Вибрационная установка

 

Изобретение может быть использовано при производстве строительных материалов , в горно-обогатительной, металлургической , машиностроительной, химической и 2 других отраслях промышленности в установках для размола, тонкого измельчения или поверхностной обработки различных деталей. Вибрационная установка позволяет получить устойчивые круговые поступательные колебания с помощью, явления самосинхронизации без применения дополнительных непроизводительных масс и без кинематических .связей между вибраторами . Для этого вибраторы смещены на расстояние в вертикальной плоскости оппозитно от центра масс колеблющихся частей установки. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s В 24 В 31/06

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАГЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ! гао" ! у "," "" j

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4850002/08 ° (22) 12.07.90 (46) 28.02.93. Бюл. N 8 (71) Луцкий филиал Львовского политехнического института (72) И.И.Блехман и Н.П.Ярошевич (56) Авторское свидетельство СССР

N 440066771111, кл. В 24 B 31/06, 1971. (54) ВИБРАЦИОННАЯ УСТАНОВКА (57) Изобретение может быть использовано при производстве строительных материалов, в горно-обогатительной, металлургической, машиностроительной, химической и

Изобретение относится к вибрационной технике. и может быть. использовано в производстве строительных материалов, в горно-обогатительной, металлургической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для размола, тонкого измельчения, а также для поверхностной обработки различных деталей.

Цель изобретения — повышение производительности путем получения устойчивых круговых поступательных колебаний с по: мощью явления самосинхронизации, На фиг.1 схематично изображена предлагаемая вибрационная установка; на фиг,2 — разрез А — А на фиг,1, Вибрационная установка содержит рабочий орган 1, который при помощи упругих элементов 2 установлен на неподвижном основании. Роторы 3 вибраторов 4 приводятся во вращение одинаковыми асинхронными электродвигателями 5 через эластичные муфты 6, Вибрационная установка работает следующим образом. При включении электродвигателей 5 вибраторы

4 приводятся во вращательное движение.

„„Я2, Ä 1798130 А1 других отраслях промышленности в установках для размола, тонкого измельчения или поверхностной обработки различных деталей. Вибрационная установка позволяет получить устойчивые круговые поступательные колебания с помощью. явления самосинхронизации без применения дополнительных "непроизводительных" масс и без кинематических связей между вибраторами. Для этого вибраторы смещены на расстояние в вертикальной плоскости оппозитно от центра масс колеблющихся частей установки. 2 ил, Вращаясь, вибраторы 4 генерируют вращающуюся центробежную силу, в результате чего, рабочий орган.1 устанавки совершает колебательные движения, и происходит обработка..Благодаря тому, что данная дина мическая схема установки обеспечивает выполнение условия самосинхронизации, рабочий орган 1 совершает устойчивые круговые поступательные колебания.

Двухвибраторная динамическая схема представляет собой одну из самых простых и в то же время перспективных и распространенных схем вибрационных установок.

Однако, в связи с конструктивными особенностями уСтановки (центрально расположенный пустотелые рабочее орган), часто Г а удовлетворение условия синфазного враще- ъ ния вибраторов Mr/! > 2 (г — расстояние вибраторов от центра масс колебающихся частей) вызывает значительные затруднения. Поэтому из-за проблемы синхронизации вибраторов, такие установки не нашли широкого применения в промышленности,.

Решение данной проблемы с помощью принудительной синхронизации неэффективно

1798130 и находит все более ограниченное применение. Кинематическая принудительная синхронизация посредством механических передач обладает рядом известных сущест. венных недостатков, Главным из них является значительный шум и быстрый износ. сопровождающий работу зубчатой или цепной передачи, вследствие наличия знакопеременных пульсирующих вибрационных нагрузок. Кроме того, указанный способ синхронизации не может быть целесообразно применен во многих практическй важных случаях, например, при значительных расстояниях между вибраторами. Явление самосинхронизации механических вибраторов позволяет устранять указанные недостатки, Равенство или кратность средних угловых скоростей и наличие определенных фазовых соотношений при вращении рото:, ров вибровозбудителей осуществляется, в этом случае, за счет колебания тел, на которых установлены роторы, т.е. в силу внутренних свойств самой колебательной системы, Известно, что для большинства таких вибрационных установок отношение Мгг/! принимает значение Mr /! = 1.8 (1). Поэтому для обеспечения устойчивости круговых поступательных колебаний и размещают в центральной части дополнительный "непроизводительный" груз, массой до 30 g, от массы колебающихся частей установки. Такое увеличение массы установки влечет за собой дополнительный расход энергии, который для больших промышленных установок может достигать значительных величин.

В результате теоретических исследований установлено, что обеспечение устойчивости требуемого режима синфазного вращения двух вибраторов, установленных по бокам рабочего органа можно добиться путем смещения их на определенное расстояние Ь в вертикальной плоскости в разных направлениях от центра масс колеблющихся частей. Покажем это. При этом, необходимо отметить,что данный вывод справедлив только для двухвибраторных вибрационных установок. Так; для установки с четырьмя вибраторами, независимо от их расположения отноСительно центра масс, устойчивым может быть лишь противофазное вращение вибраторов, Обеспечение синфазного движения вибраторов возможно лишь с помощью принудительной синхронизации. Более того, для четырехвибраторной динамической схемы. смещение возбудителей по вертикали в разных направлениях относительно центра масс приведет к существенному дополнительному нагружению кинематических передач.

Уравнения движения рабочей камеры установки имеют вид

Мх = F(cos(N t + a> ) + соз (а т + аг)), (2) My =-F(sin(N t+ a1 ) + sin (Nt +a2))

ly = -Fr(sin(Nt+à ) — з!п (вт+аг))+ о

+ Fh(cos(Nt+aq ) — соз (шт+аг)) 10

F (2—

2МаР

) соз (а1 — а ) (3) Приравнивая нулю производную потенциальной функции приходим к следующему основному уравнению для определения разности фаз в возможных синхронных движе50 ниях (4) sin а=О

Это уравнение имеет два существенно различных решения

55 аи=- аг — а1=0, а®= йг — <1 =7 (5) первое из которых соответствует синфазному движению вибраторов, а второе — противофазному. При выполнении условия

Здесь х, у, р- обобщенные координаты системы, соответствующие смещению рабочей камеры по осям координат и ее повороту относительно центра масс; F = m еоР— амп2р литуда возмущающей силы, развиваемой каждым вибратором; а1 и аг — постоянные начальные фазы вращения вибраторов; аугловая скорость синхронного вращения вибраторов; h — расстояние от оси вибрато25 ра до центра масс. в вертикальной плоскости.

Для составления основных уравнений, воспользуемся интегральным критерием устойчивости; Поскольку, парциальные скоро30 сти .возбудителей предполагаются одинаковыми и положительными, то роль потенциальной функции, в данном случае, будет играть среднее значение функции

Лагранжа вспомогательного тела, равное, 35 ввиду предположения в данных задачах о мягкости упругих опор, просто среднему значению кинематической энергии этого те.ла г л/и

40 0= и /2л ) (М(х +9 )+! Рг) 1 = о

1798130

О = ((2

2 МОР х соз(а1 — а2)+I а условие устойчивости будет, Иэ соотношения (9) вытекэет отличие от нуля сдвига фаэ вращения вибрэторов, э из (10) ухудшение условия их самосинхронизэМ (r +52 } ция, в случэе расположения вибраторов в

> 2 (о) вертикальной плоскости по одну сторону от функция Г} при <Р = Q2 — а1 = p имеет центра тяжести, минимум, и поэтому, в соответствии с интегТаким образом, основными причинэми, рэльным критерием устойчивости, синфэз- 5 r)o которым вибрационные Установки с сэное движение является устойчивым. Таким мосинхронизирующими вибРатоРами не образом, имеем "смягчение" условия устой- полУчили РаспространениЯ, Явл ю сЯ труд чивости, учитывая результаты эксперимен- ности обеспечения Устой ивости синфазнотэльных исследований и то, что такие го Режима еращениЯ. вибраторов и, вибрационные установки эксплуатируются 10 особенно, существование Угла Рассогласопри амплитуде колебаний до 5-9 мм (воз- вания фэз их вращения. можное смещение центра масс), э также, что В предлагаемой вибрэционной установчерезмерное увеличение величины 11 может ке "" погР ш." ™ изготовлениЯ ни "эли привести к наложению нэ круговые посту- чие загрузки не может существенно пательные колебания поворотных колеба- 15 повл ь на Условие самосинхрониэации и ний, необходимо обеспечить выполнение Угол сдвигэ gas соотношения

Преимуществами предлагаемой вибрэционной установки являются: меньший

Р удельный расход энергии, возможность соЕ. Ы.». Ю М Ю. чей камеры, и, соответственно, с большей откуда с учетом (1) получаем производительностью; отсутствие конструктивных ограничений, связанных с необh = (0.59 — 0.71) l/M, и (8) ходимостью размещения дополнительного

25 груза и воэможность создания одноконтейЕще одной иэ причин, по которой сущенерных установок. ствующие двухвибраторные вибрационные л чэ

Данное техническое ешение позволяустановки не получили широкого расп ост- ет получать устойчивые круговые поступэранения, является рассогласование фээ тельные колебания рабочего органа вращения вибрэторов т е отличие сдвига ния самосинхрониэации. Что, е свою оче= а1 — а;,7 от нуля. следствие указани Г ф flosiBß . Рэ составляющая возбуждающей силы, что водительным" грузом и от использовэния приводит к снижению долговечности установки и может б ноеки и может ыть причиной разрушения

35 установок с принудительной синхронизэрабочего органа. В результате погрешности изготовления установки и, Особенно. Йали- ш ние "Озволит СОЗДавать вибрэЦионные установки с меньшим удельным расходом чия ип исоединенной массы" зэгруэки, в существующихустановках в действительно- энергии и большей производительностью, а вкахвдеиствительно- 0 также повысить надежность и долговечсти оси вращения вибраторов не лежат с ность установок, центром масс. нэ одной прямой, Они находятся одновременно или киже или выше центра масс. Потенциальная функция для

Формула иэоб етения

Ф р у р ения данного случая будет иметь вид

Вибрэционная установка, содержащая

45 упруго смонтированный нэ виброплатформе рэбочий контейнер с двумя вибраторами, расположенными по сторонам контейнера, отличающаяся тем, что. с целью повышения производительности, вибратоз!п(а1 -а2, 2)). 50 ры установлены со смещением в вертикаль(g) ной плоскости контейнера оппозитно от центра масс, колеблющихся частей установки, причем величинусмещения выбирают по м 2+52} формуле

> 2 (10) 55 h-(0,59-0,71) ъ()/M . где I — момент инерции колеблющихся частей вибрационнай установки;

М вЂ” масса колеблющихся частей вибрэционной установки, 1798130

Фиг 1

А-4

Составитель Э,Кужель

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор

Корректор Н.Слободяник

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 740 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раугвская наб., 4/5