Пьезоэлектрический вибростенд

т жщуО П-СЪИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советскик Социалистических Республик(22) Заявлено 130279 (21) 2724233/18-10с присоединением заявки йо(51)М. Кл.з Н 04 В 17/00 6 01 Р 21/00 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИИ ВИБРОСТЕНД 1 ч Е11 рс" н 1Изобретение относится к измери-, тельной вибрационной технике и может быть использовано для калибровки и испытаний датчиков вибрации при повышенных ускорениях (до 510000 )Известен пьезоелектрический вибростенд, предназначенный для калибровки датчиков и состоящий из набора пьезоэлементов, основания и вибро платформы для их крепления (1) .Однако этот стенд работает в узком динамическом диапазоне ускорений, максимальноезначение которого не превышает 500 ф 15Наиболее близким к изобретению по технической сущности является пьезоэлектрический вибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементов цилиндри ческий возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к круглой платформе (2).Однако этот вибростенд не позволяет получать высоких амплитуд ус корений, потому что для этого необходимо на пьезоелементы подавать большие напряжения, что практически невозможно, так как в этом случае пьезоэлементы начинают испытывать та2кие механические напряжения, при которых они отклеиваются или разру шаются.Цель изобретения - расширение динамического диапазона стенда.Указанная цель достигается тем, что виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические раз- . меры которого выбраны иэ соотношения где Н - высота цилиндра пьезоэлементовг - ширина выступа виброплатформы;Ь - толщина выступа виброплатформы;Е,9,С - модуль Юнга, плотность искорость звука в материале виброплатформы соответственно.На чертежике схематично изображен вибростенд.Устройство состоит из основания 1, на котором размещены пьезоэлементы 2, собранные в цилиндрический возбудитель, и виброплатформы 3, с выступом 4 по окружности. Цилиндри(3) Из (4) определяем Н - высоту цилиндра пьезоэлементов 12 Сг,4 Р Е ЬдЕ. с ар) Таким образом, получается, что высота цилиндра пьезоэлементов и геометрические размеры ниброплатформы связаны между собой соотноше- нием 1 1 Е, г. Фгрсд ч(5) Так как резонансная частота стенда может незначительно изменяться за счет нестабильности питания, старения пьезоэлементов и др., в цепь питания вибростенда последовательно переменному источнику 8 питания включен источник 9 постоянного .напряжения, который позволяет регулировать резонансную частоту и тем самым постоянно поддерживать равенствопр.ст. реъ,Таким образом, ныполнение ниброплатформы с выступом, выбор высоты стенда в соответствии с выражением (5) позволяет значительно расширить динамический диапазон ускорений вибростенда и увеличить его верхний предел н 10-20 раз по сравнению с известным вибростендом. 500797 ЕЪр,= ,ь 1 гФормула изобретения(2) п ст 4ческий возбудитель и часть виброплатформы 3, выполненная по диаметру пьезоэлементов, жестко соединены с осноанием 1 с помощью шпилек5 через поджимной шарик 6, Междупьезоэлементами размещены тонкиеметаллические пластины 7, к которымс помощью источников 8 и 9 питанияподводится напряжение.Устройство работает следующимобразом,При подаче переменного напряженияна пьезоэлементы с помощью источника 8 питания, последние начинаютвозбуждаться н силу обратного пьезоэффекта. Эти возбуждения передаютсявиброплатформе цечтральная часть 15которой жестко соединена с пьезоэлементами. В силу того, что выступ 4виброплатформы находится н свободном состоянии, он начинает также колебаться, но эти колебания уже носят Щизгибный характер, те. эта частьвиброплатформы работает на изгиб.Причем за счет того, что ее резонансная частота Г е выбрана так, чтоона совпадает с продольной Резонансной частотой стенда (набор пьезоэлементов с ниброплатформой) пр,стускорения на выступе 4 резко возрастают по сравнению с ускорениемна центральной части ниброплатформыи достигают максимума (до 10000 У)при полном совпадении этих частот,которое в свою очередь достигаетсятем, что геометрические размерывиброплатформы и высота цилиндрапьезоэлементов выбраны так, что имеет место соотношение%,2.Я -К1где Н - высота цилиндра пьезоэлементовг - ширина выступа виброплатФормы))1 - толщина выступа ниброплатФормьцкоэффициент, присущий материалу виброплатформы,Это поясняется следующим расчетом.Резонансная частота ниброплатФормы определяется следующим выражением. где г - ширина выступа виброплатформы;Ь - толщина выступа виброплат- Ы-4ФормыР - модуль упругости материалавиброплатформы;р - плотность материала виброплатФормы, 6 ОПродольная резонансная частота стенда определяется выражением Преобразуем (3) следующим образом С 0,7 Р 1 ЬТт .1 Тр 16 М р 4 12 р160,064 ЕЪ Н =12 сс 1 4 р (4) Пьезоэлектрический нибростенд, содержащий собранный из отдельных кольцевых пьезоэлементон цилиндрический возбудитель, прикрепленный одним торцом к основанию, а другим к кругЗаказ 7536/83 Тираж 729 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 филиал ППП .Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 лой виброплатформе, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения динамического диапазона виброускоренИй, виброплатформа выполнена с кольцевым выступом, геометрические размеры которого выбраны из соотношениягде Ь - толщина выступа виброплатформыт - ширина выступа виброплатформы Н - высота цилиндрического возбудителяЕ - модуль, упругости материалавиброплатформы;С - скорость звука в материале 5виброплатформы;- плотность материала виброплатфорьщ.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. ГОСТ 15939-70, с.10,11,приложение 1.2. Авторское свидетельство СССР9 196399, кл. С 01 Р 21/00,1969.