Электродинамический вибростенд
ELECTRODYNAMIC VIBROSTAND

Область техники
Настоящее изобретение относится к электродинамическим вибростендам и может быть использовано для возбуждения механических колебаний при испытании оборудования и других технологий, где используется вибрация.
Уровень техники
Из уровня техники известны электродинамические вибростенды, у которых подвеска стола вибростенда с подвижной катушкой осуществлена несколькими способами:
подвеска на упругих элементах: мембранах, пластинах;
подвеска на сайлентблоках;
подвеска на гидростатических подшипниках;
подвеска на роликах разных типов.
Подвеска на упругих элементах и сайлентблоках не обеспечивает длину хода более 20-25 мм и на малых частотах создает большие искажения синусоиды. В современных вибростендах такая подвеска практически не используются.
Подвеска на гидростатических подшипниках используется, в основном, в мощных вибростендах с большой выталкивающей силой и имеет сложную конструкцию. В процессе эксплуатации она требует технического обслуживания.
В современных вибростендах для подвески стола с подвижной катушкой используются ролики различной конструкции.
Все конструкции можно разбить на три основные группы:
- Жесткие ролики, движущиеся по жесткой поверхности (пример вибростенды фирмы TIRA, Германия, http://www.tdgears.ru/device/id39967.htm). Подвеска дает большие искажения синусоиды. Также натяг между подвижным столом вибростенда и роликом создаваемой за счет деформации в подшипнике, установленном внутри ролика, приводит к быстрому износу подшипника. В связи с этим подшипники необходимо часто менять.
- Между жесткими роликами и жесткой поверхностью находится эластичная прокладка (пример вибростенды фирмы LDS, Англия, http://www.kipia.info/priboryi-kipia/vibrostendyi-lds/). Эластичная прокладка позволяет создать натяг между подвижным столом вибростенда и роликом и исключить даже малейшие зазоры. Подвеска обеспечивает достаточно хорошие параметры вибростенда, но в связи с малой поверхностью контакта осевая жесткость не велика и деформация прокладки при качении ролика создает дополнительное сопротивление качению. Это создает дополнительную жесткость в направлении вибрации.
- Эластичный ролик и жесткая поверхность (пример вибростенды фирмы IMV, Япония, http://tech-e.ru/2007_1_48.php ). Эластичный ролик позволяет создать натяг между подвижным столом вибростенда и роликом за счет деформации ролика и исключить даже малейшие зазоры в подвеске подвижного стола. Подвеска обеспечивает достаточно хорошие параметры вибростенда, но в связи с малой поверхностью контакта осевая жесткость не велика и приводит к деформации ролика. При деформации ролик теряет круглую форму, что создает дополнительное сопротивление качению и, как следствие, дополнительную жесткость в направлении вибрации.
Раскрытие изобретения
Задачей заявленного изобретения является разработка подвески подвижной системы электродинамического вибростенда с металлополимерными роликами с устранением недостатков, выявленных в предшествующем уровне технике.
Технический результат заявленного изобретения заключается в исключении малейших зазоров между подвижным столом вибростенда и роликом за счет натяга, обеспечиваемого деформацией эластичного слоя между жесткими кольцами ролика, при этом наружный диаметр ролика остается тем же, что обеспечивает минимальную жесткость в направлении вибрации и максимальную жесткость в перпендикулярном направлении вибрации, таким образом достигаются: больший рабочий ход (до 70 мм и более), оптимальные параметры вибростенда (коэффициент гармоник ускорения, коэффициент поперечных составляющих, коэффициент неравномерности распределения ускорения), высокая надежность и исключение необходимости технического обслуживания в течение всего срока эксплуатации, так как в подвеске нет изнашивающихся частей, а статические и динамические нагрузки на подшипник не превышают допустимых, поэтому срок службы подшипников составляет не менее 12 лет, при этом смазки и ухода за подвеской не требуется.
Указанный технический результат достигается тем, что электродинамический вибростенд содержит подвижную систему и магнитопровод, при этом магнитопровод образован корпусом, верхним и нижним фланцами, керном, а подвижная система содержит стол, кронштейны с роликами и звуковую катушку, размещенную в рабочем зазоре и жестко соединенную со столом, при этом нижняя часть стола содержит направляющую с роликами, отличающийся тем, что ролики выполнены в виде двух металлических колец, между которыми находится слой из эластичного полимерного материала.
Краткое описание чертежей.
Заявленное изобретение проиллюстрировано на чертежах.
фиг. 1 - общий вид электродинамического вибростенда;
на фиг. 2 – конструкция ролика.
1 - корпус магнитопровода,
2 - верхний фланец,
3 - керн,
4 - нижний фланец,
5 - катушки возбуждения,
6 - стол,
7 - подвижная (звуковая) катушка,
8 - кронштейн с роликами,
9 - направляющая,
10- ролик,
11 - наружное металлическое кольцо,
12 - слой эластичного полимерного материала,
13 - внутреннее металлическое кольцо,
14 - подшипник.
Осуществление изобретения.
На фиг.1 и 2 представлен принцип работы электродинамического вибростенда, который основан на взаимодействии с магнитным полем помещенного в него проводника с током.
Электродинамический вибростенд состоит из подвижной системы и магнитопровода, включающего корпус 1, верхний фланец 2, керн 3 и нижний фланец 4. Внутри магнитопровода размещаются две катушки возбуждения 5, встречно – последовательно соединенные между собой.
Подвижная система, состоящая из стола 6 с звуковой (подвижной) катушкой 7, центрируется с помощью кронштейнов 8 с роликами 10 и выставляется концентрично в рабочем зазоре, образованном средней цилиндрической меднёной поверхностью корпуса и меднёной цилиндрической поверхностью керна 3. К нижней внутренней части стола прикреплена направляющая 9 с роликами 10, образующими нижнюю опору.
Ролики 10, имеют наружное металлическое кольцо 11 и внутреннее металлическое кольцо 13, между которыми находится слой 12 из эластичного полимерного материала 12. Металлические кольца и эластичный материал скреплены между собой, но в отличии от сайлентблока металлические кольца относительно друг друга на поворачиваются, а вращаются совместно. Эластичный полимерный материал может представлять собой резину, полиуретан. Во внутреннее металлическое кольцо 13 может быть вставлен подшипник 14.
Жесткость подвески и масса подвижной системы определяют частоту собственных колебаний подвижной системы, т. е. резонанс.
Постоянный ток, протекающий по катушкам подмагничивания, создает постоянное магнитное поле.  Переменный ток, протекающий по звуковой (подвижной) катушке 7 в постоянном магнитном поле порождает вынуждающую силу, перемещающую стол и испытуемый объект, закрепленный на столе.
Подвеска, состоящая из металлополимерных роликов, установленных на кронштейнах, исключает наличие малейших зазоров за счет натяга, обеспечиваемого наличием эластичного слоя между жесткими кольцами ролика, что обеспечивает минимальную жесткость в направлении вибрации и максимальную жесткость в перпендикулярном направлении вибрации. Подвеска, состоящая из металлополимерных роликов, обеспечивает оптимальные параметры вибростенда (большой ход подвижной системы, малый коэффициент гармоник ускорения, малый коэффициент поперечных составляющих, малый коэффициент неравномерности распределения ускорения), высокую надежность и исключает необходимость технического обслуживания в течение всего срока эксплуатации. В подвеске нет изнашивающихся частей, статические и динамические нагрузки на подшипник не превышают допустимых, поэтому срок службы подшипников составляет не менее 12 лет, при этом смазки и ухода за подвеской не требуется.