SU939987A1

SU939987A1 - Piezoelectric vibration stand

Info

Publication number: SU939987A1
Application number: SU803000499A
Authority: SU
Inventors: Леонид Федорович Моисеев
Original assignee: Предприятие П/Я В-2942
Priority date: 1980-11-05
Filing date: 1980-11-05
Publication date: 1982-06-30

Description

(5) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРОСТЕНД(5) PIEZOELECTRIC VIBROSTAND

1one

Изобретение относитс к испытательной технике, а именно к пьезоэлектрическим вибростендам и может быть использовано при градуировке первичных преобразователей вибрации или при проведении вибрационных испытаний изделий.The invention relates to a testing technique, namely, piezoelectric vibrostand and can be used in the calibration of vibration transducers or in the vibration testing of products.

Известен пьезоэлектрический вибростенд , содержащий корпус с центрированной в нем виброплатформой и пьезовибраторами. Виброплатформа выполнена в виде полого цилиндра, а два пьезовибратора , работающие на сдвиг, размещены между .корпусом и торцами цилиндра, осуществл центрирование виброплатформы A piezoelectric vibration table is known, comprising a housing with a vibroplatform centered in it and piezoelectric vibrators. The vibrating platform is made in the form of a hollow cylinder, and two piezo-vibrating shears are placed between the body and the ends of the cylinder by centering the vibroplatform

Недостатком указанного вибростенда вл етс невысока точность испытаний, обусловленна значительной неравномерностью амплитудночастотной характеристики.The disadvantage of this shaker is the low accuracy of the tests, due to the considerable unevenness of the amplitude-frequency characteristic.

Наиболее близким по т хнической сущности к предлагаемому вл етс пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, виброплатформу дл установки испытуемого издели , подвешенную к корпусу посредством мембраны , и св занные с виброплатформой пьезовибраторы, снабженные концентраторами с различными резонансными частотами, один из которых установлен по оси колебаний виброплатформы , а остальные - под углом к ней так, что оси всех концентра10 торов пересекаютс в одной точке.The closest in essence to the present invention is a piezoelectric vibrostand, comprising a housing, a vibrating platform for installing the test article, suspended from the housing through a membrane, and piezoelectric vibrators connected to a vibrating platform, equipped with concentrators with different resonant frequencies, one of which is mounted along an oscillation axis of the vibrating platform and the rest are at an angle to it so that the axes of all the concentrators intersect at one point.

Резонансные частоты всех концентраторов различны 2.The resonant frequencies of all concentrators are different 2.

Недостатком известного вибростенда вл етс возможность возбужде15 ни поперечных колебаний виброплатформы , особенно в диапазонах частот , лежа:;их между резонансными частотами концентраторов, что приводит к искажению формы воспроизводи20 мых колебаний. Это вл етс следствием неполной взаимной компенсации поперечных составл ющих колебаний, создаваемых отдельными пьезовибраторами , расположенными под углом к платформе. Цель изобретени - повышение точ ности воспроизведени заданной форм колебаний за счет уменьшени уровн поперечных колебаний виброплатформы Указанна цель достигаетс тем, что пьезоэлектрический вибростенд, содержащий корпус, виброплатформу дл установки испытуемого издели , подвешенную к корпусу посредством мембраны, и св занные с виброплатформой пьезовибраторы, снабженные концентраторами с различными резонансными частотами, один из которых установлен по оси колебаний виброплатформы , а остальные - под углом к ней так, что оси.всех концентраторов пересекаютс в одной точке, имеет различающиес по резонансной частоте группы установленных под углом к оси колебаний виброплатформы концентраторов, кажда из которы содержит концентраторы с одинаковыми резонансными частотами, распол женные равномерно по окружности. Наличие упом нутых групп концент раторов обеспечивает компенсацию по перечных Доставл ющих усилий, созда ваемых отдельными концентраторами, и тем самым уменьшаетс уровень поперечных колебаний виброплатформы. На фиг. 1 изображен вибростенд по оси симметрии, продольное сечение; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. Пьезоэлектрический вибростенд содержит корпус 1, св занный с осно ванием 2, которое имеет горизонталь ную поверхность 3 дл креплени пье зовибратора k, расположенного по ос возбуждени колебаний, и конусную поверхность 5 дл креплени пьезовибраторов 6.1-6..3 и 7. расположенных под углом к этой оси. Пьезовибратор k снабжен концентрато ром 8 с резонансной частотой f, , пьезовибраторы 6.1-6,3 снабжены концентраторами 9., имеющими одинаковую резонансную частоту fj, а пьезовибраторы снабжены концентраторами 10.1-10.3 имеющими одинаковую резонансную частоту f, причем .З Концентраторы с равными резонансными частотами расположены равномерно по окружности, образу две группы концентраторов. В корпусе 1 установлена виброплатформа 11, подвешенна к корпусу 1 посредством мембраны 12. Бокова 4 поверхность 13 виброплатформы И, контактирующа с концентраторами 9.1-9.3 и 10.1-10.3, выполнена конусной . Это объ сн етс тем, что конструктивно трудно выполнить виброплатформу 1i с горизонтальной поверхностью дл контакта со всеми концентраторами. На виброплатформе установлен виброизмерительный преобразователь 1, служащий дл измерени уровн вибрации и электрически св занный с блоком 15 управлени , подключенным к генератору 16. Пьезоэлектрический вибростенд работает следующим образом. Переменное электрическое напр жение от генератора 16 подаетс на пьезовибраторы , 6.1-6.3 и 7.1-7.3 которые преобразуют его в механические колебани в широком диапазоне частот. Поскольку концентраторы 8 9.1-9.3 и 10.1-10.3 вл ютс резонансными системами, поведение которых описываетс линейными дифференциальными уравнени ми второго пор дка , и имеют различные резонансные частоты, то амплитудно-частотна характеристика виЬростенда приобретает неравномерный характер с рко выраженными резонансными пиками , распределенными по всему частотному диапазону вибростенда. Благодар этому происходит подъем амплитудно-частотной характеристики вибростенда в высокочастотной области и повышение общего уровн вибрации в широком диапазоне частот. Выравнивание амплитудно-частотной характеристики на заданном уровне производитс при помощи обратной св зи, котора включает виброизмерительный преобразователь И и блок 15 управлени . Векторы сил 9,-) Рдз создаваемых соответствующими концентраторами , направлены под углом к оси колебаний и могут быть разложены по направлению вибрации Fg Q и Fg 2 и т.д. и перпендикул рному к нему направлению Fnq , nQ.-i т.д. Дл исключени поперечных колебаний виброплатформы 11 необходимо, чтобы результирующа всех поперечных сил, создаваемых всеми концентраторами/ была бы равна нулю во всем диапазоне частот. Дл этого необходимо, чтобы результирующие поперечных составл ющих сил, создаваемых концентраторами с одинаковыми резонанснымиA disadvantage of the known vibrostand is the ability to excite 15 transverse vibrations of the vibroplatform, especially in the frequency ranges lying:; between the resonant frequencies of the concentrators, which leads to a distortion of the shape of reproducible vibrations. This is a consequence of the incomplete mutual compensation of the transverse components of oscillations created by individual piezoelectric vibrators arranged at an angle to the platform. The purpose of the invention is to improve the accuracy of reproducing a given vibration mode by reducing the level of transverse vibrations of a vibroplatform. with different resonant frequencies, one of which is installed along the oscillation axis of the vibrating platform, and the others are at an angle to it so that the axes. x hub intersect at one point, it has a resonance frequency differ by groups set at an angle to the axis of oscillation Vibroplatformy concentrators, each of which comprises a hubs with the same resonant frequencies, location with conjugated uniformly circumferentially. The presence of the aforementioned concentrator groups provides compensation for the pendulum delivery forces created by the individual concentrators, thereby reducing the level of transverse vibrations of the vibrating platform. FIG. 1 shows a shaker along the axis of symmetry, a longitudinal section; in fig. 2 shows section A-A in FIG. The piezoelectric vibration table includes a housing 1 associated with a base 2, which has a horizontal surface 3 for fastening a piezo vibrator k located along the axis of oscillation, and a conical surface 5 for fastening piezo vibrators 6.1-6 ..3 and 7. located at an angle to this axis. The piezo vibrator k is equipped with a concentrator 8 with a resonant frequency f,, piezo vibrators 6.1-6.3 are equipped with concentrators 9., having the same resonant frequency fj, and piezo-vibrators are equipped with concentrators 10.1-10.3 with the same resonant frequency f, and. Hubs with equal resonant frequencies are evenly spaced around the circle, forming two groups of concentrators. In case 1, a vibroplatform 11 is installed, suspended to case 1 by means of a membrane 12. The side 4 surface 13 of the vibrating platform I, which is in contact with the concentrators 9.1-9.3 and 10.1-10.3, is tapered. This is due to the fact that it is structurally difficult to make a vibroplatform 1i with a horizontal surface for contact with all concentrators. A vibro-measuring transducer 1 is installed on the vibroplatform, which serves to measure the level of vibration and is electrically connected to the control unit 15 connected to the generator 16. The piezoelectric vibrostand operates as follows. The alternating electrical voltage from the generator 16 is applied to piezo vibrators, 6.1-6.3 and 7.1-7.3, which convert it into mechanical vibrations in a wide frequency range. Since hubs 8 9.1–9.3 and 10.1–10.3 are resonant systems whose behavior is described by linear differential equations of the second order and have different resonant frequencies, the amplitude-frequency characteristic of the vibrostand becomes uneven with pronounced resonant peaks distributed throughout shaker frequency range. Due to this, the amplitude-frequency characteristic of the shaker in the high-frequency region increases and the overall vibration level increases in a wide frequency range. The equalization of the amplitude-frequency characteristic at a given level is performed using feedback, which includes the vibration measuring transducer I and the control unit 15. The vectors of forces 9, -) Рдз created by the corresponding concentrators, are directed at an angle to the axis of oscillation and can be decomposed in the direction of vibration Fg Q and Fg 2, etc. and perpendicular to it direction Fnq, nQ.-i etc. To eliminate the transverse vibrations of the vibroplatform 11, it is necessary that the resultant of all transverse forces generated by all the concentrators / be zero over the entire frequency range. For this, it is necessary that the resulting transverse components of the forces generated by concentrators with the same resonance

частотами были равны нулю, так как в противном случае результирующие поперечных составл ющих сил, создаваемых группами концентраторов, в силу их резонансных свойств, завис т от частоты, и добитьс компенсации поперечной составл ющей силы, создаваемой одной группой концентраторов поперечной составл ющей силы, создаваемой другой группой концентраторов, во всем частотном диапазоне невозможно. Кроме того, в области, лежащей между резонансными частотами групп концентраторов , происходит не компенсаци поперечных составл ющих сил, а их усиление, так как в области, лежащей за резонансной частотой,наблюда етс сдвиг фаз, возбуждаемых концентраторами напр жений на 180°, Равенство нулю поперечных составл ющих сил, создаваемых каждой группой концентраторов, достигаетс расположением концентраторов каждой группы равномерно по окружности.the frequencies were equal to zero, because otherwise the resulting transverse components of the forces generated by the concentrator groups, due to their resonant properties, depend on the frequency, and to achieve compensation for the transverse component of the forces generated by one group of concentrators of the transverse component generated by the other group of hubs, in the entire frequency range is impossible. In addition, in the region between the resonant frequencies of the concentrator groups, the transverse component forces do not compensate, but strengthen them, because in the region behind the resonant frequency, there is a phase shift induced by the voltage concentrators by 180 ° Equal to zero The transverse components of the forces created by each group of concentrators are achieved by arranging the concentrators of each group uniformly around the circumference.

Использование предлагаемого изобретени позвол ет снизить более чем на 30 дБ поперечные составл ющие колебаний виброплатформы и повысить точность воспроизведени заданных Режимов.The use of the invention allows reducing the transverse components of vibrating platform vibrations by more than 30 dB and increasing the accuracy of reproduction of the specified Modes.

399876399876

Claims

Claims. A piezoelectric vibration table, comprising a housing, a vibrating platform for installing the test product, 5 suspended from the housing through a membrane, and piezovibrators connected to the vibroplatform, equipped with concentrators with different resonant frequencies, one of which is installed along the axis of the vibrating platform, and the rest at an angle to so that the axes of all hubs intersect at one point, about the t and h and h so that, in order to show 15% accuracy of reproduction of a given form of oscillations due to the combination of When it comes to vibroplatforms, it has groups of 20 that differ in the resonant frequency, groups of concentrators mounted at an angle to the oscillation axis, each of which contains concentrators with the same resonant frequencies, which are evenly spaced 25 around the circumference.

Sources of information taken into account in the examination 1. USSR author's certificate

tf kE (kQ, cl. G 01 M 7/00, 197.

2. USSR author's certificate

30 No. 72b + 55, class G 01 M 7/00, 1977.

yu

.g