SU1618456A1 - Электродинамический вибростенд - Google Patents

Abstract

Предложен электродинамический вибростенд дл  механических испытаний. Цель - возбуждение колебаний на низких и инфра- низких частотах. Электродинамический вибростенд содержит магнитопровод 2, обмотку 3 подмагничивани  с источником 4 питани  и установленную в кольцевом зазоре магнитопровода подвижную катушку 5 с основанием 6, штоком 7.и однослойной обмоткой возбуждени , длина которой превы да шает высоту кольцевого зазора 9 магнитопровода . Обмотка возбуждени  подключена к источнику 15 питани  переменного тока через скольз щие токоподводы 16 и 17. Дл  возбуждени  колебаний на низких и инфра- низких частотах, в качестве источника 4 питани  обмотки 3 подмагничивани  вз т источник переменного тока того же диапазона частот, что и у источника 15 питани  переменного тока подвижной катушки. Дл  повышени  точности воспроизведени  колебаний стола основание 6 подвижной катушки 5 выполнено упругим в направлении возбуждаемых колебаний, а частоты источников 4 и 15 питани  более чем на пор док превышают частоту возбуждаемых колебаний . Дл  упрощени  и удешевлени  вибростенда в качестве источника переменного тока, подключенного к обмотке подмагничивани , вз т импульсный генератор пр моугольных импульсов, перва  (нижн  ) гармоника которого лежит в диапазоне частот источника питани  обмотки возбуждени . 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л С о 00 Јь СЛ О

Description

ff%rffos/////f///X, yS////%%ffi&fa I

й/г/

, yS///

й/г/

Изобретение относитс  к устройствам дл  возбуждени  механических колебаний и может найти применение в низкочастотных виброустановках большой мощности.

Цель изобретени  - возбуждение злек- гродинамическим вибростендом колебаний, на низких и инфранизких частотах.

На фиг. 1 показан электродинамический вибростенд, общий вид, разрез; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1.

Вибростенд содержит станину 1, на которой установлен шихтованный магнито- провод 2 с обмоткой 3 подмагничивани , подключенной к источнику 4 питани  переменного тока, и подвижную катушку 5 с основанием 6, штоком 7 и однослойной обмоткой 8 возбуждени , длина L которой . больше высоты h кольцевого воздушного зазора 9 магнитопровода 2, Подвижна  катушка 5 жестко скреплена со столом 10 штоком 7 и установлена в кольцевом зазоре 9 мэгнитопровода 2 посредством подшипников 11, охватывающих шток 7 и пневматическую систему вывешивани . Пневматическа  система вывешивани  содержит источник 12 давлени , подключенный через к;анал 13 к камере 14, образованной основанием 6 подвижной катушки 5 и внутренней поверхностью станины 1. Обмотка 8 возбуждени  подвижной катушки 5 подключена к источнику 15 питани  переменного тока через установленные на границах кольцевого зазора 9 скольз щие токоподводы 16 и 17.

Электродинамический вибростенд работает следующим образом;

При включении источника 12 давлени  пневматическа  система вывешивает испытуемый обьект и стол 10, жестко скрепленный с подвижной катушкой 5, в положение, при котором обмотка 8 возбуждени  занимает среднее относительно воздушного зазора 9 положение. Если источник 15 настроить на частоту ад , а источник 4 на частоту а) и подключить к обмоткам 8 и 3 соответственно, то в зоне воздушного зазора 9 возникнет электродинамическа  сила, котора  на поверхности стола 10 вибростенда будет иметь значение

f 81 slnfUi t 2 sin ад t I K(y) . i

H 81 l2 I K ( - 0)2) COS (ftJl - ад) t - - К (Ш1 + Gfc) COS (ft)1 + ад) t ,

где f - мгновенное значение силы, Н;

Вт - амплитуда индукции магнитного пол  в воздушном зазоре 9, наведенного током h обмотки 3 подмагничивани , Тл;

2 -- амплитуда тока обмотки 8 возбуждени  подвижной катушки 5, А;

I - длина той части проводника обмотки 8 возбуждени , котора  находитс  под то- ком I2 между скольз щими токоподводами 16 и 17 в кольцевом воздушном зазоре 9, м; К (ft)- частотно-зависимый безразмерный коэффициент передачи силы f подвижной катушкой 5, обусловленный жесткостью подвижной катуш ки 5 в направлении возбуждаемых колебаний и суммарной массой этой катушки и стола 10 вибростенда;

К (ои - ад)- значени  коэффициента передачи силы дл  разностной и суммарной частот соответственно;

t - текущее значение времени, с. При выполнении неравенства

0) +а% -ад|(1) коэффициенты передач дл  разностной и суммарной частот существенно различаютс  между собой

К (ш + ад) « К (ой - ад) ;К (u)i + ад) О

(2)

что обусловлено конечной жесткостью подвижной катушки 5. Можно записать следующее приближенное выражение дл  силы f:

f -B 12 I К ( - ад) COS (W1 ад)1. (3)

Выполнение основани  6 упругим в направлении возбуждаемых колебаний позвол ет расширить диапазон частот, дл  которых последнее соотношение выполн етс  с необходимой степенью точности. Жесткость k основани  6 в направлении возбуждаемых колебаний в случае задани  точности воспроизведени  колебаний стола 10 коэффициентом гармоник Кг может быть определена из услови  непропускани  частоты (й)1+ад) полученным механическим фильтром низких частот, включающим подвижную катушку 5 и стол 10 вибростенда с общей массой т, и жесткость k основани  6 подвижной катушки 5

k m (ш + ад)2 Kr. Частоты У и ад могут лежать в диапазоне частот, оптимальном по КПД как дл  источников питани , так и дл  материала

Q магнитопровода 2. А так как в магнитопро- воде 2 наводитс  магнитное поле с переменной индукцией Bisin , то дл  повышени  КПД вибростенда магнитопровод 2 может быть выполнен шихтованным.

5 Дл  упрощени  вибростенда и снижени  его стоимости в качестве источника 4 питани  вз т генератор пр моугольных импульсов , перва  нижн   гармоника которых лежит в диапазоне частот источника 15 питани , кроме указанных ранее компонент, в

этой силе по вл етс  и р д новых компонент с другими комбинационными частотами , но со значительно меньшими амплитудными значени ми (следует из разложени  пр моугольной импульсной функции в тригонометрический р д). На стол 10 наибольшим воздействием из этих дополнительных сил обладает сила с комбинационной частотой (3wi -ад) . Однако при выполнении неравенства (1) спра- ведливо:

3 - UJ2 2 СО + 0) -0)2 (Ш + Ш2) (

+ (ал - an} ол + ад

и отсюда с учетом выражени  (2) следует К (3 ш - ад) К (йл + ад) « 0 . А поскольку амплитуда составл ющей тока i на частоте 3 . значительно меньше амплитуды составл ющей этого тока на частоте и (что следует из разложени  пр моугольной импульсной функции в тригонометрический р д), то .составл юща  силы с частотой (Зйл-ад) оказывает на стол 10 гораздо меньшее воздействие, чем даже составл юща  с частотой (ал +012) . Таким образом, остаетс  справедливо выражение (3).

Claims (2)

1. Вибростенд позвол ет проводить испытани  изделий большой массы с амплитудами до 150-200 мм на частотах от дес тков герц до дес тых долей герца.-Коэффициент гармоник при этом не превышает 5%, Формула изобретени  1. Электродинамический вибростенд, содержащий магнитопровод с обмоткой

   5 0

   5

   0

   5

   0

   5

   подмагничивани  и источником ее питани , установленную в кольцевом зазоре магни- топровода подвижную катушку с основанием , штоком и однослойной обмоткой возбуждени , имеющей высоту больше высоты кольцевого зазора, и подключенной к источнику переменного тока через скольз щие токоподводы, установленные на кра х кольцевого зазора магнитопровода. и стол, жестко скрепленный со штоком подвижной катушки, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона частот возбуждаемых колебаний, в качестве источника питани  обмотки подмагничивани  использован источник переменного тока, частотный диапазон источников питани  более чем на пор док выше частоты возбуждаемых механических колебаний, а основание подвижной катушки в направлении возбуждаемых колебаний выполнено упругим с жесткостью основани , определ емой из выражени 

   k m (ал + ад)2 Kr,

   где m - обща  масса подвижной катушки, стола и объекта испытаний;

   0)1 , ад - частоты источников питани ;

   Кг - допустимый коэффициент гармоник .
2. 2. Вибростенд по п. 1,отличающий- с   тем, что, с целью упрощени  конструкции , в качестве источника переменного тока использован генератор пр моугольных импульсов , перва  гармоника которого лежит в диапазоне частот источника питани  обмотки возбуждени ,