Вибровозбудитель инерционного движителя

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет улучшить управляемость, уменьшить габариты и повысить надежность вибровозбудителей, используемых в инерционных движителях для направленного перемещения различных объектов за счет относительных колебаний дебалансов (Д) 2 и 3 и корпуса 1, на который действуют силы сопротивления внешней среды. Каждый Д 2 и 3 механически независимо соединен соответственно с одним из однотипных электродвигателей 7 и 8, которые связаны с источником 9 электроэнергии и между собой электрической связью формирователя 10 синхронно-импульсных токов переменного направления. При этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цепями к формирователю 10 токов встречно и последовательно. С корпусом 1 жестко связан узел 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращения Д 2 и 3. С формирователем 10 токов посредством выключателя 13 связан дроссель 12, служащий для повышения устойчивости работы вибровозбудителя при пуске. При работе вибровозбудителя формирование синхронно-импульсных токов переменного направления осуществляется поочередной разрядкой через силовые цепи электродвигателей 7 и 8 емкостных накопителей 16 и 17 энергии ускорения и замедления вращения Д 2 и 3 по сигналу датчиков 20 и 21 положения Д 2. Вращение Д 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на вибровозбудитель в противоположных направлениях. Это в свою очередь позволяет перемещаться объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трения об окружающую среду. Использование электрической связи Д 2 и 3 с источником 9 электроэнергии без применения громоздких рычажных и тяговых узлов, имеющихся в прототипе, обеспечивает компактность вибровозбудителя, повышение его безотказности, долговечности и управляемости. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„. 1513174 А 1 (504 РОЗб 300

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

УССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4377581/25-06 (22) 12.02.88 (46) 07.10.89. Бюл. № 37 (71) Институт проблем литья АН (72) П. В. Русаков (53) 621-868(088.8) (56) Авторское свидетельство ССС P № 347232, кл. В 62 D 57/02, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 939817, кл. F 03 G 3/00, 1980.

2 (54) ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ HHEPLIHOHНОГО ДВИЖИТЕЛЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет улучшить управляемость, уменьшить габариты и повысить надежность вибровозбудителей, используемых в инерционных движителях для направленного перемещения различных объектов за счет относительных колебаний дебалансов (Д) 2

1513174

15 и 3 корпуса 1, на который действуют силы сопротивления внешней среды. Каждый Д 2 и 3 механически независимо соединен соответственно с одним из однотипных электродвигателей 7 и 8, которые связаны с источником 9 электроэнергии и между собой электрической связью формирователя 10 синхронно-импульсных токов переменного направления. При этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цепями к формирователю 10 токов встречно и последовательно, С корпусом 1 жестко связан узел 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращения Д 2 и 3. С формирователем 10 токов посредством выключателя 13 связан дроссель 12, служащий для повышения устойчивости работы вибровозбудителя при пуске. При работе вибровозбудителя формирование синхронно-импульсных токов переменного направления осуществляется поИзобретение относится к машиностроению, а именно к вибровозбудителям, используемым в инерционных движителях для направленного перемещения различных объектов за счет относительных колебаний дебалансов и корпуса, на который действуют силы сопротивления внешней среды.

Целью изобретения является улучшение управляемости, у: еньшение габаритов и повышение надежности устройства, устойчивости стартовой раскачки и синхронизации антифазного вращения дебалансов.

На фиг. 1 представлен предлагаемый вибровозбудитель, осевой разрез; на фиг. 2— разрез А — А на фиг. 1; на фиг. 3 электрическая схема предлагаемого вибровозбудителя; на фиг. 4 — эквивалентная электрическая схема подключения электродвигателей дебалансов при их встречном вращении; на фиг. 5 — то же, при их вращении в одну сторону; на фиг. 6 циклограмма изменения,во времени t инерционного усилия F, возбуждаемого узлом стартовой раскачки; энергии Е и Е емкостных накопителей ускорения и замедления вращения дебалансов и угловой скорости в„последних в процессе работы предлагаемого вибровозбудителя.

Вибровозбудитель содержит круглый корпус 1 с двумя одинаковыми дебалансами

2 и 3, закрепленными на валах 4 и 5 соответственно, установленными в корпусе 1 на подшипниковых опорах 6. Каждый дебаланс 2 и 3 механически независимо соединен соосно своим валом 4 и 5 соответственно с одним из источников механической энергии в виде однотипных элек30

55 очередной разрядкой через силовые цепи электродвигателей 7 и 8 емкостных накопителей 16 и 17 энергии ускорения и замедления вращения Д 2 и 3 по сигналу датчиков 20 и 21 положения Д 2. Вращение Д 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на вибровозбудитель в противоположных направлениях. Это в свою очередь позволяет перемещаться объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трения об окружающую среду.

Использование электрической связи Д 2 и 3 с источником 9 электроэнергии без применения громоздких рычажных и тяговых узлов, имеющихся в прототипе, обеспечивает компактность вибровозбудителя, повышение его безотказности, долговечности и управляемости. 1 з. п. ф-лы, 6 ил. тродвигателей 7 и 8, имеющих одинаковые электромеханические характеристики. Элек тродвигатели 7 и 8 подключены к источнику 9 электрической энергии, причем дебалансы 2 и 3 связаны с источником 9 и между собой с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях с переменной скоростью в зависиI мости от угла их поворота относительно корлуса 1. Связь дебалансов 2 и 3 между собой и с источником 9 выполнена электрической в виде формирователя 10 синхронно-импульсных токов переменного направления, при этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цепями к формирователю 10 токов встречно и последовательно. Вибровозбудитель снабжен также жестко связанным с корпусом узлом 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращения дебалансов 2 и 3, а также дросселем 12, связанным с формирвателем 10 токов посредством выключателя 13, при этом индуктивность дросселя 12 по крайней мере на порядок больше суммарной индуктивности силовой цепи электродвигателей 7 и 8.

Формирователь 10 синхронно-импульсных токов (фиг. 3) состоит из подключенного своим силовым входом к источнику 9 электрической энергии полупроводникового регулятора 14 тока электродвигателей 7 и 8, на управляющие входы которого подключен задающий регулятор 15,и введена обратная связь по частоте от узла 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты.

Силовой выход регулятора 14 питает параллельно связанные по входам емкостный

1513174

10 5

20 накопитель 16 ускорения вращения и емкостный накопитель 17 замедления вращения дебалансов 2 и 3. Выходы накопителей 16 и 17 соответственно через электронные коммутаторы 18 и 19 (ускорения и замедления) объединены и подсоединены к силовому входу электродвигателей 7 и 8.

Для управления чередованием включения коммутатора 18 ускорения или коммутатора 19 замедления вращения дебалансов

2 и 3 с требуемым для этого положением самих дебалансов 2 и 3 на диаметрально противоположных концах окружности обода дебаланса 2 установлены два безконтактных датчика 20 и 21, один из которых (датчик 20) соединен с коммутатором 18 ускорения, а второй (датчик 21) соединен с коммутатором 19 замедления.

Узел 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты в данном устройстве по конструкции является центробежным дебалансным возбудителем и построен по схеме регулируемого электропривода с обратной связью по частоте. Он содержит дебалансный узел 22, кинематически связанный с электродвигателем 23, тахогенератор 24, полуйроводниковый регулятор 25 и задатчик 26 частоты. Для подачи и отключения питания в цепи источника 9 установлен выкл ючател ь 27.

Включение вибровозбудителя в работу осуществляют после установки его на объект (условно не показано) замыканием выключателя 27 питания и подключением дросселя 12 выключателем 13. В начальной стадии запуска вибровозбудителя задатчи. ком 26 частоты осуществляют постепенное увеличение частоты узла 11 стартовой раскачки и стабилизации. В результате раскачки корпус 1 начинает совершать колебания с круговой амплитудой, которые передаются через подшипниковые опоры 6 на дебалансы 2 и 3, заставляя их вращаться в направлении, задаваемым узлом 11, со скоростью со,вращения дебалансного узла 22.

Однако наличие последовательного соединения электродвигателей 7 и 8 со встречным включением исключает однонаправленное вращение дебалансов 2 и 3 (эквивалентные электрические схемы фиг. 4 и 5), так как при вращении электродвигателей 7 и 8 в противоположные стороны (фиг. 4) при одинаковой скорости вращения результирующая электродвижущая сила (Е7+ Е8) в силовой цепи будет равна нулю а при вращении в одну сторону результирующая

ЭДС будет равна удвоенной электродвижущей силе одного двигателя (Е7 + Е8=

=2 Eq) и вызовет дополнительный ток 1 в цепи электродвигателей 7 и 8, который будет создавать момент сопротивления вращению электродвигателей 7 и 8 в одну. сто25

55 рону (I = — -), где К„„— электрическое

2Е сопротивление якорной цепи электродвигателей 7 и 8.

Таким образом, наличие последовательного соединения электродвигателей 7 и 8 с встречным включением предопределяет однозначность противофазной раскачки дебалансов 2 и 3, задаваемой узлом 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты, и исключает необходимость применения для этих целей сложных кинематических узлов, имеющихся в известном вибровозбудителе.

Для возбуждения необходимой амплитуды тяговой силы после установки задатчиком 26 стабильной частоты узла 11 стартовой раскачки осуществляют включение в работу электродвигателей 7 и 8. При этом стабилизация частоты узла 11 стартовой раскачки обеспечивается наличием отрицательной обратной связи по частоте от тахогенератора 24 на вход полупроводникового регулятора 25.

Ввод в работу электродвигателей 7 и 8 начинается с подготовки к импульсному синхронному режиму работы коммутаторов

18 и 19, управляющие синхроимпульсы на которые начинают поступать от бесконтактных датчиков 20 и 21 в процессе вращения дебалансов 2 и 3, увеличением от нуля задающим регулятором 15 напряжения заряда емкостных накопителей 16 и 17. Разряд емкостных накопителей 16 и 17 на электродвигатели 7 и 8 происходит поочередно в моменты прохождения дебалансом 2 зон чувствительности датчиков 20 и 21, при этом при разряде емкостного накопителя 16 происходит ускорение вращения электродвигателей 7 и 8 от начальной скорости ы„до конечной скорости ы„(фиг. 6) и замедление вращения от скорости г„до скорости ю. при разряде на электродвигатели 7 и 8 емкостного накопителя 7. В целом максимальный уровень выделяемой энергии Е» ускорения (Е„= С.„U /2), где С„и U соответственно емкость и напряжение накопителя !6, и энергия Ез замедления (Ез = — Сз! !"/2), где C„ и U — соответственно емкость и напряжение накопителя 17, установлен таким образом. что дебалансы

2 и 3, имея за один оборот ускорение и замедление вращения, совершают свой полный оборот за время Т, равное времени одного полного оборота дебалансного узла 22. В этом случае электродвигатели 7 и 8 практически полностью получают энергию емкостных накопителей

16 и 7, так как индуктивное сопротивление дросселя !2 на порядок больше индуктивного сопротивления якорной цепи электродвигателей 7 и 8.

1513174

При устойчивой работе вибровозбудителя дроссель 12 можно отключить выключателем 13. Вращение дебалансов 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на устройство в противоположных направлениях. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективную работу предлагаемого вибровозбудителя при его использовании в инерционных движителях, позволяя перемещаться объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трения об окружающую среду.

Для изменения амплитуды тяговой силы необходимо изменить энергию, запасаемую емкостными накопителями 16 и 17, что обеспечивается без остановки устройства изменением положения задающего регулятора 15. Описанное выполнение устройства позволяет без изменения кинематических цепей обеспечивать в процессе работы устройства гибкое регулирование частоты и амплитуды тягового усилия. Высокая степень жесткости устройства, отсутствие рычажных и тяговых кинематических узлов, имеющихся в известном вибровозбудителе, благоприятно влияют на повышение безотказности и долговечности устройства.

Простота конструкции и компактность устройства обеспечиваются за счет применения электрических систем регулирования и управления. Это позволяет значительно повысить частоту, возбуждаемую устройством, и обеспечить защиту устройства от разрушения.

Формула изобретения

1. Вибровозбудитель инерционного движителя, содержащий корпус с двумя одинаковыми дебалансами, соединенными с ис5 точником механической энергии в виде электродвигателя, подключенного к источнику электрической энергии, причем дебалансы связаны с источником энергии и между собой с возможностью синхронного вращения в противоположных направлениях с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса, отличающийся тем, что, с целью улучшения управляемости, уменьшения габаритов и повышения надежности, он дополнительно снабжен жестко связанным с корпусом узлом стартовой раскачки и стабилизации частоты вращения дебалансов и еще одним однотипным электродвигателем, каждый дебаланс механически независимо соединен с одним из электродвигателей, связь дебалансов между собой и с источником энергии выполнена электрической в виде формирователя синхронно-импульсных токов переменного направления, при этом электродвигатели подключены к формирователю

25 токов встречно и последовательно.

2. Вибровозбудитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости стартовой раскачки и синхронизации антифазного вращения дебалансов, он дополнительно снабжен дросселем, связанным с формирователем токов посредством дополнительно установленного выключателя, при этом индуктивность дросселя по крайней мере на порядок больше суммарной индуктивности силовой цепи электродвигателей.

1513174

1513174

Составитель . 1. Тугарев

Редактор Г. 1 ербер Текред И. Верес Корректор Т. Палий

Заказ 5959/34 Тираж 415 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, 1заушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Патент», г. Ужгород, ул. Гагарина, !01