Электродинамический вибратор крутильных колебаний

(1 Ю .(111 В Об. В 1/О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Ч н.- .ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТн двтоесно СВЮлы:тву НИЯ.(21) 3568307/18-10 охватывающей керн, провода которой (22) 1802.83 в зазоре параллельны оси керна, (46) 07.03.84. Бюл. М 9 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, (72) Б:.Е.Глаэман, В.ДПоликарпов . . с целью повнаения точности воспроиз-. и В.И.Треусов .ведения колебаний при больших ампли- (53) 534,232(038.8) " .тудах, в него введены две выполнен- (56) 1. Авторское свидетельство СССР. ные в виде рамок, охватывающих керн, у,804000, кл,. В .06 Б 1/04, 1980. включенные встречно обмотки, скреп 2. Авторское свидетельство СССР ленные с обмоткой подвижной катуш 715146, кл. В 06 В 1/04, 1978. ки, при этом рабочие участки каждой3, ТесЬпойду апй ч 3.ЬхаИоп. - . дополнительной обмотки примыкают .к фЕЧи 1 рреп 1 ф, ТоМуо, Юарап, 81 г 1 пкеп диаметрально противоположным краям Со,ЬЫ, 1975, ,основной. (54)(57 .1. ЭЛЕКТРОДИНАЯИЧЕСКИЙ ВИБ. Вибратор по п.1, о т л и ч а- РАТОР КРУТИЛЬНЦХ КОЛЕБАНИЙ, содер-ю щ и й с я тем, что угловая шижащий двухполюсный магнитопровод. с - .рина каждой из дополнительных обцилиндрическим керном и подвижной моток равна максимальной амплитудекатушкой, выполненной в .ниде рамки, колебания.Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в стендах для испытаний различных иэделий на вибропрочностьи виброустойчивость, а также длякалибровки измерительных вибропреобразователей.. Известны электродинамическиевибраторы крутильных колебаний, со"держащие магнитопровод с кольцевымвоздушным зазором, катушки подмагничивания и подвижную систему, включающую расположенную в воздушном:зазоре магнитопровода цилиндрическую катушку возбуждения крутильныхколебаний Г 11 . 15Однако в этом устройстве подвеска подвижной системы вибратора,выполняющая роль пружины при кру"чении, осуществляется с помощьюупругих механических элементов:металлических пластин, стержней,резинометаллических соединений,являющихся по своей сущности нелинейными элементами, снижающимиточность васпроизведения формы колебаний, особенно на низких частотах.Известна также подвеска подвижной системы в виде магнитной пружины, состоящей из двух встречновключенных обмоток, смонтированныхна подвижной системе Г 21 20 Наиболее близким по техническойсущности к изобретению являетсяэлектродинамическийвибратор кру-,тильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой,обмотка которой выполнена в виДе рамки, охватывающей керн31 . ,40Однако этот вибратор также изза нелинейных-свойств подвески вносит нелинейные искажения при больших амплитудах колебаний,35 45Целью изобретения является повышение точности воспроизведения колебаний при больших амплитудах.Поставленная цель достигается тем, что в электродинамический вибратор крутильных колебаний, содержащий двухполюсный магнитопровод с цилиндрическим керном и подвижной катушкой, выполненной в виде рамки, охватывающей керн, провода которой в зазоре параллельны оси керна, 55 введены две, выполненные в виде рамок, охватывающих керн, включенные встречно обмотки, скрепленные ,с обмоткой подвижной катушки, при этом рабочие участки каждой до полнительной обмотки примыкают к диаметрально противоположным краям основной.Кроме того, угловая ширина каждой из дополнительных обмоток рав" 65 на,максимальной амплитуде колебания.На фиг.1 изображен вибратор крутильных колебаний, продольный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - взаиморасположение основной обмотки подвижной системы и двух обмоток, .образующих электромагнитную пружину; на фиг.4 подвижная система и центральная часть магнитопровода (разрез Б-Б на фиг.2)у на фиг,5 - нулевое (исходное) положение подвижной системы вибратора (разрез В-В на фиг.4); на фиг.6 - предельное положение подвижной системы при повороте против часовой стрелки; на фиг,7 - то же, при повороте по часовой стрелке.Электродинамический вибратор кру. тильных колебаний имеет массивный магнитопровод с полюсами 1,2 и керном 3 (фиг.1 и 2). Последний связан с полюсами посредством перемычки 4. Магнитное пеле создается катушками 5 подмагничивания.Подвижная. система вибратора вклю. чает рабочую обмотку 6, имеющую вид рамки, охватывающей керн .3 и охватываемай последовательно обмотками 7 и 8, также. имеющими вид рамок и составляющими электромагнитную пружину вибратора (фиг,3). Все три обмотки 6-8, намотанные на каркас 9 (фиг.4), жестко скреплены между собой и со столом 10 (фиг.1) для установки испытуемых изделий, при этом стол 10 связан с обмотками через стойку 11. Подшипниковый узел 12, установленный на неподвижной части вибратара, служит для закрепления, центрирования .и обеспечения крутильных колебаний подвижной системы вокруг центральной оси вибратора. Участки каждого витка обмоток 6-8, находящиеся в зазорах 13 и 14 магнитопровода, образуемых полюсами 1,2 и керном 3, явЛяются рабочими, а те участки витков, которые примыкают к плоским поверхностям керна 3, в создании крутящего момента для колебаний подвиж" ной системы не участвуют. Обмотки 7 и 8 составляют электромагнитную пружину вибратора и служат для создания поворотной жесткости .при крутильных колебаниях, они размещены вокруг керна 3 таким образом, что рабочие участки 15 и 16 витков одной из этих обмоток (фиг.5) примыкают к выступающим краям 17 и 18 полюсов 1 и 2, а рабочие участки 19 и 20 витков дру 1 ой обмотки примыкают к выступающим краям 21 и 22 тех же полюсов 1 и 2 (обмотки в плане перекрещивающиеся), В нулевом положении подвижной сис. темы вибратора все рабочие участки витков всех трех обмоток 6-8 не выходят за пределы зазоров 13 и 14 (фиг 5)Из технологических соображений цилиндрический керн 3 выполнен сос-, тавным. Это связано.с тем, что вначале изготавливается система из трех обмоток 6-8, представляющая собою жесткую конструкцию, а затем уже через окна 23 (фиг,5). части керна 3 вводятся в полость внутри обмоток, где они скрепляются между собой, образуя, единую магнитопроводящую массу, и далее перемычкой 4 соединяются с полюсами 1 и 2 магнитопровода.Вибратор работает следующим образом.При угловых колебаниях подвижной системы относительно исходного положения витки обмоток электромагнитной пружины попеременно выходят . за пределы рабочего зазора на величину амплитуды виброколебания и при максимальной амплитуде могут выйти на всю ширину обмотки. В то время как витки одной обмотки выходят из рабочего зазора, витки дру. гой углубляются в рабочий зазор. При этом поскольку через них пропускается постоянный поток, то создается противодействующий момент кручения, стремящийся возвратить катушку в исходное положение, т.е. создае ся пружинный эффект.При вращении подвижной системы от начального положения в другую сторону работает на торможение другая обмотка, создавая такой же эффект. Тормозящий момент или величина жесткости может регулироваться в необходимых пределах с помощью изменения величины тока, подаваемого в обмотки электромагнитной пружины.Взаимное перекрещивание обмоток Обеспечивает согласную работу противоположных сторон каждой обмотки,а симметричность их расположениясоздает условия для совпадения по"ложения рабочей катушки и положения полюсов магнитопровода их геометрические оси совмещаются, а самарабочая катушка оказывается сцентрировакной относительно оси колебаний. Расположение рабочих участков обмоток заподпицо с краями полюсов обеспечивает в момент трога ния рабочей катушки с места работуобмоки, т.е. возникновение жесткости, которая при колебании изменяется по линейному закону.Крайние предельные положения 5 подвижной системы (фиг.6 и 7) позволяют представить себе работувибратора.Предлагаемое решение упругой подвески, выполненной в виде электри ческой пружины и исключающей применение нелинейных, как правило,упругих элементов механического типа, позволяет существенно расширить размах колебаний подвижной сис" 25 темы, в данном случае до +22,5 9а также обеспечивает высокую линейность характеристики в зависимос-,ти от угла поворота, что непосредственно влияет на величину нелинейных искажений при испытаниях,сводя их к минимуму.Увеличение амплитуды колебанийпри повышении линейности характеристик расширяет рабочие эоны режимов испытаний не только по амплитудам колебаний, но и по диапазонучастот. Это позволяет, в частности,проводить испытания изделий безперестановки их с одного испытательного стенда на другой и обеспечи вает более высокую достоверностьполученной в результате испытанийинформации. Кроме того, по сравнению с извес тными стендами предлагаемая конструкция выгодно отличается своейпростотой.