close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12207

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.08.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
BY (11) 12207
(13) C1
(19)
G 01N 3/32
H 01F 7/06
СИЛОЗАДАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
(21) Номер заявки: a 20071185
(22) 2007.10.01
(43) 2009.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Объединенный институт машиностроения Национальной
академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Петько Валерий Иванович;
Куконин Владимир Егорович (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Объединенный
институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) ГОРДОН А.В. и др. Электромагниты
переменного тока.- Москва: Энергия,
1968.- С. 50-52.
RU 2249799 C1, 2005.
SU 1203390 A, 1986.
SU 1539554 A1, 1990.
SU 1693408 A1, 1991.
JP 1210846 A, 1989.
JP 63142233 A, 1988.
BY 12207 C1 2009.08.30
(57)
Силозадающее устройство, содержащее ярмо с катушкой электромагнита, вход которой соединен с источником электроэнергии, и якорь, отличающееся тем, что катушка
выполнена в виде соленоида и с возможностью перемещения по направляющим, установленным на станине, причем отношение длины соленоида к его внутреннему диаметру не
Фиг. 1
BY 12207 C1 2009.08.30
менее 8, источник электроэнергии выполнен в виде регулируемого источника постоянного
тока, вход которого является входом устройства, якорь выполнен из двух последовательно
соединенных частей, первая из которых выполнена из ферромагнитного материала, а вторая из неферромагнитного, с длиной каждой из них не менее длины соленоида, причем свободный торец неферромагнитной части якоря соединен со входом динамометра, выход которого
предназначен для присоединения к объекту приложения силы.
Изобретение относится к управляемым приводам и предназначено для сообщения движения механическим объектам с изменяющимися массогабаритными параметрами, в частности, в испытательном оборудовании при идентификации нелинейных динамических
объектов (НДО) на стенде.
Известно силозадающее устройство, которое содержит основание, пассивный и активный захваты образца, причем последний расположен на подвижной траверсе в виде двухплечевого рычага, ось вращения которого перпендикулярна и пересекает ось образца в
середине его рабочего участка. Силовозбудитель, выполненный в виде двух неподвижных
электромагнитов и двух якорей, закрепленных на подвижной траверсе, обеспечивает нагружение образца изгибающим моментом в режиме авторезонанса [1].
Это устройство малоинерционное и может быть использовано для задания постоянной
силы на объект в двух противоположных направлениях. Однако тянущая сила его в большой степени зависит от расстояния между силовозбудителем и объектом, т.к. напряженность магнитного поля сильно зависит от расстояния. Это приводит к большим
погрешностям в задании силы при вибрациях объекта.
Наиболее близким аналогом к предлагаемому устройству является силозадающее устройство, построенное на основе трехфазного электромагнита и предназначенное для работы в тормозных системах кранового оборудования [2]. Оно содержит Ш-образной якорь и
Ш-образное ярмо из ферромагнитного материала с намотанными на него тремя катушками из медного провода. Входом устройства является трехфазная сеть напряжением 220 В,
50 Гц, которая подается на катушки, а выходом - якорь.
Принцип формирования плоского участка на тяговой характеристике в этом устройстве основан на следующем. Допустим, что якорь находится вне ярма. В этом случае индуктивное сопротивление ярма оказывается небольшим вследствие отсутствия части
магнитопровода в нем. Малое индуктивное сопротивление ярма вызывает большой ток
через него, а следовательно, и большую силу, действующую на якорь.
С приближением якоря к ярму индуктивное сопротивление ярма начинает возрастать
вследствие вхождения в его катушки подвижного якоря, что вызывает уменьшение тока
через ярмо. Таким образом, при приближении якоря к ярму тяговая сила с одной стороны
уменьшается вследствие уменьшения тока в ярме, а с другой стороны она возрастает
вследствие возрастания напряженности магнитного поля при приближении к ярму. В результате одновременного действия этих факторов получается плоский участок в тяговой
характеристике устройства.
Это устройство имеет следующие недостатки:
при номинальном напряжении питания плоский (рабочий) участок тяговой характеристики короткий, примерно 2 см, что сужает диапазон перемещений исследуемых объектов;
оно создает только однонаправленную силу;
в тяговой силе имеются пульсации из-за питания устройства переменным током. Если
устройство запитать постоянным током, то в тяговой характеристике устройства плоский
участок будет только в районе очень малых сил.
Задача изобретения - изменение тяговой характеристики устройства за счет расширения плоского участка характеристики в районе больших сил (50-120 кГ) при номинальном
2
BY 12207 C1 2009.08.30
напряжении, возможность изменять на 180° направление тяговой силы и повышение точности задания тяговой силы.
Поставленная задача решается в силозадающем устройстве, содержащем ярмо с катушкой электромагнита, вход которой соединен с источником электроэнергии, и якорь,
причем, согласно изобретению, катушка выполнена в виде соленоида и с возможностью
перемещения по направляющим, установленным на станине, причем отношение длины
соленоида к его внутреннему диаметру не менее 8, источник электроэнергии выполнен в
виде регулируемого источника постоянного тока, вход которого является входом устройства, якорь выполнен из двух последовательно соединенных частей, первая из которых
выполнена из ферромагнитного материала, а вторая - из неферромагнитного, с длиной каждой из них не менее длины соленоида, причем свободный торец неферромагнитной части якоря соединен со входом динамометра, выход которого предназначен для
присоединения к объекту приложения силы.
На фиг. 1 изображено силозадающее устройство при приложении силы, направленной
на сжатие, на фиг. 2 - то же при приложении силы, направленной на растяжение, на фиг. 3
показана тяговая характеристика устройства.
Устройство содержит ярмо с катушкой 1 электромагнита, выполненной в виде соленоида, регулируемый источник 2 постоянного тока, станину 3, объект 4 приложения силы,
динамометр 5, направляющие 6, установленные на станине 3, первую часть 7 якоря, выполненную из ферромагнитного материала, и вторую часть 8 якоря, выполненную из неферромагнитного материала.
Регулируемый источник 2 постоянного тока, вход которого является входом устройства, своими выходами подключен к входам катушки 1 электромагнита, первая часть 7 якоря соединена одним торцом со второй частью 8 якоря, свободный торец которой соединен
со входом динамометра 5, выход которого присоединен к объекту 4 приложения силы.
Работа устройства происходит следующим образом.
К верхней точке объекта 4 через динамометр 5 прикрепляют вертикально вторую
часть 8 якоря.
В исходном состоянии регулируемый источник 2 постоянного тока выключен, в катушке 1 электромагнита магнитное поле отсутствует, задано направление действия силы
(на растяжение или сжатие объекта 4) и ее величина.
Допустим, что требуется воздействовать на объект постоянной силой, направленной
на сжатие объекта 4. Для этого с помощью направляющих 6 на первую 7 и вторую 8 части
якоря надевают катушку 1 электромагнита так, чтобы разделительная линия между первой
7 и второй 8 частями якоря оказалась посередине катушки 1, как показано на фиг. 1, и
включают регулируемый источник 2 постоянного тока. В этом случае на первую часть 7
якоря будет действовать магнитная сила, направленная внутрь катушки 1 электромагнита.
Эта сила через вторую часть 8 якоря воздействует на динамометр 5 и соответственно на
объект 4. С помощью регулируемого источника 2 постоянного тока и динамометра 5 устанавливают заданное воздействие силы на объект 4. Если под действием этой силы разделительная линия между первой и второй частями 7 и 8 якоря не совпадает с серединой
длины катушки 1, то с помощью направляющих 6 приводят ее в прежнее положение. После этого на неподвижный объект 4 воздействует заданная сила.
Если объект 4 находится в динамическом состоянии, например проводятся его виброиспытания на стенде, то вместе с ним также будет вибрировать первая часть 7 якоря внутри катушки 1 электромагнита. При этом задаваемая сила на объект 4 будет оставаться
постоянной.
Постоянство магнитной силы, воздействующей на первую часть 7 якоря при перемещении его в рабочем диапазоне, объясняется следующим. На первую часть 7 якоря действует магнитная сила только в том случае, если магнитное поле неоднородно и имеет
достаточную напряженность. Однородное магнитное поле тоже действует на первую
3
BY 12207 C1 2009.08.30
часть 7 якоря, но равнодействующая всех сил при этом равна нулю. Магнитное же поле
катушки 1 неоднородно только на ее краях, а внутри нее оно однородно. Поэтому при перемещении первой части 7 якоря в рабочем диапазоне на нее все время будет действовать
участок магнитного поля, расположенный в пространстве около верхнего конца катушки
1, где поле неоднородно и имеет еще достаточную напряженность. Этот участок магнитного поля назовем активной частью поля катушки 1, и она обычно имеет небольшие размеры. Вдали от катушки 1 поле также неоднородно, но оно имеет там очень малую
напряженность вследствие резко нелинейного спада ее от расстояния, и мы влиянием этого поля пренебрегаем.
В случае когда требуется воздействовать на объект 4 постоянной силой, направленной
на его растяжение, то все действия аналогичны описанному выше за исключением того,
что вместо разделительной линии между первой 7 и второй 8 частями якоря в середине
катушки 1 устанавливается свободный конец части 7 якоря, как показано на фиг. 2. Вторая
часть 8 якоря нужна для присоединения первой части 7 якоря к объекту 4 не искажая при
этом магнитного поля катушки 1.
Устройство работает от источника постоянного тока и поэтому пульсаций силы на его
выходе нет. За счет этого повышается точность задания силы.
Пример реализации устройства.
Принцип работы устройства был проверен экспериментально на катушке, выполненной в виде соленоида. Эксперименты показали очень слабую зависимость тяговой силы от
перемещения якоря на большом участке, как показано на фиг. 3. При этом длина плоского
участка тяговой характеристики зависит от длины L катушки 1 и соответственно первой
части 7 якоря и варьируется в широких пределах. Естественным ограничением этой длины
будет только то, что при большой длине якоря вес его будет также большим, что приведет
к ухудшению динамических качеств устройства.
При этом следует отметить, что кроме магнитной силы в силозадающем устройстве
действует также постоянная сила тяжести якоря, а также динамические силы, возникающие при его колебаниях. Первую силу легко учесть при воздействии на объект 4, а динамические силы в общем случае учесть трудно. Поэтому масса якоря должна быть
существенно меньше массы объекта 4.
Таким образом, предложенное силозадающее устройство имеет более широкую плоскую часть в тяговой характеристике, смена направления силы осуществляется легко, а
питание устройства от постоянного тока гарантирует отсутствие пульсаций силы. Устройство малоинерционно и создает постоянную силу на вибрирующем объекте.
Источники информации:
1. Патент RU № 94001679 А1. опубл. 1995.
2. Гордон А.В., Сливинская А.Х. Электромагниты переменного тока. - М., 1968. - С. 50-52.
4
BY 12207 C1 2009.08.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
97 Кб
Теги
by12207, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа