устройство для сообщения вибрации исследуемому объекту

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СООБЩЕНИЯ ВИБРАЦИИ ИССЛЕДУЕМОМУ ОБЪЕКТУ, содержащее корпус, установленные в нем двухтактный электромагнитный вибровозбудитель с подвижным якорем, закрепленным на штоке, и упругую систему с регулируемой жесткостью, упругие элементы которой расположены с противоположных сторон якоря и оперты одним концом на подвижное основание, а другим - на торец якоря, механизмы для регулирования поджатия упругих элементов, установленные на корпусе и связанные с подвижными основаниями, и направляющие для якоря, выполненные в виде опор скольжения, в которых установлен шток, отличающееся тем, что вибровозбудитель выполнен с N парами катушек, установленными на подвижных основаниях симметрично относительно оси якоря и включенными в автоколебательный контур с датчиком обратной связи в виде индукционного датчика вибрации якоря, и плоским притяжным якорем, упругая система содержит несколько пар упругих элементов, расположенных симметрично относительно оси якоря, а опоры скольжения размещены в подвижных основаниях.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерениям, в частности к конструкции вибровозбудителей, преимущественно с бесконтактным способом возбуждения колебаний.

Известно устройство для бесконтактного возбуждения колебаний исследуемого объекта, содержащее электромагнитный вибровозбудитель в виде двух катушек на основании и якоря между ними, закрепленного на объекте [1].

Известно также устройство, содержащее вибровозбудитель и упругую систему с регулируемой жесткостью [2].

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство для сообщения вибрации исследуемому объекту, содержащее корпус, установленные в нем двухтактный электромагнитный вибровозбудитель с подвижным якорем, закрепленным на штоке, и упругую систему с регулируемой жесткостью, упругие элементы которой расположены с противоположных сторон якоря и оперты одним концом на подвижное основание, а другим - на торец якоря, механизмы для регулирования поджатия упругих элементов, установленные на корпусе и связанные с подвижным основанием, и направляющие для якоря, выполненные в виде опор скольжения, в которых установлен шток [3].

Недостатком устройства является то, что оно не может передавать на исследуемый объект значительных усилий, достаточных для виброперемещений последнего, что значительно снижает эксплуатационные возможности вибровозбудителя.

Целью изобретения является расширение эксплуатационных возможностей, в частности повышение создаваемого усилия.

Это достигается тем, что в предлагаемом устройстве для сообщения вибрации исследуемому объекту, вибровозбудитель выполнен с N парами катушек, установленными на подвижных основаниях симметрично относительно оси якоря и включенными в автоколебательный контур с датчиком обратной связи в виде индукционного датчика вибрации якоря, притяжной якорь выполнен плоским, упругая система содержит несколько пар упругих элементов, расположенных симметрично относительно оси якоря, а опоры скольжения размещены в подвижных основаниях.

На фиг. 1 представлено устройство в разрезе в двух проекциях; на фиг. 2 - блок-схема устройства для сообщения вибрации исследуемому устройству.

Устройство для сообщения вибрации исследуемому объекту содержит корпус 1 с ребрами 2 жесткости, подвижные основания 3 с узлами фиксации 4, проходящие через прорези в корпусе. Каждое подвижное основание 3 имеет кольцевую отбортовку 5, обеспечивающую возможность перемещения основания 3 внутри корпуса без перекоса.

Кольцевые ребра жесткости 6 на подвижных основаниях 3 образуют посадочные гнезда для установки в них опор скольжения 7, выполненных в виде прокладок из фторопласта. На основаниях 3 выполнены наплывы 8, служащие для фиксации пружин 9 от поперечных перемещений.

К внутренней части оснований 3 симметрично (например, под углом 120^о) присоединены электромагнитные вибровозбудители, объединенные в блоки (например, в три блока при расположении вибровозбудителей под углом 120^о относительно оси устройства), а электромагниты 10 вибровозбудителей расположены внутри корпуса симметрично и соосно друг другу в блоке. В геометрическом центре подвижных оснований 3 соосно выполнены отверстия, через которые проходит шток 11 подвижного якоря, опираясь на опоры скольжения 7. К штоку 11 крепится немагнитная площадка 12 (перпендикулярно оси штока 11), выполненная, например, в виде диска, с ферромагнитными накладками 13 и с ограничителями 14 для пружин 9 на ней. На законцовки штока 11 с натягом посажены втулки 15, выполненные из бронзы с полированной наружной поверхностью (для уменьшения трения о фторопластовую прокладку опоры скольжения 7).

К верхнему концу штока 11 присоединен "столик" 16 для крепления на нем исследуемого объекта, а к нижнему концу - с помощью узла крепления 17 - постоянный магнит 18, выполненный кольцевым. К наружной стороне нижнего подвижного основания 3 крепится стакан 19 из магнитонепроницаемого материала (например, с помощью резьбового соединения), внутри которого установлен электромагнитный индукционный датчик 20 - датчик вибрации якоря, выход которого связан с усилителем возбуждения. На корпусе имеется узел 21 для крепления механизма перемещения подвижных оснований 3 (например, электромеханизм 22 перемещений), шток которого через узлы фиксации 4 соединен с подвижными основаниями 3.

Устройство для сообщения вибрации исследуемому объекту работает следующим образом.

"Столику" 16 с закрепленным на нем объектом исследования 23 сообщается импульс перемещения, от которого шток 11 подвижного якоря с закрепленным на нем с помощью узла 17 крепления постоянным магнитом 18 будет перемещаться относительно индукционного датчика 20. При этом в обмотках индукционного датчика 20 будет наводиться сигнал в виде ЭДС индукции. Полезный сигнал с датчика 20 подается на вход усилителя возбуждения 24. Усиленный сигнал с датчика 20 подается поочередно, например, первоначально на верхние электромагниты 10 вибровозбудителей, которые, воздействуя возбуждающей силой на ферромагнитные накладки 13 (и, как следствие, на опорную площадку 12), способствуют перемещению площадки 12, а вместе с ней и штока 11 с закрепленным на нем "столиком" 16 с исследуемым объектом 23, в направлении действия силы Р(t). Перемещаясь, опорная площадка 12 сжимает нижние (по схеме на фиг. 1) пружины 9, накапливая в них энергию. Достигнув равновесного положения, когда возбуждающая сила Р(t) будет равна силе упругости пружин 9, подвижный якорь (опорная площадка 12 со штоком 11, столиком 16, исследуемым объектом 23 и постоянным магнитом 18, закрепленными на штоке 11) начнет возвращаться в исходное положение равновесия под действием сил упругости пружин 9. При этом ЭДС в катушках индукционного датчика 20 изменит свой знак на противоположный и после усиления в усилителе возбуждения 24 подается уже на другие электромагниты 10 (на нижние по схеме на фиг. 1).

Шток 11 с площадкой 12 будет перемещаться в противоположное рассмотренному направление. Таким образом возникают незатухающие механические колебания штока 11 с площадкой 12 и с закрепленным на штоке 11 исследуемым объектом 23 с частотой собственных колебаний, соответствующей массе динамической системы с включенным в нее объектом. С помощью электронно-счетного частотомера 25 производится замер частоты собственных колебаний данной системы.

В случае, когда масса исследуемого объекта 23 превышает допустимую для i-той величины жесткости динамической системы (происходит биение штока об ограничители), производят корректировку жесткости динамической системы путем дополнительного (относительно первоначального уровня) обжатия пружин 9. Для расширения эксплуатационных возможностей, в частности для повышения создаваемого усилия Р(t), с помощью электромеханизмов 22, закрепленных на корпусе, воздействую через узлы фиксации 4 на подвижные основания 3, производят их синхронное сдвижение навстречу друг другу (фиг. 1). С помощью такой корректировки жесткости динамической системы, при которой статическая жесткость динамической системы вцелом возрастает на j-тую величину, масса объекта 23 не будет влиять на допустимый диапазон перемещений подвижного якоря. Во всех случаях с помощью варьирования жесткости динамической системы добиваются оптимальной амплитуды колебаний подвижного якоря с закрепленным на нем объектом исследований за счет повышения создаваемого усилия со стороны электромагнитов 10 вибровозбудителей, включенных в автоколебательный контур с датчиком 20 обратной связи. Регулировка чувствительности индукционных датчиков 20 осуществляется за счет приближения их к постоянному магниту 18 путем вращения стакана 19 по его резьбе на нижнем подвижном основании 3.

Применение в опорах скольжения 7 в качестве трущейся пары фторопластовой прокладки и бронзовой втулки 15 с полированной наружной поверхностью позволит уменьшить коэффициент трения в опорах штока 11 до минимальной величины.