[其他]电磁涡流激振疲劳试验器及其设计

说明书

本发明属机械技术领域。

据“发动机强度振动测试技术”（北航宋兆泓等编，1981年国防工业出版社）一书介绍，叶片疲劳试验器激振系统主要有气体脉冲激振器和梁式振动台。前者噪音大，试验间可高达150db;后者高阶高频能力差，消耗功率大，设备复杂，成本高。

据美国ASME    69-Vib-59报导，涡流激振也是一种激振手段，但只有一张草图，没有任何技术资料，查阅英、美等国专利文献，均未查到有关专利。

本发明的目的在于根据电磁涡流激振原理，研制噪音小，高阶高频疲劳性能好，能源消耗低，结构简单，适用于低电阻率材料的新型疲劳试验器。

基本原理，根据电磁理论，交变磁通穿过导电体时，在导体内即产生感应电涡流，若恰当地设置恒磁场，则导体将受到电磁力的作用而产生振动。

电涡流激振力 F₂＝0.102×10^-7BIL＝A₂sinωt

根据电磁场理论，磁铁在交变磁场中受到电磁推挽力作用而振动。电磁推挽激振力F₁＝8.16×10^-8(SBo)/(μo) Bac＝A₁sin（ωt+ (π)/2 ）

两力同时作用于试件：

F＝F₁+F₂＝Ae^{i（ωt+φ）}

电磁涡流激振疲劳试验器没有运动部份，主要由底座（1），激磁线圈（2），C型铁芯（3），永磁体（4）等组成，形成一对交、直流磁路。交流磁路系统中包含串联电容谐振箱，激磁线圈应设置多个抽头。直流磁路系统中包含有夹具和试件的磁路系统。

电磁涡流激振的效果主要取决于电涡流场的分布，交、直流磁场的配置，试验器与功放的阻抗匹配，直流磁路系统的设计，激磁电路中谐振点的选择等。

组合方式：永磁体与涡流感应头（C型铁芯）之间的间隙尺寸a是结构组合的关键，最佳间隙应在10～30mm之间。

依据试件的固有频率，在试验器与功放的阻抗匹配共同工作线上选择相应的激磁线圈匝数，调节串联电容，使激磁电路发生谐振。

本发明具有以下优点：

1.激振力直接作用于试件，能量利用率高，功率消耗低，只有几十到250瓦。

2.疲劳工作频带宽，高频特性好。已做的疲劳频带为140～3172Hz。

3.激振力作用点可以任意调节，高阶疲劳试验能力强。

4.噪音低（试验器本身噪音不大于70db）。

5.结构简单，紧凑，使用、维护方便。

适用于低电阻率材料的振动疲劳试验，特别适用于叶片振动疲劳试验。本发明有一示意图。

永磁体（4）与C型铁芯（3）连成一体，形成电涡流激振的恒磁路，其间隙尺寸a是关键，应严格控制，以使得较大的恒磁感应强度区域与较大的电涡流密度区域相重合。在夹具上套以直流励磁线圈使试件磁化，形成电磁推挽力的直流磁路。