Электродинамические вибростенды

Электродинамические вибростенды применяются в тех случаях, когда при вибрационных испытаниях необходимо обеспечить следующие условия:

— большие амплитуды вынуждающей силы;

— широкий частотный диапазон;

— слабые магнитные поля в зоне испытаний;

— воспроизведение вибрации различного типа (гармонической, случайной, по заданной программе);

— малый коэффициент нелинейных искажений;

— строгую направленность создаваемой вибрации;

— возможность изменения направления вибрации.

Типовая схема электродинамического вибрационного стенда представлена на рис. 2.35.

В корпусе электромагнита 3, выполненного из электротехнической стали, помещается бескаркасная катушка подмагничивания 2.

Корпус электромагнита 3 и кольцо 7 составляют магнитопровод вибратора. Каркас подвижной катушки 8 выполнен из стеклотекстолита. Стол стенда 5 выполнен из магнитного сплава.

Вся подвижная система — катушка 8, шток 6, стол 5 и испытуемое изделие 4 — подвешивается на двух упругих мембранах 1, которые центрируют подвижную катушку и всю систему в воздушном зазоре магнитопровода.

В вибраторе использована электродинамическая приводная система, состоящая из электромагнита с кольцевым воздушным зазором и подвижной системы, подвешенной на двух упругих мембранах.

Электромагнит представляет собой магнитопровод с катушкой подмагничивания, по которой пропускается постоянный ток, со здающий постоянное магнитное поле. При пропускании через катушку 8 переменного тока от задающего генератора образуется переменное магнитное поле. В результате взаимодействия постоянного и переменного магнитных полей возникает переменная сила, заставляющая всю подвижную систему совершать колебания в соответствии с направлением этой силы.

Если по обмотке подвижной катушки пропускать синусоидальный ток, то колебания стола вибратора будут иметь синусоидальную форму; частота колебаний стола определяется частотой тока в подвижной катушке.

Амплитуда виброускорений, создаваемых вибратором, зависит от тока неподвижной катушки и массы испытуемого изделия.

Упругие мембраны подобраны так, чтобы собственная частота колебаний системы, зависящая от упругости мембраны и массы подвижной части вибратора, составляла 20 ± 5 Гц.

Увеличение амплитуды вынуждающей силы, создаваемой стендом, — одна из важных задач при разработке новых конструкций.

Для этого используются такие пути:

— увеличение магнитной индукции в рабочем зазоре магнитопровода (применение специальных материалов, рациональные конфигурации магнитопроводов, правильное расположение подвижной обмотки в рабочем зазоре магнитопровода, малый зазор и постоянство магнитного потока);

— увеличение плотности тока в подвижной обмотке (для этого применяют принудительное воздушное или водяное охлаждение подвижной обмотки).

Возможность проведения испытаний ЛА в широком диапазоне частот обеспечивается конструкцией вибростенда и возможностями его системы управления и контроля.

Нижний частотный диапазон определяется жесткостью подвески и массами подвижной системы и объекта. Для понижения этой частоты может быть использована магнитная подвеска, состоящая из дополнительных катушек, которые помещены в магнитное поле рабочего зазора. Однако при этом понижается верхний диапазон частот, так как необходима установка направляющих для центрирования подвижной системы.

Верхний частотный диапазон во многом зависит от первой собственной частоты продольных колебаний подвижной системы. Она определяется величинами и распределением масс подвижной системы и ее жесткостью в продольном направлении.

В комплекс аппаратуры, определяющей работу вибрационного стенда, входят следующие устройства:

1) задающий генератор электрических колебаний;

2) усилитель мощности;

3) согласующий трансформатор;

4) автоматический регулятор уровня;

5) система узкополосных фильтров;

6) вибродатчики;

7) виброизмерительная аппаратура;

8) магнитофон;

9) анализирующая и регистрирующая аппаратура.

Физические свойства вибро возбудителей, применяемых в испытательных стендах, во многом определяют их частотные, силовые и другие характеристики. Поэтому независимо от схемы, конструкции и размеров стенда можно определить область использования стендов с различными вибро возбудителям и для заданного вида испытаний.