Электромагнитный вибровозбудитель
Изобретение относится к вибрационной технике. Сущность: устройство содержит электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные упругой системой, включающей пружину растяжения-сжатия. Пружина растяжения-сжатия выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом. Причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора. Упругая система выполнена на одной пружине растяжения-сжатия. Электромагнит выполнен в виде соленоида. Внутренний сердечник соленоида выполнен подвижным. Соленоид прикреплен к корпусу статора и размещен внутри пружины растяжения-сжатия. Внутренний сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на некоторую величину. Оптимальное значение данной величины определяется экспериментально. К якорю присоединен регулировочный груз. Соленоид, внутренний сердечник соленоида и пружина растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм. Пружина растяжения-сжатия может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму. Технический результат: увеличение амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора, упрощение конструкции. 1 ил.
Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.
Известен по Авт. св. СССР 1122372 электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий магнитопровод, соединенный с ним упругой связью и замыкающий его через воздушный зазор якорь, катушку возбуждения и устройство электропитания.
Известен по Авт. св. СССР 1356136 электромагнитный вибратор, содержащий стержневой магнитопровод с тремя обмотками, каждая из которых размещена на одном из стержней, и ферромагнитный якорь, закрепленный на упругой системе, а также схему электропитания.
Известен по Авт. св. СССР 1597233 электромагнитный вибровозбудитель, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита и якоря, жестко связанного с ярмом, соединенным с корпусом двумя цилиндрическими пружинами, две плоские рессоры и опорный элемент, размещенный по центру ярма со стороны, противоположной электромагниту, причем один край каждой рессоры закреплен относительно корпуса, а другой касается опорного элемента.
Недостатки аналогов: высокий уровень шума, возникающего от соударения крайних витков пружин, а также значительное рассеяние энергии при резонансных колебаниях, что обусловлено микросдвигами торцовых частей пружин относительно опорных плоскостей и соударением крайних витков.
Существенным недостатком аналогов является также сложность конструкции вибровозбудителй. Вследствие этого колебательная система электромагнитных вибровозбудителей состоит из двух разнесенных колебательных систем, которые объединены в одну систему с помощью соединительных плит. Принимая во внимание то, что винтовые пружины обладают значительной податливостью не только вдоль своей оси, но и в поперечном направлении, можно сделать вывод, что разнесенные колебательные системы, объединенные с помощью соединительных плит, будут совершать строго согласованные колебания вдоль осей пружин только при одинаковом коэффициенте жесткости и одинаковом распределении масс соединительных плит. Практически это приводит к снижению коэффициента резонансного усиления колебаний, а также к необходимости селективного подбора пружин и точного изготовления деталей.
Кроме того, существенным недостатком аналогов является малая амплитуда относительных колебаний якорной и статорной частей вибровозбудителей. Как правило, в известных электромагнитных вибровозбудителях величина воздушного зазора в электромагнитах не превышает 4 мм, что ограничивает амплитуду относительных колебаний якоря и корпуса статора (стр.29-32 в книге: А.И.Белоусов, Г.Г.Рекус. Вибраторы с электромагнитным приводом. Обзор. М., 1970 (ЦНИИТЭстроймаш). Малая амплитуда колебаний якорной части отмечается как недостаток вибровозбудителей с электромагнитным приводом (стр.138 в книге: Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М.: Машиностроение, 1972). Малая амплитуда относительных колебаний якоря и корпуса статора является существенным недостатком электромагнитного вибровозбудителя по ряду причин, в частности, по причине ограничения мощности, отбираемой колебательной системой вибровозбудителя в рабочем режиме, т.е. после присоединения к рабочему органу вибрационной машины.
В качестве прототипа выбран электромагнитный вибровозбудитель, известный по Авт. св. СССР 622722, содержащий якорь с электромагнитом и корпус статора с ярмом, соединенные системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия, каждая из которых выполнена в виде цилиндрической втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь электромагнита и корпус статора.
В прототипе решены задачи снижения шума и рассеяния энергии, однако, не решены задачи упрощения конструкции электромагнитного вибровозбудителя и увеличение в нем амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора.
Задачами изобретения являются упрощение конструкции электромагнитного вибровозбудителя и увеличения в нем амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора.
Решение задачи достигается тем, что электромагнитный вибровозбудитель содержит электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные упругой системой, включающей пружину растяжения-сжатия, которая выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора, упругая система выполнена на одной пружине растяжения-сжатия, электромагнит выполнен в виде соленоида, внутренний сердечник которого выполнен подвижным, соленоид прикреплен к корпусу статора и размещен внутри пружины растяжения-сжатия, внутренний сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину X0, оптимальное значение которой определяется экспериментально, при этом к якорю присоединен регулировочный груз, а соленоид, внутренний сердечник соленоида и пружина растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм, пружина растяжения-сжатия может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новые технические результаты: упростить конструкцию электромагнитного вибровозбудителя за счет размещения электромагнита, выполненного в виде соленоида, внутри пружины растяжения-сжатия и выполнения благодаря этому упругой системы на одной пружине. Благодаря такому решению электромагнитный вибровозбудитель содержит одну колебательную систему, а число пружин уменьшается до одной, что устраняет связанные с этим недостатки прототипа. Кроме того, в предложенном электромагнитном вибровозбудителе существенно увеличена амплитуда относительных колебаний якоря и корпуса статора. Это стало возможным благодаря применению электромагнита в виде соленоида с подвижным внутренним сердечником. Увеличение амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора позволяет повысить отбор мощности колебательной системой электромагнитного вибровозбудителя в рабочем режиме, т.е. после присоединения к рабочему органу вибрационной машины.
Анализ уровня техники в области машиностроения и вибрационной техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом предлагаемое изобретение является новым и имеет изобретательский уровень.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано устройство электромагнитного вибровозбудителя. Электромагнитный вибровозбудитель содержит электромагнит, выполненный в виде соленоида 1, якорь 2, корпус статора 3, пружину растяжения-сжатия 4 с витками-фланцами 5, внутренний сердечник 6 соленоида 1, регулировочный груз 7, кожух 8. Соленоид 1 закреплен на корпусе статора 3 и размещен внутри пружины растяжения-сжатия 4. Пружина растяжения-сжатия 4 выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы 5. К виткам-фланцам 5 прикреплены якорь 2 и корпус статора 3. Внутренний сердечник 6 соленоида 1 прикреплен к якорю 2 и предварительно введен в соленоид на величину Х0. К якорю 2 прикреплен регулировочный груз 7. Электромагнитный вибровозбудитель закрыт кожухом 8.
Электромагнитный вибровозбудитель работает следующим образом. По катушке соленоида 1 пропускают пульсирующий или переменный ток. Возникающее при этом пульсирующее магнитное поле взаимодействует с ферромагнитным внутренним подвижным сердечником 6 соленоида 1. Это приводит к созданию пульсирующей силы тяги, втягивающей сердечник 6 в соленоид 1. Сила притягивает якорь 2 и корпус статора 3 один к другому, деформируя пружину растяжения-сжатия 4. В момент времени, когда ток и сила равны нулю, пружина растяжения-сжатия 4 отбрасывает друг от друга корпус статора 3 и якорь 2. Для согласования характеристик силы тяги и силы противодействия пружины растяжения-сжатия 4 экспериментально подбирают величину X0, на которую сердечник 6 предварительно вводят в соленоид 1. В рабочем режиме, т.е. после присоединения корпуса статора 3 к рабочему органу вибрационной машины, колебательную систему настраивают с помощью регулировочного груза 7 на режим резонансных колебаний. Закрепление соленоида 1 на корпусе статора 3 позволяет уменьшить динамическое воздействие на его катушку, а также упростить задачу подвода к ней электрического тока.
В данном электромагнитном вибровозбудителе решены задачи изобретения, - достигнуто упрощение конструкции электромагнитного вибровозбудителя и увеличения в нем амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора. Первая задача изобретения решена за счет размещения электромагнита внутри пружины растяжения-сжатия и выполнения благодаря этому упругой системы на одной пружине. Вторая задача изобретения решена за счет применения электромагнита в виде соленоида с подвижным внутренним сердечником. Известно, что величина хода подвижного сердечника в соленоидных электромагнитах во много раз превышает величину воздушного зазора в электромагнитах с П-образным, Ш-образным или стержневым магнитопроводом. Например, величина хода якоря втягивающего реле, применяемого на электростартерах, составляет величину порядка 15 мм (стр.116-121 в книге: Кальмансон Л.П. и др. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля “Волга” ГАЗ-3110. Изд-во “Колесо”, М., 2000). Это более чем в 3 раза превышает величину воздушного зазора в известных электромагнитных вибровозбудителях.
Требование по величине амплитуды колебаний якоря относительно корпуса статора более 4 мм установлено в связи с тем, что при этих значениях преимущества предлагаемого электромагнитного вибровозбудителя перед прототипом становятся очевидными.
Как видно из описания, возможность практического осуществления предложенного изобретения не вызывает сомнений. Таким образом, предложенное изобретение промышленно применимо.
Электромагнитный вибровозбудитель, содержащий электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные упругой системой, включающей пружину растяжения-сжатия, которая выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора, отличающийся тем, что упругая система выполнена на одной пружине растяжения-сжатия, электромагнит выполнен в виде соленоида, внутренний сердечник которого выполнен подвижным, соленоид прикреплен к корпусу статора и размещен внутри пружины растяжения-сжатия, внутренний сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину Х0, оптимальное значение которой определяется экспериментально, при этом к якорю присоединен регулировочный груз, а соленоид, внутренний сердечник соленоида и пружина растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм, пружина растяжения-сжатия может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.
