Способ возбуждения резонансных колебаний механических систем и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИС 1 ИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 609515 А 9) 1)5 В 06 В 1/16 О 1 ния им.А,А. БлаГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1199298, кл. В 06 В 1/1.6, 1985,(54) СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ КОЛЕБАНИЙ МЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГООСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к вибрационнойтехнике. Цель изобретения - снижениеэнергозатрат на возбуждение колебаний за счет обеспечения возможности стабилизации резонансных колебаний в процессе изменения параметров механической системы, колебания которой измеряют датчиком 6, Затем формирователем фазного напряжения (ФН) 9, сдвигая фазу сигнала датчика и усиливая его, преобразуют сигнал в фазное напряжение синхронного электродвигателя (СЭ) 1. Также формирователем напряжения возбуждения (НВ) 10 преобразуют сигнал датчика в постоянное НВ СЭ. В зависимости от амплитуды и частоты колебаний изменяют внутренний угол СЭ путем изменения амплитуды ФН и значения НВ и фазовый сдвиг так, чтобы их разность оставалась постоянной и соответствовала резонансному значению. 2 с.п,ф-лы, 3 ил.Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для возбуждения резонансных колебаний вибромашин с возбудителем колебаний, выполненным в виде синхронного электродвигателя, и поддержания их резонансного состояния при измении технологической нагрузки,Цель изобретения - снижение энергозатрат на возбуждение при обеспечении воэможности стабилизации резонансных колебаний в процессе изменения параметров механической системы.На фиг. 1 изображена схема, иллюстрирующая формирование возбуждающей силы; на фиг, 2 - устройство для возбуждения резонансных колебаний механических сис-. тем; на фиг. 3 - схема, иллюстрирующая образование результирующего вектора фэзного напрякения.Устройство для возбуждения резонансных колебаний механических систем содержит возбудитель колебаний, выполненный в виде синхронного электродвигателя 1 с дебалансом 2, закрепленным на его оси. Механическая система состоит из платформы 3, связанной плоскими пружинами 4 с основанием 5. Механическая связь двигателя с механической системой осуществлена жестким закреплением статора двигателя 1 на платформе 3. Устройство содержит также электрическую цепь обратной связи, содержащую соединенные последовательно датчик 6 колебаний, переключатель 7 и блок управления 8 электродвигателем 1. Датчик 6 закреплен на платформе 3, С помощью переключателя 7 вход блока управления 8 подключен к датчику 6 или к генератору синусоидального напряжения 11. Блок управления 8 содержит формирователь фазного напряжения 9 и формирователя напряжения возбуждения 10, входы которых объединены, а выходы подключены соответственно к фэзной обмотке и обмотке возбуждения синхронного электродвигателя 1. Таким образом, цепь обратной связи состоит из двух контуров, Первый контур содержит формирователь фазного напряжения 9. Второй контур содержит формирователь напряжения возбуждения 10, Датчик 6 и переключатель 7 являются общими для обоих контуров, Формирователь фазного напряжения предназначен для преобразования синусоидального входного сигнала в синусоидальнов фазное напряжение. При этом частота фазного напряжения равна частоте входного сигнала, а амплитуда фазного напряжения и вносимый блоком фазовый сдвиг зависят от амплитуды и частоты сигнала. Формирователь напряжения возбуждения предназначен для преобразования синусоидального входного сигнала в постоянное напряжение возбуждения, величинакоторого зависит от частоты и амплитудысигнала.5 Формирователь фазного напряжения 9(фиг. 2) состоит из последовательно соединенных релейного элемента 12, фильтранизких частот 13, двух дефференцирующихзвеньев 14, 15 фазовращателя 16, усилителя10 переменного напряжения 17. На выходеформирователя напряжения возбужения 10стоит суммирующий усилитель 18, первыйвход которого соединен с входом формирователя через выпрямитель 19, а второй вход15 соединен с источником постоянного напряжения 20. Датчик колебаний выполнен в виде датчика скорости.Релейный элемент 12 имеет симметричную характеристику, его выходное напряже 20 ние Овцх связано с входным Овхсоотношением Овых = Врз 9 пОвх, где Вр -параметр релейного элемента; з 9 п х = 1при х) О, здп х = -1 при х0 . Релейныйэлемент может быть выполнен, например,25 в виде усилителя-ограничителя с большимкоэффициентом усиления, Последовательно включенные релейный элемент 12 ифильтр низких частот 13 преобразуют синусоидэльный сигнал с произвольной ампли 30 тудой в синусоидальный же сигнал той же4частоты с заданной амплитудой В = - Вр, .Выпрямитель 10 преобразует синусоидальное входное напряжение Овх = а 3 пай в35 постоянное выходное Овцх = Квв, где Кв -параметр выпрямителя.Далее везде рассматривается двуфазный синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, выполненной на роторе, и40 с фазной обмоткой, выполненной на статоре,Устройство работает следующим образом,Переключателем 7 вход блока управле 45 ния 8 подключают к генератору синусоидального напряжения 11. При этом наэлекродвигатель 1 поступает переменноефазное напряжение с частотой в, задаваемой генератором 11, и постоянное напряже 50 ние возбуждения, Ротор электродвигателявращается с частотой в, возбуждая колебания механической системы. Частоту и сигнала генератора 11 изменяют такимобразом, чтобы колебания механической си 55 стемы стали резонансными, Переключателем 7 подключают вход блока управления 8к датчику колебаний 6. Далее устройствоподдерживает резонансные колебания автоматически. Происходит это следующимобразом.Сдвиг фаз ф зависит от сдвига фазы сигнала датчика и от ориентации статора электродвигателя, Сдвиг фазы сигнала датчика осуществляется фазовращателем, Внутренний угол Ч зависит от амплитуды ОФ фазного напряжения, значения Ов напряжения возбуждения и от нагрузки на валу двигателя.Изменением амплитуды Оф фазного напряжения и значения Он напряжения возбуждения регулируют величину внутреннего угла Ч, Поворотом статора или изменением сдвига фазы сигнала датчика путем управления фазовращателем регулируют сдвиг фаз ф, Регулирование и ведут до обеспечения постоянного значения Ф их разности ф - О, соответствующему резонансу,При изменении параметров механической системы изменяются амплитуда и частота резонансных колебаний. При этом изменяется внутренний угол Ч вследствие изменения нагрузки на валу электродвигателя, Регулированием О иф обеспечивают поддержание постоянного значения разности ф - О = О и, следовательно, поддерживание резонансных колебаний,Формула изобретения 1. Способ возбуждения резонансных колебаний механических систем синхронным электродвигателем, заключающийся в подаче на электродвигатель электрического напряжения, в измерении колебаний механической системы, осуществлении сдвига фазы измеренного сигнала, его усилении и подаче на электродвигатель, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения энергозатрат на возбуждение и стабилизации резонансных колебаний, одновременно подают напряжение на фазную обмотку и обмотку возбуждения электродвигателя, изменяют амплитуду напряжения, подаваемого на обмотки, поворачивают статор до обеспечения условия возбуждения реэонан сных колебаний,2. Устройство для возбуждения резонансных колебаний механических систем, содержащее возбудитель колебаний, выполненный в виде синхронного электродви гателя, связанного с механическойсистемой и включающего в себя статор, ротор, обмотку возбуждения и фаэную обмотку, датчик колебаний, переключатель, соединенные последовательно фазовраща тель и усилитель, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью снижения энергозатрат на возбуждение и обеспечения стабилизации ре:зонансных колебаний, оно снабжено блоком формирования фаэного напряже ния, выход которого подключен к фазнойобмотке, и блоком формирования напряжения возбуждения, выход которого подключен к обмотке возбуждения, причем входы блоков формирования фазного напряжения 25 и напряжения возбуждения через переключатель соединены с выходом датчика, а блок формирования фазного напряжения выполнен в виде последовательно соединенных релейного элемента, фильтра низких частот 30 и двух дифференцирующих звеньев, приэтом блок формирования напряжения возбуждения выполнен в виде соединенных последовательно выпрямителя и суммирующего усилителя постоянного на пряжения с двумя входами, второй вход суммирующего усилителя соединен с источником постоянного напряжения, а фаэовращатель и усилитель подключены между выходом второго дефференцирующего 40 звена и выходом блока формирования фазного напряжения,рректор В.Гирня Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 10 Заказ 3691 Тираж 385 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5