Устройство для воспроизведения гармонических колебаний

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОСПРОИЗ ВЕДЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее колебательную систему, платформу и заполненньагй бинарным раство- ; ром возбудитель колебаний с размещен: ным в нем нечетным количестве электродов чередуклдейся полярности, соединенных с высоковольтным источником постоянного тока, отличающееся тем, что, с целью повышения стабильности воспроизводимых колебаний и расширения области применения за счет обеспечения возможности генерирования колебаний независимо от ориентации возбудителя в пространстве , колебательная система выполнена в виде заполненных бинарным раствором двух сильфонов, на внешних торцах которых установлены платформы, жестко связанные между собой кронштейном , а внутренние торцы сильфонов соединены между собой герметично через возбудитель колебаний, выполнен- .j ный в виде диэлектрической проточной § трубы с установленными в ней электродами и закрепленной жестко на не- J подвижном основании. . 4 CX) СД

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(фЗАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(Я) .G 01 Р 21 00 .Н 01 G 9 22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

«

Ыс..

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и ABTopcHoMYсвидетельству (21) 3467169f18-10 (22) 09.07.82 (46 ) 30 ф01 е 84 ° Бюл. Р 4. (72} В. A. Крюков, A. Е. Ковылов, . В.. А. Сошников и Н. С. Чаленко

{53) 531. 768(08&.8) (561 1. Шкаликов В. С. Измерение параметров вибраций. М., Машиностроение", 1970, с. 51-58.

2. Авторское свидетельство. СССР

Р 771489, кл. 6 01 М 7/00, 1978 (прототип), ( 54) (57) 1. УСТРОИСТВО ДЛЯ. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ, содержащее колебательную систему, плат-. форму и заполненный бинарным раство.. ром возбудитель колебаний с размещен: ным в нем нечетным количеством электродов чередующейся полярности, сое..SV„„ 07 485 A диненных с высоковольтным источником постоянного тока, о т л и ч а ющ е q с я тем, что, с целью повышения стабильности воспроизводимых колебаний и расширения области применения за счет обеспечения возможности генерирования колебаний независимо от ориентации возбудителя в пространстве, колебательная система выполнена в виде заполненных бинарным раствором двух сильфонов, на внешних тор.цах которых установлены платформы, жестко связанные между собой кронштейном; а внутренние торцы сильфонов соединены между собой герметично через возбудитель колебаний, выполненный в виде диэлектрической проточной g трубы с установленными в ней электродами и закрепленной жестко на неI

:подвижном основании.

Ю

°

У иве

10704S5

2, Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью регулирования частоты колебаний, на наружной поверхности сильфонов раэмецены выступы, один из которых соединен с кронштейном, а на одной иэ платформ установлена дополнительная масса.

2 рого бинарный раствор в замкнутом трубопроводе,. состоящем из U-образных труб, соеди не нных между собой шарнирами, совершает автокалебания, При этом амплитуда колебаний зависит от напряжения питания, а частота устанавливается изменением угла между осью подвижной части U-образной трубы и горизонталью. Реакция силы, действующей на замкнутый трубопровод возбуждает гармонические колебания штока с платформой (2 ).

Недостатками известной установки являются низкая стабильность иоспро"

15 изводимых колебаний, обусловленная изменением направления результирующего вектора силы при изменении частоты и изменением длины столба раствора при изменении температуры, а также зависимость частоты колебаний от ускорения силы тяжести и от угла наклона между осью подвижной части трубопровода и горизонталью, что ограничивает условия применения, так

75 как воспроизведение колебаний .в горизонтальной плоскости невозможно.

Цель изобретения — повышение стабильности воспроизводимых колебаний и расширение области применения за

ЗО счет обеспечения возможности генерирования колебаний независимо от ориентации возбудителя в пространстве, а также обеспечение регулирования частоты колебаний.

35 Указанная цель достигается тем, что в устройстве для воспроизведения гармонических колебаний, содержащем колебательную систему, платформу и заполненный бинарным раст40 вором возбудитель колебаний с размещенным в нем нечетным количеством электродов чередующейся полярности, соединенных с высоковольтным источником постоянного тока, колебатель45 ная система выполнена в виде заполненных бинарным раствором двух сильФонов, на внешних торцах которых установлены платформы, жестко связанные между собой кронштейном, а

50 внутренние торцы сильфонОВ соединены между собой герметично через воэ1

Изобретение относится к измерительной технике, конкретно к стендам . воспроизведения механических колебаний для градуирования низкочастотных акселерометров и вибропреобразователей, и может быть использовано в различных областях .народного хозяй ства.

Известна вибрационная электродина, мическая установка, представляющая собой платформу, размещенную на стержне ° На концах стержня, подвешенного в корпусе на плоских пружинах, 3 акреплены катушки, которые находятся в поле электромагнитов постоянного тока и представляют собой систему возбуждения гармонических колебаний .

На корпусе вибрационной установки размещен прибор для измерения амплитуды перемещений платформы (1 )., Однако данная электродинамическая . установка имеет значительную погрешность и ограниченный диапазон воспроизведения низкочастотных колебаний в ввиду технической трудности создания низкочастотных усилителей большой

r o;- ности, Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому результату является вибрационная установка, которая содержит возбудитель гармонических колебании, выполненный в виде вертикально установленного замкнутого трубопровода из диэлектрического материала, частично заполненного бинарным раствором полярной жидкости в неполярном диэлектрике, В одной из ветВей трубопровода по ее высоте расположено нечетное число электродов с чередующейся гголярностью, соединенных последовательно с источником питания и частотомером. Возбудитель. колебаний установлен Иа подвижной аистеме, представляющей собой подвешенный в корпусе на упругих элементах шток с платформой для крепления ° градуируемого прибора.

Известная установка работает следующим образом, При включении источника питания между электродами наводится электрическое поле, под действием сил кото3. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что корпус возбудителя снабжен термокомпенсирующим сильфоном, гидравлически соединенным с внутренней полостью сыльфонов. 1070485 будитель колебаний, выполненный в виде диэлектрической проточной трубы с установленными.и в ней электродами и закрепленной жестко на неподвижном основании.

Кроме того, на наружной поверх- 5 ности сильфонов размещены выступы, один из которых соединен с кронштеФном, а на одной из платформ установлена дополнительная масса.

При этом корпус возбудителя снабжен термокомпенсирующим сильфоном, гидравлически соединенным.с внутренней полостью сильфонов.

На чертеже представлена конструктивная схема устройства для воспро- 45 изведения гармонических колебаний.

Устройство состоит из диэлектрической проточной трубы 1, установленной неподвижно, на которой закреплены сильфоны 2 и 3, закрытые платформами 4 и 5 (крышками) . По высоте диэлектрической трубы 1 установлено нечетное число электродов б чередующейся полярности, соединенных последовательно с источником 7 питания постоянного тока и частотомером 8.

Платформы 4 и 5 жестко связаны кронштейном 9, причем на платформе 4 размещен исследуемый прибор 10, а на платформе 5 — дополнительные массы 11. Для температурной компенсации объема бинарного раствора 12, заполняющего внутреннюю полость устройства, в отверстие диэлектрической тру-бы 1 вп ессован дополнительный сильфон 13. Устройство 14 для измерения З5 амплитуды колебаний платформ жестко связано с неподвижной диэлектрической трубой 1. Сильфоны 2 и 3 имеют крепления 15, связывающие их с кронштейнами 9. 40

Устройство работает следующим образом.

При включении источника 7 питания между электродами 6 наводится электрическое поле. Под действием сил электрического поля бинарный раствор 12, заполняющий внутреннюю полость диэлектрической трубы 1 и полости сильфонов 2 и 3, которые являются упругими элементами, совершает автоколебания, т.е. совершает перетекание раствора, например, из полости сильфона 2 в полость сильфона 3 и обратно. Автоколебание (перетекание) раствора 12 вызвано 55 движением объемных зарядов, генерируемых у электродов 6 за счет ионизации примесей раствора и эмиссии электронов под действием сил элек-, трического поля. Силы электрического 60 поля, приложенные к зарядам раствора, являются знакопеременными с периодом, равным периоду собственных колебаний рассматриваемой механической системы, т.е. данная система 65 где с— жесткость, равная сумме жесткостей сильфонов 2 и 3; масса движущихся частей; динамическая вязкость истинного раствора; длина внутренней части диэлектрической трубы 1; радиус сильфонов 2 и 3; внутренний радиус диэлектрической трубы 1.

R г—

Частота гармонических колебаний устанавливается изменением массг движущихся частей за счет набора грузов 11 либо изменением жесткости основных сильфонов за счет связи с кронштейном, а измеряется. с помощью частотомера 8. Амплитуда колебаний . определяется величиной напряжения источника 7 питания и измеряется с помощью устройства 14.

Заполнение возбудителя колебаний полностью раствором, использование специального сильфона для компенсации изменения объема раствора от изменения температуры и независимость резонансной частоты системы от угла наклона вектора возбуждающей силы, к горизонту повышает стабильность воспроизводимых колебаний и расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства по сравнению с из1 является саморегулируемой. Саморегулирование происходит следующим образом. Наример, перетекание раствора из полости сильфона 2 в полость сильфона 3 под действием сил электрического поля происходит до тех пор, пока силы электрического поля и упругости сильфонов 2 и 3 будут равны.

Далее перетекание раствора 12 в полость сильфона 3 происходит за счет преобразования кинетической энергии раствора в потенциальную, накапливаемую сильфоиами 2 и 3 (упругими элементами), т .е. пока скорость раствора 12, протекаемого в диэлектрической трубе 1, будет равна нулю. После этого начало движения раствора 12 из полости сильфона 3 в полость сильфона 2;осуществляется за счет преобразоваиия потенциальной энергии в кинетическую, что также является началом движения раствора (зарядов) в диэлектрической трубе 1 в сторону полости сильфона 2 и т.д. Таким образом, платформы 4 и 5 вместе с испытуемым прибором 10, дополнительными массами 11 и кронштейном 9 с креплениями 15 совершают синусоидальные колебания на резонансной частоте предлагаемой механической системы. При этом резонансная час,тота

1070485

Составитель Е. Баринов

Редактор И. Рачкулинец Техред М.Надь КорректорА. Зимокосов

Заказ 11574/43 Тираж 823 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 вестной вибрационной установкой. Выполнение возбудителя колебаний и подвижной системы как единого целОго упрощает конструкцию, снижает ее металлоемкость. Устройство позвоияет воспроизводить гармонические ко- лебания с частотами от сотых долей герца, а также исключить применение дорогостоящих энергоем" ких усилителей, .обеспечивающих функционирование вибросис.тем.