Электродинамический вибратор

"а ект ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Новосибирский электротехнический институт и Новосибирский элротехнический институт связиим Н.Д,Псурцева(54)(57) ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЙ ВИРРАТОР по авт. св, Р 466417, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности воспроизведенияколебаний, в него дополнительновведен гироскоп в виде электродвигателя с насаженным на вал маховиком,в ступице которого радиально и равномерно по окружности закреплены одинаковые отрезки тросов,на втором конце которых закреплены шаровые обоймы с помещенными в них с возможностью свободного вращения шарами, приэтом шток и стол выполнены полыми,гироскоп установлен соосно в образованной общей полости, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнена дорожка качения, в которуюпомещены шары,Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для испытаний блоков радиоэлектронной аппаратуры больших га.баритони веса на вибропрочность и виброустойчивость в широком частотном диапазоне на мощных злектродинамическихвибраторах.По основному авт. св. 9 466417известен электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод, катушку подмагничивания, звуковую катушку, стол для крепления испытуемых изделий, жестко соединенный созвуковой катушкой штоком, подвешенным на упругих элементах, системуцентрирования в виде двух разнесенных и повернутых один относительнодругого на угол 45 азростатическихподшипников 1),Однако система центрирования штока (или, что то же самое, стола)вибратора позволяет эФФективно подавлять паразитные угловые колебанияштока в сравнительно небольшом частотном диапазоне и только на вибрато-рах малой мощности. В случае же когда)испытания необходимо проводить н широком диапазоне (от 0 до 4000, иногда 5000 Гп) на мощных нибраторах,на столах которых устанавливаютсяиспытуемые блоки больших габаритов и30веса (например, 50 кг), являющиесясложными колебательными системамис неравномерно распределенными параметрами, з 1 ачительно усиливаютсяи без того большие по величине паразитные угловые колебения стола(штока),жесткости воздушного зазорадля устранения этих паразитныхугловых колебаний оказывается недостаточно. В результате этого не удается по- Щлучить заданную точность носпроизнедения колебаний и, следовательно,виброиспытаний, Исследования показывают, что на мощных электродинамическкх вибраторах в некоторых частотных поддиапазонах паразитные угловые колебания могут достигать ЗООЪи более от уровня основных рабочихколебаний в осевом направлении.Цель изобретения - повышение точности воспроизведения колебаний путем устранения паразитных угловых колебаний,Поставленная цель достигается тем,что в электродннамический вибратордополнительно введен гироскоп н ни -де электродвигателя с насаженнымна вал маховиком, и ступице которого радиально и равномерно по окружности закреплены одинаковые отрезки тросов, на втором конце которых 60закреплены шаровые обоймы с помещенными в них с возможнойтью свободного вращения шарами, при этом шток истол выполнены полыми, гироскоп уста-.новлен соосно в образованной общей полости, а на внутренней цилиндрической поверхности выполнена дорожкакачения, н которую помещены шары.На Фиг, 1 схематично показан злектродинамический вибратор, продольныйразрез; на Фиг,- сечение А-А наФнг. 1; на Фиг. 3 - сечение Б-Б наФиг, 1; на Фиг. 4 - система центрирования стола вибратора и направлениецентробежных сил инерции в случаеотсутствия. паразитных угловых колебаний; на Фиг, 5 - то же, в случаеналичия паразитных угловых колебаний;на Фиг, 6 - то же, с заменой на схеме сил инерции на центрирующие моменты инерции; на Фиг. 7 - реальное технологическое исполнение системы центрирования н виде шарикоподшипника;на Фиг. 8 - канавка с расположеннымв ней стальным шаром, поперечныйразрез,Злектродинамический вибратор содержит магнитопровод 1, катушку 2подмагничивания, звуковую катушку 3,стол 4 для крепления испытуемых объ -ектон 5, упругие элементы б, систему центрирования в виде двух разнесенных по оси вибратора и повернутыходин относительно другого на уголс45 аэростатических подшипников 7 и8. н зазоре которых расположен шток 9,дополнительную систему центрирования в виде гироскопа, маховик которого включает набор стальных шаров10, центрирующие обоймы 11, отрезкистального троса 12, прикрепленныек ступице маховика - водилу 13, приэтом водило 13 насажено на вал 14электродвигателя 15 с регулируемымчислом оборотов,Стол 4 жестко соединен со штоком9, например, обычными болтами (не показаны),К ступице маховика 13 (водилу)прикреплены лучеобразно расходящиеся от вала 14 двигателя 15 (фиг,З)и расположенные через равные угловые интервалы отрезки стальных тросон 12. При изгибе тросов и них появляется значительное по величинемежпроволочное трение, т.е. они одновременно являются и силовыми иупруго-демпФирующими элементами. Наконце каждого отрезка троса 12 закреплена центрируюшая шаровая обойМа, в которой свободно размещенстальной шар, Обойма может быть выполнена н виде полой полусФеры иликаким-либо другим образом, 11 ар прилюбых условиях должен ею удерживаться, (т.е, не выпадать из нее), Всеотрезки троса 12 расположены и горизонтальной плоскости, т,е. н плоскости стола вибратора, а водило 13соосно валу 14 электродвигателя 15,который установлен соосно вертикальной оси нибратора, В горизонтальнойплоскости также расположена кольце 1089444ная канавка (фиг. 2), выполненная на внутренней боковой поверхности стола 4 вибратора, а в ней размещены с нозможностью свободного обкатывания стальные шары 10. Причем между конструктивными размерами Ь и Я должно выполняться соотношение Ъ: (2-3) . Это необходимо для того, чтобы в динамическом режиме шары не слетали с канавки.Устройство работает следующим образом.При запуске вибратора, т.е. при воспроизведении испытательного режима, в силу ряда причин (осеная неоднородность магнитного поля в зазоре 15 подвижной катушки, обратное влияние испытуемого изделия на стол вибратора: изделие большого веса представляет собой сложную колебательную систему с распределенными параметра ми, центр тяжести которой, как правило, никогда не проходит через ось вибратора, в результате чего иэделие интенсивно раскачивает стол в угловых направлениях) возникают пара зитные угловые колебания стола вибратора, т.е. отклонения от оси вибратора на тот или иной угол в различных плоскостях, проходящих через эту ось. Одновременно с запиткой вибратора начинает работать дополнительная система центрирования. В начальный момент, когда паразитные угловые колебания еще не успели возникнуть, шары 10 (фиг, 4), вращаемые водилам с заданной угловой скоростью й и35 обкатывающиеся по кольцевой канавке стола 4 (в начальный момент стол гориэонтален), воздействуют на эту канавку центробежными силами инерции Р, которые в этом случае горизон тальны, причем линии их действия пересекаются в одной точке, расположен - ной на оси вибратора, т,е. стол 4 уравновешен, причем Г: гпту В, где п - масса шара; ы -угловая скорость 45 вращения водила; В - расстояние от оси вибратора до центра тяжести шара.После окончания переходного режима, т.е. после того, как различные нежелательные технологические факторы и обратное воздейстние испытуемого объекта успеют раскачать стол вибратора в угловых направлениях до максимальной величины, происходит следующее (рассмотрим случай когда стол вибратора отклоняется на угол (у в плоскости чертежа влево, фиг. 5, для угловых колебаний в любой другой плоскости все будет аналогично) . Силы инерции Е и Г, (причем Р 4 - Р ) по прежнему будут горизонтальны, но теперь линии их действия разнесены на величину ), а зто означает, что данные силы образуют момент М(фиг. 6), который напранлен йавст речу моменту М , вызывающему пара юэитные угловые колебания стола 4вибратора, Если стол под действиемпаразитного углового момента, действующего против часовой стрелки,отклоняется влево, то момент М,создаваемый дополнительной системойцентрирования, будет направлен почасовой стрелке, подавляя момент МЧи возвращая стол 4 в горизонтальноеположение, причем М: ю) В 1 (дляпростоты рассматривается схема только с двумя шарами, фиг. 4-6, еслиже применяется много шаров, фиг 2и 3, то все аналогично, поскольку вэтом случае происходит обычное суммирование моментов, создаваемых различными парами шаров), где щ - масса шара; 1 - плечо сил Гц и Г,; В,расстояние от оси вибратора до центра тяжести шара; ы - угловая скорость,Изменяя угловую скорость, можно изменять по величине момент М, т.евыбирать его таким, чтобы он полностью компенсировал (подавил) паразитный угловой момент М в результате чего можно практически полностьюустранить паразитные угловые колебания стола 4 вибратора и значительноповысить точность воспроизведениявибрационных режимов. В смысле регулировки дополнительная система цент.рирования является очень гибкой:несмотря на то, что на разных частотных поддиапазонах общего диапазона (0-4000 Гц) и при различных массах испытуемых объектов паразитныеугловые колебания имеют неодинаковуювеличину,их можно устранить изменением до требуемой величины угловойскорости водила. Причем это можно де.лать либо вручную, либо применитьнесложную автоматическую управляющую систему: на столе нибратора устанавливаются датчики момента паразит -ных угловых колебаний, показания которых считываются, поступают н автоматическую систему, которая вычисляет величину необходимого центрирующего (противодействующего момента)и выдает команду на изменение на нужную величину угловой скорости водила,Таким образом, дополнительная система центрирования позволяет практически на всем частотном диапазоне устранить паразитные угловые колеба ния подвижной части вибратора и существенно повысить точность воспроизводимых вибрационных режимов,Необходимо отметить, что если по каким-либо причинам возникают и паразитные поперечные (т.е. в радиальных направлениях) колебания стола вибратора, то их может устранить система центрирования в виде двух аэростатических подшипников (еслиучесть, что для больших масс испытуемых объектов и значительных виброускорений в рабочем направлении энергоемкость паразитных угловых колебаний значительно превосходит энергоемкость паразитных поперечных колебаний, то можно полагать, что жесткости воздушного зазора окажется достаточно для гашения паразитных поперечных колебаний) .10Отрезки стального троса позволяют устранять случайные удары, вибрации (при случайном проскальзывании шаров), последствия переходных режимов (быстрый переход с одной угловой 15 скорости на другую, значительно более высокую), поскольку возникающеев их структуре интенсивное межпроволочное трение эффективно рассеивает дополнительные динамические нагрузки, Вместе с тем толстые стальные тросы достаточно жестки для того, чтобы без трансформации передать крутящий момент от водила на шары. Если система центрирования выполнена технологически точно и в ней предусмотрена плавная регулировка угловой скорости, вместо тросов можно ис пользовать обычные жесткие стержни,Годовой зкономический эффект от внедрения и эксплуатации 1000 шт, предлагаемых вибраторов составит не менее 300 000 руб.Составитель В, Пирс 1 говРедактор Л.Филь Техред С.Легеза Корректор Г,Решетник ж 823венногетений а М(П Патент , г. Ужгород. ул, Проектная,или аэ 2923/39 ТирВНИИПИ ГосУДаРспо делам изоб113035, Москва,Подписноекомитета С(:(Ри ото-ру А и , - ",аузсад ьаб д 1/