SU1648576A1

SU1648576A1 - Apparatus for exciting oscillations

Info

Publication number: SU1648576A1
Application number: SU884442760A
Authority: SU
Inventors: Римас Антанович Бараускас; Владимир Гаврилович Елезов; Олег Иванович Ковалевич; Казимерас Миколович Рагульскис; Балис Балевич Стульпинас
Original assignee: Каунасский Политехнический Институт Им.А.Снечкуса
Priority date: 1988-06-20
Filing date: 1988-06-20
Publication date: 1991-05-15

Abstract

Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано дл возбуждени различных механических конст- рукций и дл привода вибрационных машин , где необходимо посто нство амплитуды колебаний при измен ющейс частоте возбуждающего напр жени и измен ющихс параметрах подвесных в бровозбу- дителеи. Поддержание резонансного режима колебаний в широком интервале частот Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано дл возбуждени различных механических конструкций и дл привода вибрационных машин , где необходимо посто нство амплитуды возбуждаемых колебаний при измен ющейс частоте возбуждающего напр жени и измен ющихс параметрах подвесных вибровозбудителей. Целью изобретени вл етс расширение рабочего диапазона частот. при измен ющейс частоте возбуждающего напр жени и измен ющихс параметрах упругой подвески вибровозбудител обеспечиваетс за счет того, что возбуждение производ т двум вибровозбудител ми, вынуждающие силы которых действуют в одной линии, а фазы выбираютс в пределах 0 - 180&deg;, причем резонансна частота одного из вибровозбудителей ниже, а другого выше частоты вынуждающей силы. В результате взаимодействи двух электромагнитных вибровозбудителей при соответствующем выборе фаз колебаний и резонансных частот их упруго подвешенных частей, расшир етс резонансный пик амплитудно- частотной характеристики, т.е. амплитуде резонансных колебаний стабильна в некотором интервале частот. Тем самым поддерживаетс энергетически выгодный резонансный режим при измен ющейс частоте вынуждающей силы и жесткости упругих элементов подвески подвижных частей вибровозбудителей . Это позвол ет отказатьс от схем автоматического поддержани резонансных колебаний, вследствие чего упрощаетс схема управлени . 3 ил. На фиг.1 приведена блок-схема устройства дл возбуждени колебаний; на фиг.2 - динамическа модель схемы возбуждени ; на фиг.З - расчетные графики амплитуд колебаний возбуждаемой массы при различных углах сдвига фаз между возбуждающими напр жени ми вибровоэбудителей и при различных сдвигах собственных частот вибровозбудителей (проценты от средней частоты интервала): а - I 0,1 - 0; 2-10%; 3-20%; б-1 1-5%; 2-0; 3-15%; 4-10%; в-1- /21-20%:2-10%:3-0. 1Л о Јь 00 СП X ОThe invention relates to vibration technology and can be used to excite various mechanical structures and to drive vibration machines where a constant amplitude of oscillations is required at a varying frequency of the excitation voltage and varying parameters of an outboard in a hammerboard. Maintaining the resonant mode of oscillations in a wide frequency range The invention relates to vibration technology and can be used to excite various mechanical structures and to drive vibratory machines where the amplitude of the excited oscillations at a varying frequency of the exciting voltage and varying parameters of the suspended vibration exciters is necessary. The aim of the invention is to expand the operating frequency range. with varying frequency of exciting voltage and varying parameters of elastic suspension of vibration exciter is provided due to the fact that the excitation is produced by two vibration exciters, the driving forces of which act in one line, and the phases are selected within 0 - 180 °, and the resonant frequency one of the exciters below, and the other above the frequency of the driving force. As a result of the interaction of two electromagnetic vibration exciters with an appropriate choice of the phases of the oscillations and the resonant frequencies of their elastically suspended parts, the resonance peak of the amplitude-frequency characteristic, i.e. the amplitude of the resonant oscillations is stable in a certain frequency range. Thereby, an energetically favorable resonant mode is maintained at a varying frequency of the driving force and stiffness of the elastic suspension elements of the moving parts of vibration exciters. This makes it possible to abandon the schemes for automatically maintaining resonant oscillations, as a result of which the control circuit is simplified. 3 il. Fig. 1 shows a block diagram of a device for driving oscillations; 2 shows a dynamic model of the drive circuit; Fig. 3 shows the calculated graphs of the amplitudes of oscillations of the excited mass at different angles of phase shift between the exciting voltages of vibration exciters and at different shifts of the natural frequencies of vibration exciters (percentages of the average frequency of the interval): a - I 0.1 - 0; 2-10%; 3-20%; b-1 1-5%; 2-0; 3-15%; 4-10%; in-1- / 21-20%: 2-10%: 3-0. 1L o 00 00 SP X O

Description

Устройство дл возбуждени колебаний (фиг. 1) содержит два вибровозбудител 1 и 2, источник 3 возбуждающего тока и фазовращатель 4. Первый 1 и второй 2 вибровозбудители установлены соосно и жестко соединены один с другим и прикреплены к возбуждающему объекту 5, первый вибровозбудитель подключен непосредственно к источнику возбуждающего тока, а второй - через фазовращатель.The device for exciting oscillations (Fig. 1) contains two exciters 1 and 2, the source 3 of the exciting current and the phase rotator 4. The first 1 and second 2 exciters are mounted coaxially and rigidly connected to each other and attached to the exciting object 5, the first exciter is connected directly to the source of the exciting current, and the second through the phase shifter.

Колебательна система устройства представл етс динамической моделью (фиг.2) и описываетс следующей системой дифференциальных уравнений:The oscillatory system of the device is represented by a dynamic model (Fig. 2) and is described by the following system of differential equations:

М х + h х + С х + Ci (х - xi) + С2 (х - ха) + + hi (x - xi) + h2 (x - Х2) Fi sin (o t + I) + + F2 sin wt,M x + h x + C x + Ci (x - xi) + C2 (x - ha) + + hi (x - xi) + h2 (x - X2) Fi sin (o t + I) + + F2 sin wt,

mi xi + hi (xi - x) + Ci - (xi - x) - Fi x x sin (a)l + I),mi xi + hi (xi - x) + Ci - (xi - x) - Fi x x sin (a) l + I),

ГП2 X2 + h2 (X2 - Xi) + C2 (X2 x) - Fj XGP2 X2 + h2 (X2 - Xi) + C2 (X2 x) - Fj X

x sin CD t,x sin CD t,

где M, mi, ГП2, С , Ci. Ci, h, hi, h2 - массы, коэффициенты жесткости и демпфировани упругих элементов возбуждаемой конструк- ции и подвижных частей первого и второго вибровозбудителей соответственно;where M, mi, GP2, C, Ci. Ci, h, hi, h2 are masses, stiffness coefficients and damping of elastic elements of the excited structure and moving parts of the first and second vibration exciters, respectively;

FI и F2 - амплитуды сил первого и второго вибровозбудителей соответственно;FI and F2 are the amplitudes of the forces of the first and second exciters, respectively;

I - угол фазового сдвига.I is the phase shift angle.

При рассчетах и на графиках амплитуды прин та амплитуда колебаний массы при силовом воздействии только одного вибровозбудител при заданной электромагнитной силе FL принима при этом, что сила второго вибровозбудител F2 0, а упруго подвешенна масса тг бесконечно мала. Жесткости подвески масс динамической модели при рассчетах выбраны так, что при собственные частоты упруго подвешенных масс вибровозбудителей равны (Оа ОЪ2 wm (рад/с), а собственна частота возбуждаемой массы на пор док ниже, т.е. льз п (рад/с), где п - выбираетс произвольно.When calculating and plotting the amplitudes, the amplitude of mass oscillations received under the force of only one vibration exciter for a given electromagnetic force FL assumes that the force of the second vibration exciter F2 0, and the elastically suspended mass тг is infinitely small. The stiffness of the suspension of the masses of the dynamic model in the calculations is chosen so that with the natural frequencies of elastically suspended masses of vibration exciters are equal (Oa Ob2 wm (rad / s), and the intrinsic frequency of the excited mass is lower than, i.e., rad / s) where n is arbitrary.

Анализ рассчетных кривых, приведен- ных на фиг.З, показывает, что при совпадении собственных частот utei О)о2 упруго подвешенных масс mi и ГП2 амплитуда суммарных колебаний массы М достигает самых высоких значений при угле фазового сдвига 0, т.е., когда массы mi и та ко еб- л тс в фазе, и постепенно уменьшаетс при изменении р от 0 до л и практически отсутствуют при I - ж.An analysis of the calculated curves shown in Fig. 3 shows that when the eigenfrequencies utei O) o2 coincide of elastically suspended masses mi and GP2, the amplitude of the total mass oscillations M reaches the highest values at an angle of phase shift 0, i.e. the masses mi and that are con fflc in phase, and gradually decrease as p varies from 0 to l and are practically absent at I - f.

При постепенном увеличении интерва- ла расстройки собственных частот шы ишьа упруго подвешенных масс mi и п)2 амплитуда суммарных колебаний снижаетс с одновременным расширением пика амплитудночастотной характеристики возбуждаемой массы М и имеет максимальную величину при f -л/А и расстройке оы и ОЪ2 на 5%. Минимальна амплитуда суммарных .колебаний и максимальна ширина (до 20% от средней частоты интервала расстройки) пика амплитудно-частотной характеристики колебаний возбуждаемой конструкции массой М получаетс при р л, т.е. при противофазных колебани х упруго подвешенных масс вибровозбудителей. Кроме того, по мере увеличени расстройки аь и йЪ2 в пике амплитудно-частотной характеристики по вл етс впадина, котора также зависит от величины фазового сдвига, а сама высока неравномерность пика получаетс при р 0. При анализе кривых (фиг.З) с учетом ширины пика, его амплитуды и неравномерности амплитуды пика оптимальным вариантом вл етс режим при р л/4, где при расстройке 5 - 10% ширина пика измен етс б - 10% (при частоте питающего напр жени 50 Гц составл ет 3-5 Гц) с неравномерностью амплитуды до 12 %, что вполне удовлетвор ет трбовани м систем с резонансным возбуждением при питании от сети переменного тока (частота измен етс 50 ± 0,5 Гц).With a gradual increase in the detuning interval of the natural frequencies of the busbar of the elastically suspended masses mi and n) 2, the amplitude of the total oscillations decreases with a simultaneous expansion of the peak of the amplitude-frequency characteristic of the excited mass M and has a maximum value at f-l / A and the misalignment of oa and O2 . The minimum amplitude of the total oscillations and the maximum width (up to 20% of the average frequency of the detuning interval) of the peak of the amplitude-frequency characteristic of the oscillations of an excited structure of mass M is obtained at p l, i.e. with antiphase oscillations of elastically suspended masses of vibration exciters. In addition, as the mismatch ai and yb2 increase, a peak appears at the peak of the amplitude-frequency characteristic, which also depends on the magnitude of the phase shift, and the peak itself is very uneven when p 0. When analyzing the curves (FIG. 3) with regard to the width the peak, its amplitude and uneven amplitude of the peak, the best option is the mode at p L / 4, where at a detun of 5–10% the width of the peak varies b - 10% (at a supply voltage frequency of 50 Hz is 3-5 Hz) amplitude non-uniformity up to 12%, which is quite satisfactory m systems with resonant excitation with AC power (frequency changes 50 ± 0.5 Hz).

В системах, где частота питающего напр жени или жесткость подвески вибро- возбудителей измен етс в более широких пределах, целесообразно использование режима р 0, где ширина пика достигает 20% при неравномерности амплитуды около 20%.In systems where the frequency of the supply voltage or the suspension stiffness of the vibration exciters varies over wider ranges, it is advisable to use the mode p 0 where the peak width reaches 20% with an amplitude unevenness of about 20%.

Вследствие применени двух вибровозбудителей , силы которых действуют в одной линии, а фазы возбуждающего напр жени выбираютс в пределах 0-180 градусов, осуществл етс управление шириной пика амплитудно-частотной характеристики возбуждаемой конструкции. Например, при изменении расстройки до 20% и фазового сдвига между возбуждающими напр жени ми вибровозбудителей от 0 до 180 градусов , ширина пика амплитудно-частотной характеристики измен етс от 2,5% до 20% от частоты возбуждающего напр жени (выбираетс в середине интервала расстройки ), а глубина регулировани амплитуды колебаний достигает 50% без изменени питающего напр жени . Если значени изменени частоты питающего напр жени и жесткости подвески упруго подвешенных масс вибровозбудителей заданы, соответствующим выбором параметров расстройки и угла фазового сдвига обеспечиваетс энергетически выгодный режим возбуждени .Due to the use of two vibration exciters, whose forces act in the same line, and the phases of the exciting voltage are selected in the range of 0-180 degrees, the width of the amplitude-frequency characteristic peak of the excited structure is controlled. For example, when the detuning changes to 20% and the phase shift between exciters of vibration exciters from 0 to 180 degrees, the width of the peak of the amplitude-frequency characteristic varies from 2.5% to 20% of the frequency of the exciting voltage (selected in the middle of the detuning interval ), and the depth of oscillation amplitude adjustment reaches 50% without changing the supply voltage. If the values of the change in the frequency of the supply voltage and the stiffness of the suspension of the elastically suspended masses of vibration exciters are set, an appropriate choice of the detuning parameters and the phase shift angle provides an energetically favorable mode of excitation.

Claims

Invention Formula

A device for exciting oscillations, containing a source of excitation current and a vibration exciter, characterized in that, in order to expand the working frequency range, it is equipped with at least one additional vibration exciter mounted coaxially with the base and rigidly connected to it, as well as a phase driver connected between the source of excitatory current and the additional vibration exciter, while the main and additional vibration exciters are made with different resonant frequencies.

ttsintft

Usin / tit + D

1

t /,

at ////////////////////////////, (Rig. 2

0.7 1.1 1.5 1.9 / fnr4

1.9 f, fy

1.9 /, ngch