Электродинамический вибростенд

618456 А 1 СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) ( В 1/04, 6 01 М 7/О 51) 5 НИЕ ИЗОБРЕТЕН ДЕТЕЛЬСТ К А 8 ТОРСКОМ.Кат тельство СССРМ 7/00, 1971. тельство СССРМ 7/00, 1971,(54) ЗЛЕКТ СТЕНД (57) Предлож ростенд для возбуждени низких час вибростенд мотку 3 под питания и ус ре магнитоп основанием моткой возб ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИБРО ен злектродинамический вибмеханических испытаний, Цель -колебаний на низких и инфраотах. Злектродинамический одержит магнитопровод 2, обмагничивания с источником 4 тановленную в кольцевом зазоровода подвижную катушку 5 с 6, штоком 7 и однослойной обждения, длина которой превышает высоту кольцевого зазора 9 магнитопровода. Обмотка возбуждения подключена к источнику 15 питания переменного тока через скользящие токоподводы 16 и 17. Для возбуждения колебаний на низких и инфра- низких частотах, в качестве источника 4 питания обмотки 3 подмагничивания взят источник переменного тока того же диапазона частот, что и у источника 15 питания переменного тока подвижной катушки. Для повышения точности воспроизведения колебаний стола основание 6 подвижной катушки 5 выполнено упругим в направлении возбуждаемых колебаний, а частоты источников 4 и 15 питания более чем на порядок превышают частоту возбуждаемых колебаний, Для упрощения и удешевления вибро- ф стенда в качестве источника переменноготока, подключенного к обмотке подмагничивания, взят импульсный генератор прямоугольных импульсов, первая (нижняя) гармоника которого лежит в диапазоне час- ф тот источника питания обмотки возбуждения. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. ЮИзобретение относится к устройствамг,ля возбуждения механических колебанийи может найти применение в низкочастот-ных виброустановках большой мощности,Цель изобретения - возбуждение электродинамическим вибростендом колебанийна низких и инфранизких частотах,На фиг, 1 показан электродинамический вибростенд, общий вид, разрез; нафиг. 2 - узелна фиг. 1.Вибростенд содержит станину 1, на которой установлен шихтованный магнитопровод 2 с обмоткой 3 подмагничивания,подключенной к источнику 4 питания переменного тока, и подвижную катушку 5 с основанием 6, штоком 7 и однослойнойобмоткой 8 возбуждения, длинакоторой. больше высоты и кольцевого воздушногозазора 9 магнитопровода 2, Подвижная катушка 5 жестко скреплена со столом 10 штоком 7 и установлена в кольцевом зазоре 9магнитопровода 2 посредством подшипников 11, охватывающих шток 7 и пневматическую систему вывешивания. Пневматическая система вывешивания содержит источник 12 давления, подключенный черезканал 13 к камере 14, образованной основанием 6 подвижной катушки 5 и внутреннейповерхностью станины , Обмотка 8 возбуждения подвижной катушки 5 подключена к источнику 15 питания переменного токачерез установленные на границах кольцевого зазора 9 скользящие токоподводы 16 и17,Электродинамический вибростенд работает следующим образом,При включении источника 12 давленияпневматическая система вывешивает испытуемый обьект и стол 10, жестко скрепленчый с подвижной катушкой 5, в положение,при котором обмотка 8 возбуждения занимает среднее относительно воздушного зазора 9 положение. Если источник 15настроить на частоту са, а источник 4 начастоту в 1 и подключить к обмоткам 8 и 3"оответственно, то в зоне воздушного зазора 9 возникнет электродинамическая сила,которая на поверхности стола 10 вибростенда будет иметь значение= - , - В 1 гК ,щ 1 - а 2)соз (в 1 - а 2) т -- К а 1 + са) соз (а 1 + вг) тгде 1 - мгновенное значение силы, Н;В 1 - амплитуда индукции магнитногополя в воздушном зазоре 9, наведенноготокомобмотки 3 подмагничивания, Тл;- амплитуда тока обмотки 8 возбуждения подвижной катушки 5, Р;- длина той части проводника обмотки8 возбуждения, которая находится под то коммежду скользящими токоподводами16 и 17 в кольцевом воздушном зазоре 9, м;К (в) - частотно-зависимый безразмерный коэффициент передачи силы 1 подвижной катушкой 5, обусловленный жесткостью10 подвижной катушки 5 в направлении возбуждаемых колебаний и суммарной массой этой катушки и стола 10 вибростенда;К щ 1 - в 2) - значения коэффициента передачи силы для разностной и суммарной15 частот соответственно;- текущее значение времени, с,При выполнении неравенстващ 1 + щ )а 1 - вг(1)коэффициенты передач для разностной и20 суммарной частот существенно различаются между собойК (щ 1 + Ж 2)К (щ 1 - в 2), К щ 1 + а 2) = О,(2)что обусловлено конечной жесткостью подвижной катушки 5, Можно записать следующее приближенное выражение для силы 1:= - ВК (в 1 - щ 2) соз щ 1 - щ 2) т . (3)1230 Выполнение основания 6 упругим в направлении возбуждаемых колебаний позволяет расширить диапазон частот, для которых последнее соотношение выполняется с необходимой степенью точности. Же сткость 1 основания 6 в направлениивозбуждаемых колебаний в случае задания тОчности воспроизведения колебаний стола 10 коэффициентом гармоник Кг может быть определена из условия непропускания час тоты (щ 1 +в) полученным механическимфильтром низких частот, включающим подвижную катушку 5 и стол 10 вибростенда с общей массой пп, и жесткость 1 основания 6 подвижной катушки 5= в (щ 1 + а) КгЧастоты щ 1 и щ могут лежать в диапазоне частот, оптимальном по КПД как для источников питания, так и для материала магнитопровода 2. А так как в магнитопроводе 2 наводится магнитное поле с переменной индукцией В 1 зи а 1, то для повышения КПД вибростенда магнитопровод 2 может быть выполнен шихтованным,Для упрощения вибростенда и снижения его стоимости в качестве источника 4 питания взят генератор прямоугольных импульсов, первая нижняя гармоника которых лежит в диапазоне частот источника 15 пиания, кроме указанных ранее компонент, вэтой силе появляется и ряд новых компонент с другими комбинационными частотами, но со значительно меньшими амплитудными значениями (следует из разложения прямоугольной импульсной функции в 5 тригонометрический ряд). На стол 10 наибольшим воздействием из этих дополнительных сил обладает сила с комоинационной частотой (3 в - й) . Однако при выпол,ении неравенства (1) спра ведливо: Зв - вг =2 в +а -вр =(щ 1 +тг) ++(И Щ) =й) +Щ 2 15и отсюда с учетом выражения (2) следуетК (3 в 1 - Юг) = К (и + в 2) = 0 . А посколькуамплитуда составляющей тока на частоте3 щ 1 значительно меньше амплитуды составляющей этого тока на частоте в (что 20. следует из разложения прямоугольной импульсной функции в тригонометрическийряд), то .составляющая силы с частотой(Зсо 1 - а 2) оказывает на стол 10 гораздоменьшее воздействие, чем даже составляющая с частотой (в +в) . Таким образом,остается справедливо выражение (3),Вибростенд позволяет проводить испытания изделий большой массы с амплитудами до 150-200 мм на частотах от десятковгерц до десятых долей герца. Коэффициентгармоник при этом не превышает 5 О,Формула изобретения1. Электродинамический вибростенд,содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания и источником ее питания,установленную в кольцевом зазоре магнитопровода подвижную катушку с основанием, штоком и однослойной обмоткойвозбуждения, имеющей высоту больше высоты кольцевого зазора, и подключенной кисточнику переменного тока через скользящие токоподводы, установленные на краяхкольцевого зазора магнитопроводг, и стол,жестко скрепленный со штоком подвижнойкатушки, отл и ч а ю щ и й с я тем,что, сцелью расширения диапазона частот возбуждаемых колебаний, в качестве источникапитания обмотки подмагничивания использован источник переменного тока, частотный диапазон источников питания болеечем на порядок выше частоты возбуждаемых механических колебаний, а основаниеподвижной катушки в направлении возбуждаемых колебаний выполнено упругим с жесткостью основания, определяемой извыражения1т (а +в 2) Кггде п - общая массаподвижной катушки,стола и объекта испытаний;в, вг - частоты источников питания;Кг - допустимый коэффициент гармоник.2. Вибростенд поп. 1, отл ич а ю щи йс я тем, что, с целью упрощения конструкции, в качестве источника переменного токаиспользован генератор прямоугольных импульсов, первая гармоника которого лежитв диапазоне частот источника питания обмотки возбуждения,