, сигнал поступает в вычислительное устройство (ВУ) 4. Вычислительное устройство определяет частоту и фазу колебаний корпуса вибратора ϕв, а так же величину действующего ускорения, то есть определяет амплитудно-частотную характеристику, в которой выделяются резонансные частоты.
Исходя из измеренных параметров вибрации вычислительное устройство определяет наиболее эффективную резонансною частоту и требуемое значение коррекции фазы частоты вращения двигателя фд, так, чтобы выполнялось условие резонанса ϕдв+90°. Цифровой сигнал коррекции вычислительного устройства преобразуется в аналоговый сигнал широко-импульсным модулятором (ШИМ) 5. Данный сигнал настраивает частоту вращения двигателя на резонансную. Сигнал ШИМ усиливается на усилителе 6 и поступает на катушки двигателя, что и заставляет ротор двигателя вращаться с заданной частотой. В качестве контролирующего устройства, в составе которого АЦП, ВУ, ШИМ, применяется микроконтроллер (МК), что и является основным преимуществом заявляемого изобретения.
Простота, надежность и миниатюрность предлагаемой автоматической системы управления позволяет размещать ее непосредственно в отсеке клеммной панели корпуса вибратора. Она позволяет реализовывать эффективные алгоритмы управления, система управления становится гибкой и самообучающейся. Использование такой системы делает вибратор универсальным.
Данное изобретение разработано и создано в соответствии с вышеупомянутыми принципами. Его испытания, а также проводимые на нем эксперименты подтвердили надежную и стабильную работу резонансного режима колебаний.
Предложенный вибратор с резонансной настройкой позволяет:
1. Использовать любой тип электродвигателя;
2. Осуществлять сканирование, поиск и поддержание наиболее эффективных резонансных режимов работы;
3. Повысить стабильность резонансного режима работы;
4. Обеспечить высокую амплитуду колебаний рабочего органа при малом значении статического момента дебаланса;
5. Повысить долговечность подшипниковых узлов и вибратора в целом;
6. Снизить шумность.
В результате предлагаемое устройство имеет все преимущества аналогов и прототипов и не имеет их недостатков.
Анализ показывает, что данное изобретение удовлетворяет предъявляемым к нему трем основным критериям - «новизна», «промышленная применимость» и «изобретательский уровень».
Источники информации:
1. Вибрация в технике: Справочник в 6 томах. Т.3. Колебания машин, конструкций и их элементов. М.: Машиностроение, 1980, с. 236-239.
2. Асташев В.К., Бабицкий В.И., Соколов И.Я. Авторезонансное вибровозбуждение синхронным электродвигателем // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1990. №4. С.41-46.

Claims (1)

  1. Вибратор с резонансной настройкой содержит электромеханический вибратор, закрепленные на нем акселерометр и блок автоматического управления, при этом акселерометр и блок автоматического управления образуют цепь обратной связи для управления электромеханическим вибратором за счет сигнала, величина которого определяется резонансом объекта размещения электромеханического вибратора, причем блок автоматического управления выполнен в виде микроконтроллера, содержащего аналогово-цифровой преобразователь, сигнал от которого поступает на вычислительное устройство, в котором выделяется наиболее эффективная резонансная частота и требуемое значение коррекции фазы частоты вращения двигателя, далее сигнал поступает на широко-импульсный модулятор, усилитель и на катушку двигателя.
RU2022133244A 2022-12-16 Вибратор с резонансной настройкой RU2816833C1 (ru)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2816833C1 true RU2816833C1 (ru) 2024-04-05

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2231399C1 (ru) * 2002-12-30 2004-06-27 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Вибровозбудитель
US8960386B2 (en) * 2008-04-01 2015-02-24 Goodrich Actuation Systems Limited Damping arrangement
RU2572657C1 (ru) * 2014-10-07 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ автоматической настройки резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2589639C1 (ru) * 2014-12-16 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Устройство для автоматической настройки и поддержания резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2653961C1 (ru) * 2017-03-09 2018-05-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ управления амплитудой при автоматической настройке на резонансный режим колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2231399C1 (ru) * 2002-12-30 2004-06-27 Научно-производственное объединение "ЭЛСИБ" Открытое акционерное общество Вибровозбудитель
US8960386B2 (en) * 2008-04-01 2015-02-24 Goodrich Actuation Systems Limited Damping arrangement
RU2572657C1 (ru) * 2014-10-07 2016-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ автоматической настройки резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2589639C1 (ru) * 2014-12-16 2016-07-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Устройство для автоматической настройки и поддержания резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2653961C1 (ru) * 2017-03-09 2018-05-15 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Способ управления амплитудой при автоматической настройке на резонансный режим колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5834867A (en) Electromagnetic rotary vibrator and damper for a rotary body
JP2559589B2 (ja) 吸振装置
KR20170137003A (ko) 공진기와, 그러한 공진기를 구비한 항공기
RU2816833C1 (ru) Вибратор с резонансной настройкой
US5553501A (en) Vibration testing on rotating machine components
RU2572657C1 (ru) Способ автоматической настройки резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
RU2653961C1 (ru) Способ управления амплитудой при автоматической настройке на резонансный режим колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
US20230025973A1 (en) Method and an Arrangement for Controlling Vibration of a Variable Frequency Drive Controlled Electric Machine
CN105337530A (zh) 一种压电马达
JPS6130972A (ja) 超音波モ−タ装置
RU2410167C1 (ru) Способ возбуждения резонансных механических колебаний и устройство для его осуществления (варианты)
CS210045B1 (en) Facility for making the vibrations for testing situation by the torsion oscillation
Kurosawa et al. Numerical analysis of the property of a hybrid transducer type ultrasonic motor
WO2019168436A1 (ru) Электромеханический кинетический мотор-вибратор
RU2753983C1 (ru) Способ автоматической настройки резонансных режимов колебаний вибрационной машины с приводом от асинхронного двигателя
SU771774A1 (ru) Способ регулировани угловой скорости ротора вибродвигател
KR100701628B1 (ko) 자력을 이용한 비틀림 진동 시뮬레이터
RU2006173C1 (ru) Колебательный электропривод
RU2077036C1 (ru) Резонансный способ измерения моментов инерции изделий типа тел вращения
SU233986A1 (ru) Опора ротора балансировочного станка
SU1153247A1 (ru) Устройство дл динамических испытаний зданий и сооружений
SU864478A1 (ru) Электропривод
SU637755A1 (ru) Способ определени динамических характеристик опор турбоагрегатов
SU1550448A1 (ru) Электропривод вибратора
JPS63217962A (ja) 振動式発電電動機関