一种平衡往复运动物体离心力的方法技术

本发明专利技术公开了一种平衡往复运动物体离心力的方法，包括以下步骤：S1、将振动台的运动部件置于离心场中；其中，所述运动部件包括骨架、驱动线圈和直流线圈，且所述驱动线圈和所述直流线圈均绕设在所述骨架的同一端；S2、采集离心机的转速ω；S3、根据离心机的转速ω向所述直流线圈内通入电流I，以使所述直流线圈的安培力和所述运动部件受到的离心力相等，即

A Method of Balancing the Centrifugal Force of Reciprocating Objects

【技术实现步骤摘要】
一种平衡往复运动物体离心力的方法
本专利技术涉及力学环境领域，具体涉及一种平衡往复运动物体离心力的方法。
技术介绍
离心振动设备是一种对大型产品的整机或零部件的可靠性进行试验的力学环境试验设备，其主要应用于航空等领域。此外，也可以应用于水利、建筑和地震等领域的结构动力学的特性研究。离心振动设备主要由离心机试验系统、振动台试验系统、辅助控制系统等组成。目前，电磁式振动台由于使用频率范围宽、波形失真度小已经成为了广泛使用的力学环境试验设备。如果将电磁振动台作为离心振动台设备中振动台系统的组成部分，将会大大提高离心振动台设备的综合技术指标性能。但是，当将电磁振动台置于离心场中时，电磁振动台中的弹性运动系统在离心场中沿垂直于旋转轴的方向做往复运动，随着离心场中转动角速度大小的变化，对应的运动部件所受到的离心力的大小也会不同。因而对运动部件往复运动的幅值产生干扰，影响了电磁振动台的正常工作。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种平衡往复运动物体离心力的方法，其能够减小离心力对运动部件往复运动幅值的干扰，保证电磁振动台的正常工作。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种平衡往复运动物体离心力的方法，包括以下步骤：S1、将振动台的运动部件置于离心场中；其中，所述运动部件包括骨架、驱动线圈和直流线圈，且所述驱动线圈和所述直流线圈均绕设在所述骨架的同一端；S2、采集离心机的转速ω；S3、根据离心机的转速ω向所述直流线圈内通入电流I，以使所述直流线圈的安培力和所述运动部件受到的离心力相等，即其中m为振动台活动部件质量，r为振动台运动部件质心到旋转轴的垂直距离，ω为离心场角速度，B为磁场强度，L为直流线圈长度。进一步的，步骤S3中，利用修正系数μ修正通入所述直流线圈内的电流I，以得到修正后电流I′，即进一步的，所述修正系数μ的获得包括以下步骤：T1、向所述振动台的励磁线圈内通入电流，以建立环形气隙的磁场；T2、启动离心机，并使其以固定的角速度ω0旋转；T3、向所述直流线圈内通入电流，并不断调整电流值，直至所述运动部件运动到预设零位S0，并记录对应的电流值IS0；T4、切断所述直流线圈的供电并关闭离心机，向所述驱动线圈内通入电流，以驱动所述运动部件运动，直至所述运动部件运动到第一位置S1；T5、启动离心机使其以相同的角速度ω0旋转，向所述直流线圈内通入电流，并使所述运动部件运动到所述第一位置S1，记录对应的电流值IS1；T6、重复上述步骤T4-T5，直至记录到第P个位置Sp对应的电流值ISP，其中，Sp为所述运动部件单侧位移的峰值；T7、反方向重复上述步骤T4-T6；T8、根据多组位移幅值SP和对应的电流值ISP计算修正系数μp，即进一步的，步骤T8还包括以下步骤：T81、按照位移幅值SP和对应的修正系数μp计算对应的函数关系，即μ＝f(sp)；T82、根据位移幅值SP和函数关系μ＝f(sp)，实时输入对应的修正系数μ，以动态平衡所述运动部件的离心力。进一步的，在步骤T81之前还包括步骤T80，T80、重复上述步骤T4-T7，以取得任一位移幅值SP对应的多组所述修正系数μp，并对上述多组μp求平均数，以获得所述修正系数μ的平均值。进一步的，在步骤T1之前还包括步骤T0，T0、在离心场中设置第一位移传感器和第二位移传感器，所述第一位移传感器和所述第二位移传感器均与所述运动部件的中心对齐，以便于确定预设零位S0。进一步的，步骤T5包括以下步骤：T51、启动离心机并使得离心机以相同的角速度ω0旋转；T52、所述振动台上设置有第一限位件，当离心机角速度ω达到上述固定值ω0时，所述运动部件与所述第一限位件接触；T53、向所述直流线圈内通入电流，直至所述运动部件运动到第一位置S1，记录对应的电流值IS1。进一步的，在步骤S1中，所述运动部件的轴向与其绕设的中心轴垂直设置，且所述骨架远离所述驱动线圈的端部朝向所述中心轴设置。进一步的，在步骤T6中，所述振动台上设置有第二限位件，以限制所述运动部件单侧位移的峰值。进一步的，所述直流线圈和所述驱动线圈共用同一线圈。本专利技术的有益效果：根据离心场的转速向直流线圈的内部通入电流后，直流线圈会产生安培力，并且上述安培力与将运动部件置于离心场中所受的离心力相等，以减小离心力对运动部件往复运动的影响，从而保证振动台的正常工作。附图说明图1是本专利技术中振动台的剖视图；图2是本专利技术中振动台正常工作的结构简图；图3是本专利技术中振动台在离心场中的振动简图；图4是运动部件的结构示意图；图5是运动部件的原理图。其中，1、振动台；11、第一限位件；12、第二限位件；2、运动部件；21、骨架；22、驱动线圈；23、直流线圈；31、第一位移传感器；32、第二位移传感器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。参照图1-图5所示，本专利技术的一种平衡往复运动物体离心力的方法的一实施例，包括以下步骤：S1、将振动台1的运动部件2置于离心场中，同时本实施例中的振动台1为电磁振动台1。参照图2和图3，振动台1包括运动部件2和弹性运动系统，弹性运动系统设置在振动台1的内部，同时可将运动部件2和弹性运动系统简化为结构简图。当将振动台1置于离心场中时，相应的运动部件2和弹性运动系统也置于离心场中，因而运动部件2和弹性运动系统会在离心场中沿垂直于离心机的中心轴的方向做往复运动。参照图2和图3，当运动部件2和弹性运动系统在离心场中做往复运动时，随着离心场中转动角速度大小的不同，运动部件2所受的离心力的大小也不同(如公式1所示)。由于受到运动部件2离心力的作用，弹性运动系统将会被该离心力压缩，直至达到新的平衡点，即弹性恢复力和所受到的离心力平衡。而由于弹性运动系统在新的平衡位置时已被压缩(如公式2所示)，故其在离心场中能保证的往复运动的工作位移小于无离心场时的工作位移。由于受到运动部件2的离心力的影响，不但改变了运动部件2往复运动的中心平衡位置，而且还减小了其正常工作时往复运动的位移。公式1和公式2如下所示：F1＝-mrω2(1)m——电磁式振动台活动部件质量；r——离心场环境中，电磁式振动台运动部件质心到旋转轴心的距离；ω——离心机旋转的角速度F1＝-kx(2)k—弹簧刚度x—位移变化量。当运动部件2在离心场中做往复运动时，由于受到离心力的作用，运动部件2会逐渐偏离中心位置，向与离心力方向一致的方向运动，直至到达新的平衡点；甚至有可能被压死而不再往复运动，因而减小了运动部件2的位移幅值。参照图4，运动部件2包括骨架21、驱动线圈22和直流线圈23，驱动线圈22和直流线圈23均绕设在骨架21的同一端部。因为振动台1的运动部件2通常设置在一个环形的恒定磁场中，当向驱动线圈22中通入电流后即可产生激振力，使得运动部件2进行往复运动。当向直流线圈23中通入电流后即可产生安培力，能够驱动运动部件2运动。当将运动部件2置于离心场中时，运动部件2的轴向与其绕设的中心轴垂直设置，且骨架21远离驱动线圈22的端部朝向中心轴设置。此外，驱动线圈22和直流线圈23可以分别独立设置，同时也可以共用同一线圈。平衡往复运动物体离心力的方法还包括步骤S2：采集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种平衡往复运动物体离心力的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将振动台的运动部件置于离心场中；其中，所述运动部件包括骨架、驱动线圈和直流线圈，且所述驱动线圈和所述直流线圈均绕设在所述骨架的同一端；S2、采集离心机的转速ω；S3、根据离心机的转速ω向所述直流线圈内通入电流I，以使所述直流线圈的安培力和所述运动部件受到的离心力相等，即

【技术特征摘要】
1.一种平衡往复运动物体离心力的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将振动台的运动部件置于离心场中；其中，所述运动部件包括骨架、驱动线圈和直流线圈，且所述驱动线圈和所述直流线圈均绕设在所述骨架的同一端；S2、采集离心机的转速ω；S3、根据离心机的转速ω向所述直流线圈内通入电流I，以使所述直流线圈的安培力和所述运动部件受到的离心力相等，即其中m为振动台活动部件质量，r为振动台运动部件质心到旋转轴的垂直距离，ω为离心场角速度，B为磁场强度，L为直流线圈长度。2.如权利要求1所述的平衡往复运动物体离心力的方法，其特征在于，步骤S3中，利用修正系数μ修正通入所述直流线圈内的电流I，以得到修正后电流I′，即3.如权利要求2所述的平衡往复运动物体离心力的方法，其特征在于，所述修正系数μ的获得包括以下步骤：T1、向所述振动台的励磁线圈内通入电流，以建立环形气隙的磁场；T2、启动离心机，并使其以固定的角速度ω0旋转；T3、向所述直流线圈内通入电流，并不断调整电流值，直至所述运动部件运动到预设零位S0，并记录对应的电流值IS0；T4、切断所述直流线圈的供电并关闭离心机，向所述驱动线圈内通入电流，以驱动所述运动部件运动，直至所述运动部件运动到第一位置S1；T5、启动离心机使其以相同的角速度ω0旋转，向所述直流线圈内通入电流，并使所述运动部件运动到所述第一位置S1，记录对应的电流值IS1；T6、重复上述步骤T4-T5，直至记录到第P个位置Sp对应的电流值ISP，其中，Sp为所述运动部件单侧位移的峰值；T7、反方向重复上述步骤T4-T6；T8、根据多组位移幅值SP和对应的电流值ISP计算修正系数μp，即4.如权利要求3所述的平衡往复运动物体离心力的方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽娟，仝宁可，周益林，
申请(专利权)人：苏州东菱振动试验仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32