激振器的骨架线圈结构特性研究.pdf

9 首届江苏省固体力学专业委员会学术年会连云港2005 激振器的骨架一线圈结构特性研究 陈孙水。纪国宜 (南京航空航天大学振动工程研究所．南京210018) E-mail：chen-sun-shui@sohu．com 摘要本文首先建立了激振器可动系统空载时的计算模型，通过分析得知影响激振器使用频率范围的关键 环节是骨架_线圈结构，然后对骨架一线圈结构进行优化。用MSC／Nastraa软件建立其有限元模型。分析它 的特性；最后通过模态试验来验证。 关键词建模仿真，模态试验，MSC,rNastr趾 引言 近年来，振动试验技术已在许多领域，诸如汽车、电力、建筑、电子、机床、造船等工 业领域中得到了广泛的应用。激振系统是振动试验不可或缺的重要组成部分，激振器是一种 把电能转化为机械能的换能器，它的功用是产生所需形式和大小的激振力，并施加于被试机 械或结构。振动试验时．根据被试物的特性，必须要求有与之相适应的檄振频率为其激振． 这就要求激振器要具备足够宽的带宽，从而保证激振器的工作频率小于其第一阶弹性同有频 率。骨架一线圈结构是激振器可动系统的主要部件之一。骨架一线圈结构的第一阶弹性固有频 率影响激振器的使用频率范围，它决定了激振的最高使用频率，因此提高骨架一线圈结构的 第一阶弹性固有频率是拓宽激振器使用频率范围的关键环节。本文的主要工作是，在骨架一 线圈结构优化设计所得到的参数的基aⅢ上，利用MSC／Nastran软件进行骨架一线圈结构的建模 仿真，对其固有频率和振型特性进行分析：接着对骨架一线圈实物进行模态试验；比较计算 结果和试验结果。从而对模型进行修改。以达到骨架一线圈结构的第一阶弹性固有频率不小 于4800／／z。 1．永磁式激振器的工作原理 本文是对永磁式激振器的骨架一线圈结构进行研究。(图1)是永磁式激振器的原理图。 其由磁系统(铁芯、磁极板及永久磁铜)、可动系统(顶杆、骨架及线圈)、支承弹簧和壳体组 成。可动系统借助支承弹簧板与壳体相连。由磁钢、磁极板、铁芯及壳体组成的磁系统，形 成磁回路，在空气隙中形成一个强大的磁场，磁感应强度为B。交流信号电流经功率放大 器供给线圈交变电流，，根据磁场对通电导线的作用原理，得电磁感应力F，方向由左手 定则来判别，大小与磁感应强度曰，线圈有效长度三、电流，成正比，即 F=BLI (1) 式中：B——磁感应强度 三——钱圈有效长度 ，——通过线圈的电流强度 激振器的激振力F(忽略了可动系统的惯性力、弹性力及阻尼力)通过顶杆传给试件。 10 首届江苏省固体力学专业委员会学术年会连云港2005．9 通过改变信号源的波形，激振器能产生各种性质的力，如：周期力，瞬态力、随机力、以及 冲击力。 图l永磁式激振器结构原理图 2． 激振器空载时的计算模型 激振器空载时的计算模型可表示为两自由度振动系统，见(图2)。 。 = 扣 ^_)I h． ％P “) (b) 图2激振器空载时的计算模型 (图2)中m1为顶杆质量，％为骨架一线圈结构的质量，．i}。为骨架一线圈结构与顶杆 的刚度及二者之间的连接刚度，c。是骨架一线圈结构与顶杆问的阻尼系数，七，是支承弹簧 板的刚度，c，是可动系统和壳体问的阻尼系数。 当激振器工作在低频时，由于tt。·此时可认为顶杆与骨架一线圈结构完全为刚性， 、 亦即七。joo，