Устройство вибрационного перемещения

 

Изобретение относится к машиностроению и различным областям народного хозяйства. Устройство вибрационного перемещения включает подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями, и источник вибрационных возмущений, перпендикулярных к поверхностям. Одна из параллельных поверхностей выполнена упругой и на ней установлена инерционная масса. Подвижный механизм состоит из двух фрикционных накладок с различными коэффициентами трения скольжения, соединенных между собой пружиной растяжения и двумя наклонными рычагами, шарнирно связанными одними концами между собой, а другими - с фрикционными накладками. Больший из коэффициентов трения накладок (тангенс угла трения) больше, а меньший - меньше тангенсов углов между рычагами и нормалью к поверхностям. Повышается скорость вибрационного перемещения и расширяются функциональные возможности устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства.

Известны устройства вибрационного перемещения, в которых транспортирующий орган связан с источником вибрационных возмущений, направленных перпендикулярно к плоскости транспортирования и направлению транспортирования /см. а.с. СССР N 290871, кл. B 65 G 27/0, 1969 [1]/.

Недостатком данных устройств является сложность конструкции и низкая скорость транспортирования.

Известны также устройства вибрационного перемещения, в которых транспортирующий орган связан с источником продольных бегущих волн /см. а.с. СССР N 565004, кл. B 65 G 27/00, 1974 [2]/, а также с дополнительным источником колебаний в вертикальном направлении с частотой, отличной от частоты возбуждаемой продольной бегущей волны /см. а.с. СССР N 593982, кл. B 65 G 27/00 [3] /.

Недостатком данных устройств является сложность конструкции, низкая скорость и нестабильность транспортирования.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство вибрационного перемещения, включающее подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями в опорах, связанных с объектом, и связанный с механизмом источник вибрационных возмущений вибровозбудитель, перпендикулярных поверхностям /см. а.с. СССР N 1392004, кл. B 65 G 27/00, 1986 [4]/, и принятое за прототип.

Данное устройство имеет специфическое назначение и может быть использовано только для микроперемещений. Кроме того, устройство предполагает наличие специального, связанного с подвижным механизмом вибровозбудителя. Поэтому, недостатками известного устройства являются низкая скорость вибрационного перемещения и ограниченные функциональные возможности.

Сущность изобретения заключается в создании механизма вибрационного перемещения, обеспечивающего возникновения однонаправленного тягового усилия за счет различной величины сил сухого трения, действующих на отдельные элементы подвижного механизма в каждый из полупериодов внешних вибрационных воздействий.

Технический результат - повышение скорости вибрационного перемещения и расширение функциональных возможностей устройства.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве вибрационного перемещения, включающем подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями, и источник вибрационных возмущений, перпендикулярных к поверхностям, особенность заключается в том, что одна из параллельных поверхностей выполнена упругой и на ней установлена инерционная масса, а подвижный механизм состоит из двух фрикционных накладок с различными коэффициентами трения скольжения, соединенных между собой пружиной растяжения и двумя наклонными рычагами, шарнирно связанными одними концами между собой, а другими - с фрикционными накладками, при этом больший из коэффициентов трения накладок /тангенс угла трения/ больше, а меньший - меньше тангенсов углов между рычагами и нормалью к поверхностям.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 схематично изображено предлагаемое устройство вибрационного перемещения; на фиг. 2 и фиг. 3 - схемы для пояснения принципа действия устройства.

Устройство содержит подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями 1, 2, и источник вибрационных возмущений /на чертежах не показан/, перпендикулярных к поверхностям 1, 2, при этом одна из параллельных поверхностей 2 выполнена упругой и на ней установлена инерционная масса 3, а подвижный механизм состоит из двух фрикционных накладок 4, 5, соединенных между собой пружиной растяжения 6 и двумя наклонными рычагами 7, 8, шарнирно связанными одними концами между собой, а другими - с фрикционными накладками 4, 5 соответственно, причем больший из коэффициентов трения f накладок /тангенс угла терния ϕ / больше, а меньший - меньше тангенсов углов α между рычагами 7, 8 и нормалью к поверхностям 1, 2. На чертежах показан вариант, при котором коэффициент трения скольжения f₁ левой накладки больше соответствующего коэффициента f₂ правой накладки 5, то есть f₁ > f₂, причем для устройства в статическом состоянии, фиг. 1, выполняется соотношение f₁ = tgϕ₁ > tgα и f₂ = tgϕ₂ < tgα , где ϕ₁ и ϕ₂ - соответствующие углы трения.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

В исходном статическом состоянии /фиг. 1/ тяги 7, 8 под статическим давлением инерционной массы 3 на упругой поверхности 2 раздвинуты относительно нормали к поверхностям 1, 2 симметрично на углы α , пружина 6 несколько растянута. На фиг. 2 показано поведение устройства в первую половину полупериода действия внешнего вибрационного возмущения, когда инерционная масса 3 движется вниз. При этом упругая поверхность 2 деформируется вниз, тяги 7, 8 с накладками 4, 5 стремятся разойтись относительно нормали под действием сил, прижимающих накладки 4, 5 к поверхности 1 и направленных вдоль тяг 7, 8. Однако вследствие выполнения соотношения f₂ < tgα < f₁ /см., например, Тарг С.М. Краткий курс теоретической механики. - М.: Наука, 1967, с. 96-97 [5] / накладка 4 не сдвинется с места, а накладка 5 уйдет вправо, растянув пружину 6. Во вторую половину полупериода внешнего воздействия, когда инерционная масса 3 пойдет вверх /фиг. 3/, упругая поверхность 2 вернется в исходное положение, под действием пружины 6 накладки 7, 8 несколько приближаются друг к другу. Из сравнения фиг. 1 и фиг. 3 видно, что за полупериод внешнего вибрационного возмущения подвижный механизм сместится относительно поверхностей 1, 2 вправо. В первую половину второго полупериода действия внешней вибрации /на чертежах не показано/ масса 3 с упругой поверхностью 2 продолжает смещение вверх, при этом накладки 4, 5 еще несколько сблизятся. И, наконец, в последнюю часть периода внешней вибрации масса 3 опять пойдет вниз к исходному состоянию, накладка 4 двигаться не будет, а накладка 5 опять пойдет вправо. Таким образом, из описания работы видно, что в различные части периода внешней вибрации левая накладка 4 либо не движется вообще, либо двигается вправо, а правая накладка 5 либо интенсивно смещается вправо, либо несколько влево. В результате подвижный механизм под действием внешних вибраций получает интенсивное однонаправленное перемещение вправо. Естественно, что инерционная масса 3 обеспечивает перемещение подвижного механизма на вполне определенном, ограниченном по длине участке. Далее будет установлена другая масса, что обеспечит перемещение на участке любой протяженностью. Однако очевидно, что такое перемещение можно обеспечить и без дополнительных масс 3 только за счет инерционной погонной массы самой упругой поверхности 2, постепенно вдоль всей длины прикладывающей к подвижному механизму сжимающие усилия.

Данное устройство может обеспечить вибрационное перемещение значительной интенсивности, с большой скоростью и на больших расстояниях. Кроме того, устройство имеет предельно широкие функциональные возможности. Здесь нет необходимости в специальном вибровозбудителе. Колебания инерционной массы 3 будут происходить и за счет паразитных вибраций практически любого направления вне зависимости от характера их возникновения. Это позволит предотвратить значительные энергопотери, преобразовать энергозатраты паразитных колебаний в полезную энергию.

Превышение коэффициента трения f₁ по сравнению с f₂ достигается простым нанесением на поверхность металлической накладки 4 слоя резины путем наклеивания или напыления. Например, в одном из вариантов устройства были выбраны f₁ = tgϕ₁ ≈ 0,6 - 0,7 /резина по стали/; f₂ = tgϕ₂ ≈ 0,15 - 0,2 /сталь по стали/; α = 20-22^o tgα = 0,36-0,41, что обеспечивает выполнение требуемого условия виброперемещения f₂ < tgα < f₁.

Формула изобретения

Устройство вибрационного перемещения, включающее подвижный механизм, установленный между двумя параллельными поверхностями, и источник вибрационных возмущений, перпендикулярных к поверхностям, отличающееся тем, что одна из параллельных поверхностей выполнена упругой и на ней установлена инерционная масса, а подвижный механизм состоит из двух фрикционных накладок с различными коэффициентами трения скольжения, соединенных между собой пружиной растяжения и двумя наклонными рычагами, шарнирно связанными одними концами между собой, а другими - с фрикционными накладками, при этом больший из коэффициентов трения накладок (тангенс угла трения) больше, а меньший - меньше тангенсов углов между рычагами и нормалью к поверхностям.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3