Квазиударная вибрационная рама

 

Изобретение относится к области вибрационного технологического оборудования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где рабочий орган машин совершает вибрационное движение. Квазиударная вибрационная рама содержит основание, приемную раму, установленную на упругих подвесках основания, и вибропобудитель приемной рамы. В устройство введена упругая балка, закрепленная одним своим концом к основанию параллельно упругим подвескам. Свободный конец упругой балки соединен с жесткими на растяжение и неустойчивыми на сжатие минимум двумя звеньями, направленными в одну из сторон колебательного движения приемной рамы. Свободный конец одного из звеньев закреплен к раме, а другого - к основанию. Технический эффект - повышение КПД технологического оборудования. 2 ил.

Изобретение относится к области вибрационного технологического оборудования и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где рабочий орган машин совершает вибрационное движение.

Известно вибрационное оборудование ударного действия [Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов, под редакцией В. А. Баумана и др., изд. M.: Машиностроение, 1970, стр. 461, рис. 227], характеризующееся тем, что в каждом такте по подпружиненному рабочему органу машины осуществляется удар бойком вибропобудителя, в результате чего как сам вибратор, так и рабочий орган машины совершают асимметричное вибрационное движение. Однако для того чтобы данная система оставалась работоспособной необходимо, чтобы параметры как вибратора, так и рабочего органа машины соотносились между собой определенным образом и оставались неизменными, а, главное, для организации вибрации больших масс требуются сверхмощные привода вибраторов. Кроме того, недостатком этих вибраторов является ограниченность применения его из-за недопустимо большого шума и наличие значительных разрушающих нагрузок.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является традиционная (безударная) вибрационная рама [Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов, под редакцией В.А.Баумана и др., М.: Машиностроение, 1970, стр. 381, рис. 170], содержащая основание, приемную раму, установленную на упругих подвесках основания и вибропобудитель приемной рамы. Недостатком устройства является малая эффективность из-за квазигормонического характера движения приемной рамы. Многократно увеличивая частоту и потребляемую мощность вибропобудителя возможно увеличить эффективность устройства, однако при необходимости вибрации больших масс появляется необходимость и в сверхмощных дефицитных приводах, при этом существенно повышается расход энергии. Кроме того, при высоких частотах наблюдаются большие высокочастотные разрушающие нагрузки, что зачастую заставляет отказаться, например, от вибрационного смещения.

Указанные недостатки устраняются тем, что в устройство введена упругая балка, закрепленная одним своим концом к основанию параллельно упругим подвескам, а свободный конец упругой балки соединен с жесткими на растяжение и неустойчивыми на сжатие минимум двумя звеньями, направленными в одну из сторон колебательного движения приемной рамы, причем свободный конец одного из звеньев закреплен к раме, а другого - к основанию.

Суть изобретения заключается в том, что к основной упругости колебательной системы во время ее колебания в каждом цикле дискретно подключается и отключается дополнительная упругость, в результате вибрационное движение колебательной системы "обогащается" высокоэффективными пиковыми ускорениями, существенно повышающими КПД технологического оборудования.

Сущность изобретения поясняется конструктивными схемами устройств, реализующих как асимметричное (см. фиг. 1), так и симметричное (см. фиг. 2) квазиударное вибрационное движение.

Квазиударная вибрационная рама (см. фиг. 1 и фиг. 2), содержит основание 1, приемную раму 2, установленную на упругих подвесках 3 основания, упругую балку 4, закрепленную одним концом к основанию 1, вибропобудитель 5 приемной рамы. Свободный конец упругой балки 4 соединен с приемной рамой 2 и основанием 1 (см. фиг. 1) через жесткие на растяжение и неустойчивые на сжатие звенья 6 и 7, закрепленные одним своим концом к свободному концу упругой балки 4 и направленные в одну из сторон колебательного движения, причем свободные концы звеньев 6 закреплены к раме, а звеньев 7 - к основанию. Жесткие на растяжение и неустойчивые на сжатие звенья могут быть выполнены либо в виде двух жестких звеньев, соединенных между собой упругим шарниром, либо в виде дугообразных в свободном состоянии упругих лент, либо в виде тросов, выполненных, например, из углеродных нитей и т.п. В нейтральном (среднем) положении приемной рамы (см. фиг. 1) звено 7 напряжено и служит для устранения колебания на своей собственной частоте упругой балки, причем звено 7 не препятствует отклонению упругой балки вправо. Звено 6 в заданной координате перемещения приемной рамы вправо "подключает" к упругости колебательной системы упругость упругой балки 4 и практически в этой же координате, но уже при движении приемной рамы влево, "отключает" эту упругость от суммарной упругости колебательной системы. В качестве вибровозбудителя 5 может быть любой вибровозбудитель, например дисбалансный, или электромагнитный, но в любом случае для большей эффективности работы устройства лучше подстраивать (а еще лучше отслеживать) частоту вибровозбудителя по отношению к собственной частоте колебательной системы.

Квазиударная вибрационная рама, показанная на фиг. 1, совершает асимметричное вибрационное движение и предназначена для транспортирующих устройств и питателей. Работает вибрационная рама следующим образом. При перемещении приемной рамы влево она, находясь на относительно "мягких" упругих подвесках 3, совершает движение с малым ускорением и потому транспортируемый продукт на лотке (на фиг. 1 не показаны) относительно последнего не перемещается. При движении же приемной рамы вправо, в момент релейного подключения упругости упругой балки, она (рама) резко затормаживается и транспортируемый продукт перемещается относительно лотка вправо. При этом упругая балка деформируется, причем в потенциальную энергию деформации упругой балки преобразуется и кинетическая энергия подвижной части колебательной системы и побудительная сила вибропобудителя. Далее, под воздействием упругих сил балки (и упругих сил упругих подвесок) приемная рама интенсивно начинает перемещаться влево, при этом транспортируемый продукт повторно перемещается относительно лотка вправо. При продолжении перемещения рамы влево она сходит на "мягкие" упругие подвески 3, при этом смена направления перемещения рамы проходит с минимальными ускорениями, при которых транспортируемый продукт практически не перемещается относительно лотка и т.д.

Квазиударная вибрационная рама, показанная на фиг. 2, совершает симметричное вибрационное движение и предназначена для проведения технологических операций смешения, дробления, просейки, уплотнения, разуплотнения и т. д. В данном варианте устройства звено 7 отсутствует, а свободный конец упругой балки соединяется с рамой двумя ненапряженными при исходном положении рамы симметрично расположенными звеньями 6, причем собственную частоту упругой балки выполняют не менее чем на порядок большей собственной частоты всей колебательной системы. Работает вибрационная рама следующим образом. При перемещении приемной рамы в районе среднего своего положения она, находясь на относительно "мягких" упругих подвесках 3, совершает движение с большой скоростью, но с малым ускорением и потому обрабатываемый продукт в аппарате (на фиг. 2 не показаны) относительно последнего практически не перемещается. В момент же подключения упругости упругой балки приемная рама резко затормаживается и обрабатываемый продукт интенсивно перемещается относительно стенок аппарата и послойно. При этом упругая балка, периодически запасаясь значительной потенциальной энергией, обеспечивает пиковые ускорения в крайних областях перемещения приемной рамы и большие скорости в средней области ее перемещения. Если в качестве вибропобудителя используется электромагнит, то в рассматриваемом случае целесообразно использовать два симметрично установленных электромагнита.

Реализуемый предлагаемым устройством квазиударный вибрационный режим позволяет в значительной степени интенсифицировать технологический процесс, в первую очередь, за счет "обогащения" вибрационного движения "пиковыми" ускорениями (благодаря замене квазигармонического вибрационного движения квазиударным) и, как следствие, обеспечить повышение КПД технологического вибрационного оборудования.

Формула изобретения

Квазиударная вибрационная рама, содержащая основание, приемную раму, установленную на упругих подвесках основания, и вибровозбудитель приемной рамы, отличающаяся тем, что в устройство введена упругая балка, закрепленная одним своим концом к основанию параллельно упругим подвескам, а свободный конец упругой балки соединен с жесткими на растяжение и неустойчивыми на сжатие минимум двумя звеньями, направленными в одну из сторон колебательного движения приемной рамы, причем свободный конец одного из звеньев закреплен к раме, а другого - к основанию.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2