Электродинамический вибратор

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

< >977047 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 04.10.80 (21) 2991568/18-10

Р М g+ з с присоединением заявки М

В 06 В 1/04

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 30.1182 ° Бюллетень М44

f 53) УДК 5 34 . 23 2 (088. 8) Дата опубликования описания 30. 11. 82 (72) Авторы изобретения

А.Е.Божко и И.Д.Пузько

/ ") г...,.

Рк.

Институт проблем машиностроения АН Украи ской-CCP

1( г (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОДИНАИИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР

15

25

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к электродинамическим возбудителям колебаний, и может найти применение в качестве источника механических колебаний в стендах для виброиспытаний и моде-. лирования.

Известны электродинамические вибраторы, содержащие генератор, уси тители и системы обратной связи (1 ).

Однако они имеют недостаточную точность формирования силового воздействия на объект, изменяющегося по закону, задаваемому задающим генератором.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электродинамический вибратор, содержащий магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задающий генератор, соединенные последовательно попарно первый и второй, третий и четвертый блоки дифференцирования, сумматор, усилитель мощности, виброиэмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения подвижной катушки, а выход к первому входу сумматора, три блока сравнения, три функциональных преобразователя, три выпрямителя, три сглаживающих фильтра, три усилителя с регулируемыми коэффициентами передачи, три канала обратной связи по перемещению, скорости и ускорению, каждый из которых состоит из последовательно соединенных согласующего усилителя, выпрямителя и сглаживающего фильтра, выходы каждого иэ каналов обратной связи подключены к первому входу соответствующего блока сравнения, к второму входу каждого из которых подключены через последовательно соединенные усиллтель с регулируемым коэффициентом передачи, выпрямитель и сглаживающий фильтр соответственно выходы задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, выход каждого из трех блоков сравнения подключен к входу соответствующего функционального преобразователя, вход канала обратной связи по ускорению подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения через третий и четвертый последовательно соединенные блоки дифференцирования, выход первого иэ которых подклю977047 чен к входу канала обратной связи по скорости, а его выход - к входу канала обратной связи по перемещению(2).

Однако в этом устройстве нельзя задавать испытуемому объекту усилия, изменяющиеся по закону, задаваемому задающим генератором, т.е. в известном устройстве не учтена сила К реак« ции, действующая между испытуемым объектам и псдвижной катушкой вибратора, т.е. точность воспроизведения заданного сигнала недостаточно высока.

Цель изобретения — повышение точности получение заданного силового воздействия на испытуемый объект.

Поставленная цель достигается тем, что в электродинамическом вибраторе, содержащем магнитопровод с обмоткой подмагничивания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задающий ге-.2О нератор, соединенные последовательно попарно первый и второй третий и четвертый блоки дифференцирования, сумматор, усилитель мощности, виброизмерительный преобразователь перемещения 25 подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразова теля, каждый согласующий усилитель выполнен с регулируемым коэффициентом 30 передачи, выход задающего генератора подключен к второму входу сумматора, к третьему, четвертому и пятому входам которого подключены соответстэыходы col" có10 4Hx усилителей 35 каналов обратной связи по ускорению, скорости и перемещению, а выход каждого <функционального преобразователя подключен к управляемому входу соот.г"=-.. — стиующего согласующего усилителя.

На 1ертеже.представлена структурная схема вибратора.

Электродинамический вибратор состоит из. подвижной катушки 1 и обмот-: ки возбуждения, виброизмерительного . преобразователя 2 перемещения подвижной катушки, усилителя 3 мощности, задающего генератора 4, блоков 5-8 дифференцирования, блока 9 обратной связи для коррекции нулевого положения подвижной систем61 вибратора, сумматора 10, согласующих усилителей 1113 с управляем1ми коэффициентами пере. дачи, выпрямителей 14-19, сглаживающих фильтров 20-25, усилителей 26-28 о стабильными и .регулируемыми коэфициентами передачи, блоков 29-31 сравнения, функциональных преобразователей 32-34.

Выход задающего генератора 4 подключен к второму входу сумматора 10, 60 . к первому входу которого подключен выход блока 9 обратной связи, входом подключенного к выходу виброизмерительного преобразователя 2 перемещения подвижной катушки, а третий, чет- 65 вертый и пятый входы сумматора 10 под. ключены соответственно к выходам усилителей 11-13.

Выход сумматора 10 подключен через усилитель 3 мощности к обмотке 1 подвижной катушки возбуждения вибратора.

Выход виброизмерителя преобразователя 2 перемещения подключен к перво- му входу блока 29 сравнения через последовательно соединенные усилитель

11, выпрямитель 14, сглаживающий фильтр 20, образующими канал обратной связи по перемещению, к первому входу блока сравнения 30 - через последовательно соединенные блок 7 дифференцирования, усилитель 12, выпрямитель 15, сглаживающий фильтр 21, образующими канал обратной связи по скорости, к первому входу блока 31 сравнения - через последовательно соединенные блоки дифференцирования 7 и 8, усилитель 13, выпрямитель 16, сглаживающий фильтр 22, образующими канал обратной связи по ускорению,.

Выход задающего генератора 4 подключен к второму входу блока 29 сравнения через последовательно соединенные усилитель 26 с регулируем1м коэффициентом передачи, выпрямитель 18, сглаживающий фильтр 23, к второму . входу блока 30 сравнения — через последовательно соединенные блок дифференцирования 5, усилитель 27 со стабильным и регулируеваам коэффици-. ентом передачи, выпрямитель 18,сглаживающий фильтр 24; к второму входу блока 31 сравнения — через последовательно соединенные два блока 5 и 6 дифференцирования, усилитель 28 с регулируем1м коэффициентом передачи, выпрямитель 19, сглаживающий фильтр

25.

Питание подвижной катушки 1 вибратора осуществляется от усилителя 3 мощности. Перемещение подвижной катушки определяется взаимодействием магнитного поля тока, протекающего через ее обмотку, и магнитного поля катушки подмагничивания, и при учете силы R реакции, действующей между испытываемым объектом и Подвижной катушкой, описывается уравнением

mp- x + hpx + cx + R = F, и где р=- - — символ дифференцирования;

m — масса подвижной системы; х - положение подвижной системы, с - жесткость подвески подвижной системы;

h — коэффициент демпфирования;

F - электромагнитная сила, действующая на подвижную систему вибратора.

Электродинамический вибратор работает следующим образом.

977047

Сигнал управления поступает с выхода сумматора 10 через усилитель 3 мощности на обмотку подвижной катушки нибратора.

Сигналы с выхода задающего генератора 4 после формирования н кана- лах поступают на вторые входы блоков

29-31 сравнения в виде +U, К pU

2. г г r

К p U соответственно. (К „ = c,Ê

h К = m - коэффициентй передачи, формируемые блоками 26, 17, 23; 27, 10

18, 24у 28, 19, 25 соответственно,Uð- сигнал управления).

На первые входы блоков 29-31 сравнения с выхода виброизмерительного преобразователя. 2 по каналам обрат- 15 ной связи по перемещению, скорости и ускорению поступают сигналы сх, hpx и mp+x соответственно.

При наличии сигнала на выходе блока 29 (30, 31) сравнения (при не- 2О равенстве сигналов, поступающих на

его входы) блок 32 (33,34) функционального преобразования изменяет коэффициент передачи блока 11 (12,13) в направлении уменьшения сигнала рас- д5 согласования на выходе блока 29 (30, 31).

Установка начальных значений

m h с производится изменением коэффициентов передачи усилителей 26-28 ЗО со.стабильными и регулируемыми коэффициентами усиления.

Таким образом, подстройка коэффи» циентов передачи блоков 11-13 производится при изменении параметрон ж, 35

h, с объекта управления (вибратора).

Сигнал же на выходе сумматора 10 (если не учитывать сигнала коррекции нулевого положения подвижной системы вибратора, создаваемого блоком 9 обратной связи) можно представить уравнением

U=U+mpx+hpx+cx. а г

Из приведенных выше уравнений сле- 45 дует, что R = О,, т.е. сила, действующая на испытываемый объект, равна силе, задаваемой задающим генератором как по фазе, так и по амплитуде.

Предлагаемое устройство позволяет © передавать испытываемому объекту усилия, совпадающие по форме и по фазе с сигналом задающего генератора, в том числе сигналы разных тестовых форм и случайные с заданными характе- ристиками.

Формула изобретения

Электродинамический вибратор, со- 40 держащий магнитопровод с обмоткой под.магничинания, подвижную катушку с обмоткой возбуждения, задающий генератор, соединенные последовательно попарно первый и второй, третий и четвертый блоки дифференцирования, сумматор, усилитель мощности, внброизмерительный преобразователь перемещения подвижной катушки и блок обратной связи, вход которого подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещений подвижной катушки, а выход к первому входу сумматора, три блока, сравнения, три функциональ ных преобразователя, три выпрямителя,. три сглаживающих фильтра, три усили! теля с регулируемыми коэффициентами передачи, три канала обратной связи по перемещению, скорости и ускорению, каждый из которых состоит из последовательно соединенных согласующего усилителя, выпрямителя и сглаживающего фильтра, выход каждого из каналов обратной связи подключен к первому входу соответствукицего блока сравнения, к второму входу каждого из которых подключены через последовательно соединенные усилитель со стабильным и регулируемым коэффициентом передачи,выпрямитель и сглаживающий фильтр, соответственно выходы задающего генератора, первого и второго блоков дифференцирования, выход каждого из трех блоков сравнения подключен к входу соответствующего функционального преобразователя, вход канала обратной связи по ускорению подключен к выходу виброизмерительного преобразователя перемещения через третий и че . нертый последовательно соединяйте блоки дифференцирования, выход первого из которых подключен к н.:.оду канала обратной связи по перемещению, отличающийся тем, что, с целью повыаения точности воспроизведения заданного усилия, калсцый согласующий усилитель выполнен с управляемым коэффициентом передачи, выход ,задающего генератора подключен к нто4 ому входу сумматора, к третьему, етнертому и пятому нходам которого одключены соответственно выходы соласующих усилителей каналов обратной связи по ускорению, скорости и пере-, мещению, а выход каждого функциональ ного преобразователя подключен к управляемому входу соответствующего согласукщего усилителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельстно СССР

Р 623585, кл. В 06 В 1/04, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 2795872/18-10, кл. В 06 В 1/04, 1980.

977047

Составитель В. Пирогов

Техред M.Гергель Корректор И. Ватрушкина

Редактор E. Папп

Заказ 9066/10 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4