鄒振興

(蘇州試驗(yàn)儀器有限公司,蘇州 215021)

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電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)基本參數(shù)的設(shè)計(jì)及計(jì)算

鄒振興

(蘇州試驗(yàn)儀器有限公司,蘇州 215021)

闡明了電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及工作原理，詳細(xì)論述了電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)基本參數(shù)的設(shè)計(jì)及計(jì)算，系統(tǒng)的諧振頻率、機(jī)械阻抗、在機(jī)電耦合中短路環(huán)對(duì)動(dòng)圈機(jī)械阻抗的影響等，并推導(dǎo)了其計(jì)算公式.

工作原理；系統(tǒng)諧振頻率；機(jī)械阻抗；短路環(huán)；計(jì)算公式

1 電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的結(jié)構(gòu)與工作原理

電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是一種把電磁能轉(zhuǎn)換成振動(dòng)的機(jī)械能，且傳遞給緊固在動(dòng)圈工作臺(tái)面上的試件，使試件獲得振動(dòng)環(huán)境效應(yīng)的一種振動(dòng)設(shè)備，其基本原理是將交變電流輸入到處于磁場(chǎng)中的線(xiàn)圈，使通電線(xiàn)圈受到電磁感應(yīng)力的作用，由于電磁感應(yīng)力的推動(dòng)，由動(dòng)圈上的工作臺(tái)面把運(yùn)動(dòng)(或加速度)傳遞給試件，所以電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)是一種傳遞運(yùn)動(dòng)(或加速度)的振動(dòng)設(shè)備.磁場(chǎng)的產(chǎn)生是激磁式的.其臺(tái)體結(jié)構(gòu)原理如圖1所示.主要由(1)臺(tái)體座、(2)通風(fēng)裝置、(3)下導(dǎo)向及空氣彈簧支承、(4)磁路體、(5)動(dòng)圈、(6)上導(dǎo)向裝置、(7)防護(hù)罩、(8)過(guò)位移保護(hù)裝置等部分組成.

由磁環(huán)體、中心磁極、磁缸底、磁缸蓋及上下兩組激磁線(xiàn)圈組成的磁路系統(tǒng)，形成磁回路，在空氣隙中形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)，磁感應(yīng)強(qiáng)度為B.當(dāng)交變信號(hào)電流經(jīng)功率放大器后，供給線(xiàn)圈以可變電流I=I0sinωt.根據(jù)磁場(chǎng)對(duì)通電導(dǎo)線(xiàn)的作用原理，可得到電磁感力F(或稱(chēng)安培力)，其方向用左手定則來(lái)判別，大小與工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度B，線(xiàn)圈有效長(zhǎng)度L及電流強(qiáng)度I成正比.

圖1 電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖

電磁感應(yīng)力F為：

(1)

式中：B： 工作氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，(GS)；L： 線(xiàn)圈有效長(zhǎng)度， (cm)；I： 通過(guò)線(xiàn)圈的有效電流，(A)；g：重力加速度，(9.8 m/s2).

從(1)式可以看出：電磁感應(yīng)力的大小與三者均成正比，其中線(xiàn)圈的有效長(zhǎng)度L和通過(guò)線(xiàn)圈有效電流I都是動(dòng)圈確定的參數(shù)，且受到結(jié)構(gòu)的限制，所以精準(zhǔn)確定動(dòng)圈線(xiàn)圈的有效長(zhǎng)度和截面的大小至關(guān)重要.

2 電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)圈與空氣彈簧支承系統(tǒng)的諧振頻率

這部分的作用是把電磁能轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)的機(jī)械能，為試件提供要求的振動(dòng)源，所以首先要求是要高效、體輕、工作頻帶寬、以及單位機(jī)械功能所需要的功率小等良好性能.而這些均與動(dòng)圈和空氣彈簧支承系統(tǒng)有密切的關(guān)系.

2.1 可動(dòng)系統(tǒng)(動(dòng)圈總成)諧振頻率的計(jì)算

如圖2所示，電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈是由(1)線(xiàn)圈、(2)骨架等構(gòu)件組成；而骨架則是由圓筒體、筋板、圓臺(tái)等元素組成一個(gè)所謂連續(xù)系統(tǒng)的構(gòu)件，其諧振頻率的計(jì)算已有較為成熟的計(jì)算方法.而要得到實(shí)際要求的諧振頻率，一般在生產(chǎn)中，往往是計(jì)算、制造出樣機(jī)、測(cè)試交替進(jìn)行，看動(dòng)圈工作時(shí)的諧振頻率是否高于頻帶上限頻率.反之，則在保持動(dòng)圈質(zhì)量不變的條件下，適當(dāng)加厚影響動(dòng)圈剛度的筋板、或增加筋板數(shù)、或適當(dāng)減小動(dòng)圈的高度，使動(dòng)圈骨架的高度H1與直徑D之比為0.93左右，最后確定一個(gè)最佳的結(jié)構(gòu)尺寸.可動(dòng)系統(tǒng)(即動(dòng)圈總成)的剛度是由動(dòng)圈骨架的剛度K1和線(xiàn)圈與骨架粘貼影響而造成的彈簧剛度K2串聯(lián)后而成形的剛度.

2.1.1 動(dòng)圈骨架剛度K1的表達(dá)

從圖2可知，可以把它看成是動(dòng)圈骨架筋板的拉壓剛度和彎曲剛度串聯(lián)而成.這樣的計(jì)算是比較簡(jiǎn)單的.

圖2 動(dòng)圈結(jié)構(gòu)圖

筋板的拉壓剛度K1.1為：

(2)

筋板的彎曲剛度K1.2為：

(3)

則動(dòng)圈骨架的剛度K1為：

(4)

式中：

E1：動(dòng)圈骨架材料的楊氏模量，對(duì)鋁合金材料其值為：7.0×105(kg/cm2)；

t： 動(dòng)圈骨架筋板的厚度，(cm)；D： 動(dòng)圈骨架的外徑，(cm)；

H1： 動(dòng)圈骨架的高度，(cm)；A：動(dòng)圈骨架筋板數(shù)系數(shù).

2.1.2 不銹鋼網(wǎng)孔薄板和線(xiàn)圈與骨架粘貼影響而造成的彈簧剛度K2的表達(dá)式

線(xiàn)圈與骨架的聯(lián)接是分別在線(xiàn)圈內(nèi)外圓柱表面分別各粘貼一片不銹鋼網(wǎng)孔薄板，而后一 起緊密粘貼在動(dòng)圈骨架聯(lián)接環(huán)下端.其機(jī)械等效系統(tǒng)如圖3所示.由于不銹鋼網(wǎng)孔薄板影響而造成的彈簧剛度K2的表達(dá)式為：

(5)

式中：

Dcp：不銹鋼網(wǎng)孔薄板的平均直徑，( cm)；

t1：不銹鋼網(wǎng)孔薄板厚度×2 ，(cm )；

H2：不銹鋼網(wǎng)孔薄板的高度，(cm)；

E2：不銹鋼網(wǎng)孔薄板的軸向彈性模量，

其值為：E2=2.06×106(kg/cm2).

圖3 動(dòng)圈的機(jī)械等效系統(tǒng)圖

2.1.3 可動(dòng)系統(tǒng)(動(dòng)圈總成)上限諧振頻率fn上計(jì)算表達(dá)式

(6)

式中各符號(hào)的含義如圖3和上面所述.

為保證電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)要求的頻率特性，計(jì)算得到的可動(dòng)系統(tǒng)上限諧振頻率必須比要求的工作頻率上限高出1.5倍以上.

2.2 空氣彈簧支承系統(tǒng)的諧振頻率的計(jì)算

電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)工作頻率下限一般要求是在5 Hz.所以支承彈簧K彈值就決定了電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)體系統(tǒng)的最重要參數(shù)-下限諧振頻率fn下，故支承彈簧為電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的基本要素和重要元件之一.

在諸多種彈簧中，空氣彈簧由于K彈值小，因而可使電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)體系統(tǒng)的下限諧振頻率fn下可設(shè)計(jì)得比較低，這樣，可使振動(dòng)臺(tái)工作頻率下限較低；此外，當(dāng)振動(dòng)體系統(tǒng)的質(zhì)量改變而使振動(dòng)體系統(tǒng)中的工作臺(tái)面偏離設(shè)計(jì)的靜平衡位置時(shí)，可向氣室充氣或放氣，很方便的將振動(dòng)體系統(tǒng)中的工作臺(tái)面升降，將其調(diào)節(jié)到預(yù)定的位置.其它諸如沒(méi)有金屬接觸、摩擦而帶來(lái)的各種缺陷等等.

2.2.1 振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)下限諧振頻率fn下的表達(dá)式

(7)

式中：K彈：空氣彈簧剛度，(kg/cm )；g：重力加速度，( 981 cm/s2)；W：振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)體系統(tǒng)(動(dòng)圈總成)的質(zhì)量，(kg).

2.2.2 空氣彈簧結(jié)構(gòu)尺寸及工作原理

圖4為支承空氣彈簧結(jié)構(gòu)尺寸圖，主要由四大件，即(1)氣室、(2)皮囊、(3)活塞和(4)導(dǎo)向輪等組成.活塞與動(dòng)圈骨架緊固聯(lián)接.當(dāng)振動(dòng)臺(tái)的振動(dòng)體系統(tǒng)工作臺(tái)面垂直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，與其固接的活塞就壓縮密閉于氣室中的空氣，同時(shí)整個(gè)氣簧結(jié)構(gòu)對(duì)活塞產(chǎn)生一個(gè)向上的反力，這就是空氣彈簧.

圖4 空氣彈簧支承結(jié)構(gòu)圖

2.2.3 空氣彈簧剛度K彈的表達(dá)式

我們可以在機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)中找到對(duì)于多曲囊式空氣彈簧軸向剛度的計(jì)算式為：

(8)

P：空氣彈簧的內(nèi)壓力，(kg/cm2)；Pa：大氣壓力，(kg/cm2)；

V：空氣彈簧有效體積，(cm3)；A∶承受作用力的有效面積，(cm2)；

ra：空氣指數(shù)，一般動(dòng)態(tài)過(guò)程，其值為：1

(9)

分析彈簧剛度K彈值表達(dá)式中有關(guān)各項(xiàng)參數(shù)可知：在其它參數(shù)不變時(shí)，適當(dāng)減少活塞的直徑，可有效降低彈簧剛度K彈值.

3 動(dòng)圈在恒定磁場(chǎng)中的振動(dòng)力學(xué)模型

電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈的線(xiàn)圈一般采用高強(qiáng)度漆包導(dǎo)線(xiàn)分幾層繞制而成，分別用0.3 mm不銹鋼網(wǎng)孔薄板緊密粘貼在其內(nèi)外徑圓柱表面上，并用環(huán)氧樹(shù)脂將其緊密粘貼固定在動(dòng)圈骨架上.此外，環(huán)氧樹(shù)脂還能起到加強(qiáng)線(xiàn)圈電氣絕緣性能的作用；同時(shí)線(xiàn)圈的電阻、電感等參數(shù)還直接影響到電動(dòng)振臺(tái)的輸入阻抗、振動(dòng)體系統(tǒng)的上限頻率等.

3.1 振動(dòng)力學(xué)模型

當(dāng)動(dòng)圈中的線(xiàn)圈輸入交變電流時(shí)，動(dòng)圈就會(huì)在恒定磁場(chǎng)中作往復(fù)振動(dòng)，這樣就可以得到動(dòng)圈在恒定磁場(chǎng)中的振動(dòng)力學(xué)模型，如圖5所示.其系統(tǒng)振動(dòng)的微分方程為：

圖5 動(dòng)圈振動(dòng)力學(xué)模型

(10)

式中和圖中符號(hào)含義為：

B：工作氣隙中均勻恒定磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度(GS)

c：支承彈簧的阻尼系數(shù)(包括空氣阻尼等)(kg·s/cm)；

Ld：動(dòng)圈及輸出變壓器的電感(包括外接電感)，(H)；

Rd：動(dòng)圈及輸出變壓器的直流電阻(包括外接電阻)(Ω).

(11)

則(10)式變?yōu)椋?/p>

(12)

故求得Z為：

解之，得：

(13)

這樣求得Z為：

(14)

式中：

(15)

圖6 機(jī)械阻抗的等效電路圖

3.2 動(dòng)圈電感Ld的表達(dá)式

嚴(yán)格的計(jì)算動(dòng)圈的電感是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題.當(dāng)磁通在不飽和的情況下，通?？梢院雎源配撝械拇抛瑁@時(shí)動(dòng)圈的電感便是一個(gè)不隨輸入動(dòng)圈線(xiàn)圈電流大小而變化的常數(shù).按電感的定義，我們就可以得到動(dòng)圈的電感Ld的表達(dá)式為：

當(dāng)D1?δ時(shí)，便可近似地得到：

(16)

式中：

δ：磁路系統(tǒng)中工作隙的寬度，(cm )；D1：中心磁極的外徑， ( cm)；

hp：磁路系統(tǒng)中工作氣隙的高度，(cm )；n：動(dòng)圈線(xiàn)圈的匝數(shù)；

h：動(dòng)圈線(xiàn)圈的高度，( cm).

3.3 動(dòng)圈線(xiàn)圈電阻Rd的表達(dá)式

動(dòng)圈線(xiàn)圈的電阻Rd的表達(dá)式為：

(17)

式中：ρ：導(dǎo)線(xiàn)的電阻率，(對(duì)銅導(dǎo)線(xiàn))(0.0176 Ω·mm2/m)；q：導(dǎo)線(xiàn)截面積，(mm2)

4 短路環(huán)的設(shè)計(jì)

短路環(huán)是用高導(dǎo)電率銅制成的薄壁型圓筒體；分別貼合在由中心磁極外徑與磁環(huán)體內(nèi)孔形成工作氣隙的內(nèi)外兩側(cè).所以短路環(huán)與動(dòng)圈十分接近，若不計(jì)漏磁通，那么輸入動(dòng)圈的電流產(chǎn)生的磁通φd及短路環(huán)產(chǎn)生的磁通φT都同時(shí)鍵鏈著動(dòng)圈和短路環(huán)，如圖1所示.從(13)式我們進(jìn)一步可以得知，動(dòng)圈阻抗在低頻時(shí)，主要是電阻性的，而隨著工作頻率的升高會(huì)急趨升高.這樣，當(dāng)功率一定時(shí)，隨著頻率的升高，振動(dòng)臺(tái)的加速度會(huì)急趨下降，以致于影響工作，所以要從電氣特性上延伸其工作范圍，就一定要設(shè)法降低動(dòng)圈的輸入阻抗.而短路環(huán)正好起到了改變動(dòng)圈的電阻抗的重要作用.

4.1 短路環(huán)對(duì)動(dòng)圈輸入阻抗的影響

當(dāng)動(dòng)圈輸入交變電流后，帶有短路環(huán)的工作氣隙就構(gòu)成一個(gè)類(lèi)似于筒形變壓器，其等效電路如圖7所示.

圖7 動(dòng)圈與短路環(huán)耦合等效電路圖

根據(jù)變壓器作用原理，由基爾霍夫定理，可以得到它們的運(yùn)動(dòng)微分方程式為：

(18)

圖中和式中符號(hào)含義為：

RT-短路環(huán)的直流電阻， (Ω)；LT-短路環(huán)的自感， (H)；

MTd-動(dòng)圈與短路環(huán)的互感， (H)

設(shè)E=Emejωt，i=Imejωt，iT=ITejωt，代入(18)式，則有：

解之，得到：

(19)

故有短路環(huán)后，動(dòng)圈阻抗Z為：

(20)

將(15)式代入(20)式，并經(jīng)適當(dāng)整理后，可得：

(21)

(21)式就是在有短路環(huán)的工作氣隙中動(dòng)圈運(yùn)動(dòng)時(shí)，阻抗量值的具體計(jì)算式.

從(20)式動(dòng)圈阻抗Z值還可以寫(xiě)成：

(22)

(23)

(24)

由(23)式可知，當(dāng)無(wú)短路環(huán)時(shí)，即η=0，把它代入(24)式，得到：

Z=R0+jωL0

(25)

而當(dāng)采用短路環(huán)環(huán)，并令η→1，代入(24)式，則又可得到：

(26)

由此可見(jiàn)，在短路環(huán)與動(dòng)圈線(xiàn)圈有足夠強(qiáng)的感應(yīng)耦合的情況下，短路環(huán)能在寬頻率范圍內(nèi)顯著地減小總阻抗.這種補(bǔ)償?shù)姆椒?，?shí)際上是利用了線(xiàn)圈的互感來(lái)抵消自感的原理，從而使動(dòng)圈高頻電阻抗特性大大的得到改善，降低了功率放大器的容量和動(dòng)圈的溫升.

采用短路環(huán)，由此而使工作氣隙寬度加寬，因而會(huì)使工作氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度下降，從而導(dǎo)致推力下降；或增加激磁線(xiàn)圈的容量，這樣，又導(dǎo)至磁路體體積的增大.另外短路環(huán)使有功電阻增大，會(huì)使短路環(huán)、中心磁極和磁環(huán)體發(fā)熱，故恰當(dāng)?shù)剡x用短路環(huán)的材料、尺寸和合適的制造質(zhì)量，就甚為重要.

4.2 短路環(huán)電阻RT計(jì)算表達(dá)式

為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假定短路環(huán)中的電流是均勻分布的.當(dāng)頻率不太高，而振幅又較大時(shí)，我們可以求得短路環(huán)的電阻RT為：

(27)

式中：D1：短路環(huán)的內(nèi)徑(或中心磁極直徑)，(mm)；DT：短路環(huán)的外徑，(mm)；

hT：短路環(huán)的高度；(mm)；ρ：短路環(huán)材料的電阻率，(Ω·mm2/m)，銅為：ρ=0.0176 .

4.3 短路環(huán)電感計(jì)算表達(dá)式

嚴(yán)格地計(jì)算短路環(huán)的電感是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題.當(dāng)磁路中的磁通在不飽和的情況下，通?？梢院雎源配撝械拇抛?，這時(shí)短路環(huán)中的電感便是一個(gè)不變的常數(shù)，這時(shí)短路環(huán)的全磁通φT為：

從而得出短路環(huán)的電感LT為：

(28)

式中：δ：工作氣隙的寬度，(cm)；hp：工作氣隙的高度，(cm)；

hT：短路環(huán)的高度，(cm)；μ0：空氣磁導(dǎo)率系數(shù)，μ0=0.4π×10-8(H/cm )；

4.4 短路環(huán)與動(dòng)圈互感MTd計(jì)算表達(dá)式

短路環(huán)與動(dòng)圈之間的互感可以由短路環(huán)中的電流iT所建立的磁通鍵鏈于動(dòng)圈的全磁通來(lái)求得.而鍵鏈于動(dòng)圈的全磁通φTd為：

當(dāng)Dcp?δ時(shí)，則有：

從而得到短路環(huán)與動(dòng)圈之間的互感MTd為：

(29)

式中：h：動(dòng)圈線(xiàn)圈的高度，(cm).n：動(dòng)圈線(xiàn)圈的匝數(shù).其它符號(hào)的含義及單位如前所述.

前面論述的這些參數(shù)，關(guān)系著電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)性能的優(yōu)與劣，工作頻率范圍寬與窄；而動(dòng)圈輸入阻抗計(jì)算是否準(zhǔn)確至關(guān)重要，電氣功率放大器就是根據(jù)這一參數(shù)而設(shè)計(jì)計(jì)算確定功率放大器各個(gè)相關(guān)的參數(shù)；所以它關(guān)系著機(jī)械部分與電氣部分功率放大器能否相匹配的問(wèn)題，也就是說(shuō)該電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)能否正常工作的問(wèn)題.

5 應(yīng)用舉例

已知某電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)與設(shè)計(jì)計(jì)算有關(guān)的主要性能技術(shù)參數(shù)為：①最大正弦激振力：29400 N；②額定頻率范圍：5～2500 Hz；③掃頻范圍：5～2500 Hz；④空載額定位移：(峰-峰值)51 ；⑤額定加速度：850 m/sec2；⑥額定負(fù)載：500 kg；⑦工作臺(tái)面尺寸：φ320 mm ，等等.要求設(shè)計(jì)計(jì)算：①振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)體系統(tǒng)上、下限諧振頻率；②動(dòng)圈的輸入阻抗等.這些參數(shù)的確定是需要經(jīng)過(guò)多次的設(shè)定和計(jì)算，最后才能得到最佳的組合參數(shù).

5.1 動(dòng)圈基本參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算

5.1.1 設(shè)計(jì)并確定動(dòng)圈的線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)相關(guān)參數(shù)

(1)設(shè)定工作氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=16000 GS，工作氣隙的高度hp=126 mm；

5.1.2 計(jì)算動(dòng)圈骨架的剛度

按圖2所示，則有：D0=320 mm，動(dòng)圈的外徑，D=1.25D0=1.25×320=400 mm，其中：1.25為動(dòng)圈骨架下端直徑(也是線(xiàn)圈直徑)與工作臺(tái)面直徑之比，是經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù).初設(shè)定動(dòng)圈骨架高度為：H1=350 mm ；筋扳厚度t=12 mm .骨架的材料為ZL302鋁合金，其楊氏模量為：E=7.0×105kg/cm2.則

5.1.3 計(jì)算不銹鋼網(wǎng)孔薄板結(jié)和線(xiàn)圈與骨架粘貼影響而造成的彈簧剛度K2

5.1.4 計(jì)算振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)的上限諧振頻率fn上

(1)計(jì)算幾個(gè)相關(guān)的參數(shù)

工作臺(tái)面的質(zhì)量M1，M1=5.25 (kg )；聯(lián)接環(huán)的質(zhì)量M2，M2=2.69 ( kg)

線(xiàn)圈的質(zhì)量M3，M3=10.72 (kg )；筋板的質(zhì)量M01，M01=12.56 ( kg)

(2) 計(jì)算振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)上限頻率fn上

5.2 計(jì)算振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)下限諧振頻率

5.2.1 振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)(動(dòng)圈總成)的質(zhì)量

振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)(動(dòng)圈總成)的質(zhì)量由骨架、線(xiàn)圈、臺(tái)面螺套以及其它輔助件等質(zhì)量的總和，即：

W=W1+W2+W稿=20.5+11.76+1.94=34.2

5.2.2 計(jì)算空氣彈簧支承的彈剛度K彈

如圖3所示，設(shè)定支承空氣彈簧結(jié)構(gòu)尺寸的數(shù)值.

(1) 計(jì)算皮囊形狀系數(shù)α

(2)計(jì)算氣壓承受平面的面積A

(3) 計(jì)算空氣彈簧氣室容積V

(4)計(jì)算支承空氣彈簧的彈簧剛度K彈

5.2.3 計(jì)算振動(dòng)臺(tái)可動(dòng)系統(tǒng)下限諧振頻率fn下

5.3 計(jì)算動(dòng)圈的阻抗Z

(1)計(jì)算動(dòng)圈的電感Ld與線(xiàn)圈導(dǎo)線(xiàn)直流電阻力Rd

(2)計(jì)算短路環(huán)的電感LT與直流電阻RT

(3)計(jì)算短路環(huán)與動(dòng)圈互感MTd

(4)按式(25)計(jì)算數(shù)個(gè)頻率點(diǎn)的阻抗Z的數(shù)值

表1 阻抗計(jì)算值

上面設(shè)計(jì)計(jì)算的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)的參數(shù)，在動(dòng)圈與磁路鍵鏈以后，我們對(duì)整機(jī)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行了測(cè)試， 檢測(cè)的結(jié)果為：最大正弦激振力為29550N；最大加速度為860m/s2；振動(dòng)位移幅值為(峰-峰值)51mm.并同時(shí)進(jìn)行了掃頻試驗(yàn)檢測(cè)，從電頻記錄議畫(huà)出其工作頻率段5～2500Hz加速度-頻率特性曲線(xiàn)，如圖8所示.

并且與計(jì)算各個(gè)頻率點(diǎn)的阻抗值繪制成的阻抗-頻率特性曲線(xiàn)基本相吻合.

圖8 空載加速度—頻率曲線(xiàn)圖

[1] 張維屏.機(jī)械振動(dòng)學(xué)[M].冶金工業(yè)出版社，1983.

[2] 谷口修.振動(dòng)工程大全[日][M].尹傳家譯，機(jī)械工業(yè)出版社，1986.

[3] 秦曾煌.電工學(xué)[M].高等教育出版社，1964.

Design & Calculation of Basic Parameters of Electrodynamic Vibrators

ZOU Zhen-xing

(Suzhou Testing Instrument Co.，LTD , Suzhou 215021, China)

This article describes the structure and the working principle of electrodynamic vibrators.and proposes the design and calculation of basic parameters of electrodynamic vibrators, the system natural frequency, the machining impedance, the short circuit ring affecting machining impedance of moving circle on coupling of machine and electron and so on. The calculation formula is given.

working principle;system natural frequency;machining impedance;short circuit ring;calculating formula

2014-10-08

鄒振興(1940-) ,男,高級(jí)工程師,研究方向:電動(dòng)振動(dòng)及設(shè)計(jì).

TH534+.2

B

1671-119X(2015)02-0027-07