Электродинамический вибровозбудитель

( 9) (1 союз советскихСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 В 06 В 1/04//О 01 М 7 СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМИ ГКНТ СССР ОБРЕТ И ОП ИЯ фД)рлън п 1 и сти ут прО,"лышлбннОЙ СО 6 СТВ 8 И Н ОГ;ТИ ОТДЕЛЕИИЕ ВгПБВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ Ка(46) 30.06.9. БюлЬЬ 24(57) Изобретение относится к вибрационной (71) Специализированное конструкторско-. технике. Цель. Изобретения - повышение технологическое бюро твердотельной. точности воспроизведения гармонической . электроники с опытным производством Ин- .формы колебаний, Электродинамический ститута прикладной физики АН МССРвибровозбудитель.содержитмагнитопро- (72) А.В;Препелица; В.П.Плешка и Н;Л,Будь-. вод, подвижную часть, включающую жестко ко соединенные между собой стол 3 и силовые (53) 620.178.5(088.8) . катушки 5 и 8, и упругую подвеску, состоя- (56) Гик,Л.Д; Измерение вибрации. Новоси- щую из двух разнесенных по длине подвижбирск,.1972, с.263-265 ной части пружинных систем, каждая йзЭлектронная аппаратура, Каталог фир-; которых включает четыре плоские пружины мы "Брюль й Къер", Дания, 1989 - 1990,".; 11, размеценныеперпендикулярнооси.возвибростенд 4819 буждения колебаний попарно в разных пло 31743645 Х) ена пружины; на фиг. 3 - вибровозбудитель, 2 Екр. - Г вид в изометрииЭлектродинамический .вибровозбуди. где Е - воспринимаемая одним упругим тель состоит из корпуса, установленного элементом, установленным на магнито .на основании 2. В корпусе 1 размещены проводе, часть максимальной рабочей на- магнитопровод и подвижный элемент, грузки; включающий жестко связанные между .1 - длина пружины, перпендикулярной бой стол 3, прикрепленный к кронщтей:су ;, оси возбуждения колебаний; .. и силовую катушку 5, В рабочем зазоре магР - критическая сила Эйлера, вызы нитопровода, включающем постоянные магвающая потерю устойчивости упругого . ниты 6 и 7, размещена силовая катушка В, элемента, установленного на магнитопро-. связанная с кронштейном 9 подвижного воде. элемента. Кронштейны 4 и 9 связаны между. Кроме того, пружины; перпендикуляр- собой штоком 10. Упругая подвеска (фиг. 3) . ные оси возбуждения колебаний, размеще состоит из двух разнесенных по длине поны попарно в разных плоскостях, смещены движной части пружинных систем, каждая относительно оси подвижной части и за- изкоторыхвключаетчетыреплоскиепружикреплены на последней со стороны, проти ы 11, размещенные перпендикулярно оси воположной их прикреплению к пружинамвозбуждения колебаний, связанные одними установленным на магнитопроводе. 20 концами с подвижной частью, а другими -со свободными концами плоских пружин 12,Сущность изобретения заключаетсяв " установленных параллельно оси возбуждетом, что за счет предлагаемой упругой йод- ния и выполненных из четырех пар, в кажвески можно линеаризовать жесткостную дой паре представляющие собой. характеристикувибровозбудителя итемса установленные параллельно два упругих мым повысить точность воспроизведения. элемента, Пружины 11 размещены попарно гармонической формы колебанийв разных плоскостях, смещены относитель, РасстояниеХ,котороеопределяетуста- но подвижной части и закреплены на по- новку двух параллельных упругих элемен- следней со стороны, противоположной тов тангенциальным пружин, рассчитано 30 прикреплению к пружинам 12. так, чтобы свести до минимума в процессе . Вибровозбудитель работает следую- работы поворот концов связанных с ними щим образом. плоских пружин, установленных перпенди- . Управляющий сигнал в виде переменнокулярно оси возбуждения колебаний. Такое го тока подается в силовые катушки 5 и 8 и исполнение практически исключает вред вызывает их перемещение в магнитопровоное влияние поворота концов пружин наде. Это перемещение через шток 10 переда- линейность жесткостной характеристики ется столу 3, упругой подвески, В конкретном исполнении вибровозбуПружины, перпендикулярные оси воз- дитель использован вкачественизкочастотбуждения колебаний, размещены попарно в 40 ного вибростенда, Корпус вибростенда разных плоскостях, смещены относительно . установлен и закреплен на основании с возподвижной части и. закреплены на послед- можностью поворота в пределах угла + 90. к и ней со стороны, противоположной их при- Горизонтальные и вертикальные пружин реплению к пружинам, установленным на выполнены иэ стали 65 Г. Каждая пружина,и ы магнитопроводе для увеличения длины пру установленная параллельно оси воэбужд жин. По сравнению с радиальными пружи- ния колебаний, представляет собой два упнами известного устройства длина этих ругих элемента, установленных один от пружин увеличена более чем в 1,5 раза. Так другого на расстоянии 8 мц, Длина пружин, какамплитудаперемещенияподвижнойча- установленных перпендикулярно оси возсти определяется длиной пружин, перпен буждения колебаний, равйа 122 мм, их край дикулярных оси возбуждения колебаний, то,. смещен от оси штока 10 на 10 мм. Высота следовательно, предлагаемый вибровозбу- такого вибростенда 310 мм, диаметр 215 мм. дитель можно использовать в частотной об- .: Охлаждение его осуществляется свободной ласти, более низкой по сравнению с конвекциейчерезотверстиявнижнейиверизвестным устройством,без ухудшения точ-.55 хней крышках, защищающих подвижную ности воспроизведения параметров вибра- часть и являющихся одновременно экранами магнитного поля, Двойная амплитудаНа фиг. 1 изображен вибровозбудитель, смещения платформы вибростенда на низразреэ; на фиг.2 - схема сил, действующих . ких и инфранизких частотах при синусоидальной форме движения равна 20 мм. Вес.1743645 вибростенда не более 45 кг. Применение предлагаемого злектродинамического вибратора в качестве низкочастотного вибростенда позволяет расширить частотный диапазон синусоидальных перемещений 5 .платформы до 0,001 Гц при относительно больших амплитудах перемещаний и малых искажениях формы сигналов.Предлагаемый вибровозбудитель по сравнению с известным при одинаковом ди аметре корпуса имеет большее (не менее чем в три раза) перемещение виброплатформы ввиду большей длины горизонтальных пружин, Это следует из уравнения для определеая прогиба плоскойпружины; 15 Р,1 зу зй где у - перемещение конца пружины; 20Р - приложенная сила;:1- длина пружины;Е - модуль упругости;1- момент инерциисечения пружины.Налийив двух идентичных разнесенных 25 вдоль оси подвижного элемента пружинных систем необходимо для компенсации боковых моментов, возникающих при работе нагруженного вибровозбудителя.Колебательное движение подвижной 30 части вибровозбудителя,описывается дифференциальным уравнением второго порядка: Р ( - +Х) =Их.2(3) Х=Рл У словии В Ркр, получ указанном 40 УВвиду малого перемещения концов пружин, установленных параллельно оси возбуждения колебаний, их влияние на5 коэффициент жесткости К в уравнении (2)ощутимо только в том случае, если их жесткость на порядок выше жесткости пружин,расположенных перпендикулярно оси воз. буждения колебаний,О .Упругие пластины, установленные намагнитопроводе, оказывают минимальноевоздействие на коэффициент жесткостипластин, установленных перпендикулярнооси возбуждения колебаний (фиг. 2) при ус 5 ловии ЧТ,е + йу+ Ку Р(Ф), (2) где а - масса подвижной части;у - перемещение подвижной части;й - коэффициентсопротивления;К - жесткость пружин;Р - возмущающая сила;- время;, у, у - первмвщение, скорость и ускорение подвижной частиПриведенное уравнение становится линейным, а воспроизводимые колебания - синусоиуальными, если в, й и К не зависят от.у; у; у; гво всемдиапазоне этих величин.Поскольку масса подвижной части в процес се работы вибровоэбудителя не меняется,то на точность воспроизведения параметров вибрации решающее значение оказыва.ют Йи К.По сравнению с известным устройствомхарактер сил сопрЬтивления остается тем.же, т е,щхОе треню подвижной части отсут" ствует. В этом случае коэффициент сопротивления й сопзФ. Коэффициент жесткости К по сравнению с известным. устройством остается постоянным в более широком диапазоне перемещений у, так как пружины, расположенные параллельно оси возбуждения колебаний, образуют две стороны параллелограмма, обеспечивающего параллельность смещения защемленного конца пружины А, расположенной перпендикулярно оси возбуждения колебаний основанию параллелограмма Б (фиг. 2) во всем диапа- зоне упругих деформаций пружин А.Расстояние между парой пружин, расположенных йараллельно оси возбуждения колебаний (фиг,:2), можем определить из условия где й - реакция опоры;Г, - критическая силаЭйлера, вызывающая потерю устойчивости упругого элемента, установленного на магнитопроводе.Составим уравнение моментов сил относительно точки 0: Решаем уравнение относительно Х:где Ч - сила, вызванная деформацией пружин, установленных на магнитопроводе;Т - тангенциальная составляющая от силы натяжения Я пружин, установленных перпендикулярно оси возбуждения колеба" 5 ний,Рассмотрим фиг. 2. Т= Р = К :К д, (6) Е Кгу, тда ща ,.10 у у з 1 па щау руотстоящих друг от друга на расстоянии Х,,Кв 1. );буб даат , т )где Е - воспринимаемая одним упругим.Кгу и г у . у" ,элементом, установленным на магните.0,25:;,М"0,241 0,249.проводе, часть максимальной рабочей натк., г , :45 груэки;4 Кгу 0,13 Квуили Кг0,03 Кв.,(7)1- длина пружины, перпендикулярнойоси возбуждения колебаний,Для одного упругого элемента, установ-, Екр - критическая сила Эйлера, вызы, ленного параллельно, образующего совме- вающая потерю устойчивости упругого стно с другим упругим элементом пружину, 50 элемента, установленного на магнитопро.Установленную на магнитопроводе. нера водевенство(7) имеет вид, .. - . 2. Вибровозбудитель по и. 1, о тл и ч аю щ и й с я тем, что пружийы, перпендику 16 КгКв, (8) г . лярные оси воэбукдения, размещены по 55 парно в разных плоскостях, смещеныПолученное неравенство (8) указываьт: относительно оси подвижной части и зана воэможность создания достаточно жест креплены на последней со стороны, протиких пружин, установленных на магнитопро-:воположной их прикреплению к.пружинам, воде, т.е. параллельно оси возбуждения установленнымнамагнитопроводе; где .Кг - коэффициент жесткости пружины,установленной перпендикулярно оси воз-буждения колебаний;Е.- изгибающая сила;,. 15у- перемещение конца пружины, установленной перпендикулярно оси возбуждения колебаний:: Кв - коэффициент жесткости двух упру-,гихэлемец 1 трв, установленных параллельно 20образубщих .пружину, установленную намагнитопроводе;а-угол прогиба пружины, установлбц.ной перпендикулярно оси возбуждения.кго";.лебагний; , . 25,д,- перемещениеконцов пружин, усга . новленных на магнитопроводеРассмотрим случай, когда предельныйугол упругой деформации плоской пружиныравен 140. Р этом случае ., ЗО колебаний, обеспечивающих малые боковые смещения подвески и одновременно незначительно влияющих на линейность жесткостной характеристики,.Предлагаемый электродинамический вибровозбудитель позволяет воспроизводить гармонические колебания,с коэффициентом искакения основной гармонуя"и менее 1 О в пределах упругих деформаций пружин, расположенных. парпендикулярно оси возбуждения колебаний, и использовать его в частотном диапазоне от 0,001 Гц и выше. Формула изобретения . , 1. Электродинамический вибровоэбудитель, содержащий магнитопровод, подвижную часть, включающую жестко связанные между собой стол и размещенную в рабочем зазоре магнитопровода катушку, и упругую подвеску, состоящую из двух разнесенных по дличе подвижной части пружинных систем, каждая из которых включает четыре плоские пружины, размещенные перпендикулярно оси возбуждения колебаний;и связанные.одними концами с пОдвйжной4 частью, а другими; со свободными конами плоских пружин, устаноеленых на магнито-. проводе параллельно оси возбуждения, оглича ю щи й ся тем,что,с целью повыштеуния точности воспроизведения гармонической формы колебаний за счет уменьшения нелинейности подвески, каждая пружина. параллельная оси возбуждения, выполнена из двух параллельнь 1 х и гих элементов1743645 Фиг,ЗСоставитель Т,ЩеголеваТехред М,Моргентал .Корректор О,Кунд Редактор М,Петрова изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 аказ 2146 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5