Вибродвигатели

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИБРОДВИГАТЕЛЕЙ

Со времени первой классификации вибродви гателей [15] появилось много конструкций и новых принципов, поэтому целесообразно уточнить и расши­рить ее.

Классификация основана на общей структурной схеме вибродвигателя (рис. 1.14). Генератор электрических колебаний 1 с несколькими выходами, отличающимися как по частоте, так и по фазе, подключен к управляющему устройству 2, осуществляющему соответственно с сигналом управления Я' (г, X, X) коммутацию и модуляцию электрического напряжения, поступа­ющего в электроды вибропреобразова­телей 3. Сигнал управления Я' может зависеть не только от времени, но и от координат и скоростей подвижного звена вибродвигателя

[*,] = [*, Y, Z, <рЯ1 <р„ Фі]г,

где X, Y, Z - перемещения подвиж­ного звена по направлениям коорди­натных осей; <рх, <ру, у, - повороты от­носительно тех же осей.

Вибропреобразователь трансформи­рует электрическое напряжение в по­ступательные или крутильные колеба­ния. Благодаря управляемой или неу­правляемой нелинейности 4 в зоне кон­такта колебания вибропреобразователей преобразуются в перемещения под­вижного звена 5. Показанные на рис. 1.14 обратные связи реализуются между: а) преобразователями 3 и генератором 1 - для стабилизации коле­баний при действии различных дестабилизирующих факторов: старения, износа, температурных воздействий и т. п.; б) преобразователями 3 и блоком управления 2 — при управлении по ускорению или силам в контакте; в) подвижным звеном 5 и блоком управления 2 — для стабилизации ско-
рости при позиционировании, для задания оптимальных законов движе­ния и т. п.

Разделим вибродвигатели на следующие группы:

1. По виду нелинейности (соответствующие однотипным динамическим моделям): а) вибродвигатели с косыми соударениями, б) с фрикционной ани­зотропностью контакта, в) волновые, г) с асимметрическими циклами коле­баний, д) с управляемой связью в зоне контакта, е) устройства с внешним моментом.

2. По виду движения: вращательного, поступательного (линейные вибро­двигатели) и сложного движения.

3. По режиму движения: а) безотрывочный, когда контакт между пре - бразователем и подвижным звеном не нарушается, б) контакт нарушается (включая ударные режимы, когда кратность ударов может быть и 5* 1), в) ре­жим сжимаемой воздушной пленки, резко снижающий момент или силу пе­ремещения.

Три режима движения характерны для вибродвигателей группы 1а, 16 и 1в. Режим сжимаемой воздушной подушки характеризуется наличием между вибропреобразователем и поверхностью подвижного звена сжимае­мой воздушной пленки толщиной до нескольких микрометров (аналогично случаю вибрационных подшипников со сдавливаемой воздушной пленкой). В данном случае замыкание контакта нарушается. В вибродвигателях 16

группы работоспособность сох­раняется в этом режиме. Это объясняется движением пленки с определенной скоростью в са­мом зазоре, увлекающей за со­бой перемещаемое тело. Такой режим движения может быть по­лезен, например, для привода свободной петли магнитных лент, так как исключается их износ ввиду отсутствия контакта с виб­ропреобразователем.

В случае нарушения контакта часто наблюдаются устойчивые и-кратные периодические удар­ные колебания, где и=1, 2, 3... (рис. 1.15). Режимы движения с п > 1 неоднократно наблюдались при экспериментальном исследо­вании, вплоть до п=8. Они не­желательны, так как снижают кпд двигателя.

4. По характеру движения: а) с непрерывным или колебательным движе­нием подвижного звена, б) шаговые, с регулируемой величиной и периодом повторения шага, в) старт-стопные.

5. По способу управления скоростью подвижного звена: а) с амплитуд­ной модуляцией колебаний, б) с частотной модуляцией колебаний, в) с фазо­
вой модуляцией колебаний, г) изменением параметров управляемой нелиней­ности.

6. По возможности изменения знака скорости: а) нереверсивные, б) ревер­сивные, когда реверс осуществляется изменением частоты, амплитуды или фазы питающего напряжения, в) реверсивные, когда реверс осуществляется изменением силы упругого натяга в зоне контакта.

7. По синхронизму движения: а) асинхронные, т. е. не обеспечивающие однозначной зависимости положения или скорости подвижного звена от па­раметров питания, б) синхронные. В частном случае синхронизм движения может быть обеспечен введением внешних синхронизирующих связей, напри­мер, магнитных.

8. По количеству степеней подвижности: а) одноподвижные, б) с числом степеней подвижности от 2 до.5, в) с числом степеней подвижности, равным 6 (реализуются путем использования материалов с управляемой реологией), г) с неограниченным числом степеней подвижности (с гибкими вибропреобра­зователями).

9. По наличию облачной связи: а) разомкнутые, б) замкнутые с обратной связью по положению, скорости, ускорению или силам, действующим в зо­не контакта.

10. По типу вибропреобразователя (рис. 1.16): а) пьезоэлектрические,

б) пьезомагнитные, в) электродинамические, г) электромагнитные, д) пневма­тические (применимы только автоколебательные пневматические вибровоз­будители большой частоты, в которых подвижное звено и колебательный эле­мент совпадают).

Наряду с основными можно рассматривать и ряд других признаков: число активных элементов в зоне контакта (с одним или двумя преобразова­телями), способ построения и стабилизации частоты или амплитуды генера­тора, наличие промежуточного звена между подвижным звеном и преобра­зователем и т. п. Несмотря на то, что конкретный’ тип вибродвигателя соче­тает в себе тот или иной набор признаков, некоторые их комбинации лишены физического смысла и не могут быть отнесены к реальному механизму.