Дебалансный вибровозбудитель



Дебалансный вибровозбудитель
Дебалансный вибровозбудитель
Дебалансный вибровозбудитель

 


Владельцы патента RU 2464108:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ульяновский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных установках, требующих синусоидальной формы возмущающей силы. Дебалансный вибровозбудитель содержит цилиндрический корпус и установленный в нем приводной вал с консольно закрепленным дебалансом, пружину, первый конец пружины установлен в точке дебаланса, являющейся центром его тяжести, а второй - на корпусе выше оси дебаланса, направляющий элемент, выполненный в форме стакана, дно которого закреплено на корпусе, расстояние от оси вращения до направляющего элемента равно расстоянию от оси вращения до центра тяжести дебаланса, пружина установлена внутри направляющего элемента. Коэффициент жесткости пружины выбирается исходя из условия, при котором статический момент дебаланса и момент, с которым пружина действует на дебаланс, равны. Технический результат, достигаемый от реализации заявленного решения, заключается в полной компенсации момента от силы тяжести дебаланса при пуске и в рабочем режиме и, как следствие, улучшении формы кривой возмущающей силы. 3 ил.

 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных установках, требующих синусоидальной формы возмущающей силы, например сейсмические вибраторы, испытательные вибростенды и т.д., а также в вибраторах с тяжелыми условиями пуска дебалансов.

Известен дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, на выходном валу которого установлен дебаланс в виде неуравновешенного груза (Бауман В.А., Быховский И.И. Вибрационные машины и процессы в строительстве. М., «Высшая школа», 1977, рис.42a). Недостатками данного устройства являются тяжелые условия пуска, связанные с необходимостью преодоления электродвигателем статического момента дебаланса в первый полупериод вращения, кроме того, в рабочем режиме наличие знакопеременного статического момента дебаланса вызывает его неравномерное вращение, что в свою очередь, обуславливает отклонение формы возмущающей силы от синусоидальной.

Известен также дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, на выходном валу которого установлены неподвижный и подвижный в окружном направлении дебалансы, связанные между собой упругим элементом, причем центры тяжести дебалансов расположены в плоскости, проходящей через ось вращения выходного вала, по разные стороны от последней, между подвижным дебалансом и электродвигателем установлен вентилятор, закрепленный на подвижном дебалансе, а упругий элемент выполнен в виде пружины кручения, концы которой закреплены на дебалансах (Пат. РФ №2324548, кл. B06B 1/16, 2008 г.). Данное устройство имеет хорошие условия пуска, однако в рабочем режиме форма возмущающей силы останется несинусоидальной из-за неравномерного вращения дебаланса.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является дебалансный вибровозбудитель, содержащий цилиндрический корпус и установленный в нем приводной вал с консольно закрепленным дебалансом, снабженный пружиной, жестко закрепленной одним концом на корпусе выше его оси, а другим - связанной с консолью приводного вала в точке, смещенной относительно его оси в направлении центра тяжести (А.с. СССР №915976, кл. B06B 1/16, 1982 г.).

Недостатком прототипа являются только частичная компенсация статического момента тяжести дебаланса как при пуске, так и в рабочем режиме.

Технический результат - полная компенсация момента от силы тяжести дебаланса при пуске и в рабочем режиме и, как следствие, улучшение формы кривой возмущающей силы.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - содержит цилиндрический корпус и установленный в нем приводной вал с консольно закрепленным дебалансом и пружину, первый конец которой установлен на дебалансе с возможностью вращения, а второй - на корпусе выше оси дебаланса, дебалансный вибровозбудитель снабжен направляющим элементом, выполненным в форме стакана, дно которого вместе со вторым концом пружины закреплено на корпусе, расстояние от оси вращения до направляющего элемента равно расстоянию от оси вращения до центра тяжести дебаланса, пружина установлена внутри направляющего элемента, первый конец пружины установлен в точке дебаланса, являющейся центром его тяжести, причем коэффициент жесткости пружины выбирается по формуле:

,

где m - масса дебаланса,

g - ускорение свободного падения,

r - расстояние от центра тяжести дебаланса до оси вращения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - продольный разрез дебалансного вибровозбудителя, на фиг.2 - поперечный разрез А-А дебалансного вибровозбудителя, на фиг.3 - направления сил, действующих на дебаланс.

Дебалансный вибровозбудитель содержит цилиндрический корпус 1, приводной вал 2 с консольно закрепленным дебалансом 3 и пружину 4, первый конец которой установлен на дебалансе 3 с возможностью вращения. Направляющий элемент 5, выполненный в форме стакана, дно которого вместе со вторым концом пружины закреплено на корпусе 1, например, посредством болтового соединения 6, расстояние от оси вращения до направляющего элемента 5 равно расстоянию от оси вращения до центра тяжести дебаланса 3, пружина 4 установлена внутри направляющего элемента 5, первый конец пружины 4 установлен в точке дебаланса 3, являющейся центром его тяжести. Наиболее простой способ установки конца пружины сжатия 4 на дебалансе 3 - это установка концевого прямолинейного участка пружины 4 внутри, отверстия на дебалансе 3, совмещенного с его центром тяжести. Коэффициент жесткости пружины выбирается исходя из условия, при котором статический момент дебаланса 3 и момент, с которым пружина 4 действует на дебаланс, равны. Внутренние кромки направляющего элемента (стакана) 5 целесообразно выполнить со скосом, что повышает надежность движения витков пружины 4 относительно направляющего элемента 5. В связи с полной компенсацией статического момента дебаланса 3 (что будет показано далее) в исходном состоянии его положение может быть произвольным, например, как показано на Фиг.1 и Фиг.2 в верхнем положении, причем пружина 4 в этом положении не находится под механическим напряжением.

Дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом. При вращении вала 2 с жестко закрепленным на нем дебалансом 3 создаваемая его массой инерционная сила воспринимается корпусом 1 и передается виброобъекту. При этом на дебаланс 3 действуют два периодических момента, момент от силы тяжести дебаланса 3 и равный по величине и противоположно направленный момент пружины 4, что обеспечивает равномерность вращения дебаланса 3 и синусоидальную форму кривой возмущающей силы.

В качестве доказательства полной компенсации момента, создаваемого силой тяжести дебаланса 3, приведем расчетные формулы, вытекающие из чертежа (фиг.3).

Условием равномерности вращения дебаланса 3 является компенсация момента от силы тяжести дебаланса: Мg=mgr sinφ, равным по величине и противоположно направленным моментом пружины 4:

.

Здесь Fпр=kx - сила натяжения пружины,

k - коэффициент жесткости пружины,

- растяжение пружины.

При этом признак, что расстояние от оси вращения до направляющего элемента 5 (нижних краев элемента 5) равно расстоянию от оси вращения до центра тяжести дебаланса 3, обеспечивает фиксацию положения начальной точки растяжения пружины 4, точка О, совпадающей с величиной расстояния до центра тяжести дебаланса 3. На фиг.3 они находятся на одном расстоянии до оси вращения или на одной окружности.

Отсюда сила натяжения пружины:

,

А момент пружины:

.

Учитывая известное соотношение:

,

имеем:

Mпр=kr2 sinφ.

Отсюда суммарный периодический момент, приложенный к дебалансу:

∑Mпер=(mgr-kr2)sinφ.

Следовательно, при mgr=kr2 ∑Мпер=0.

Отсюда жесткость пружины, обеспечивающая полную компенсацию периодического момента, определится выражением:

.

Вследствие того что периодический момент от силы тяжести дебаланса компенсируется периодическим моментом от пружины, в процессе пуска электродвигатель преодолевает только динамический момент от ускоренного движения вращающихся масс. Это существенно облегчает условия запуска, особенно в первый полупериод вращения. Также отличаются условия работы электродвигателя и в диапазоне рабочих скоростей (улучшается форма кривой возмущающей силы).

Таким образом, предлагаемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - обладает, по сравнению с прототипом, полной компенсацией момента от силы тяжести дебаланса и улучшенной формой кривой возмущающей силы.

Дебалансный вибровозбудитель, содержащий цилиндрический корпус и установленный в нем приводной вал с консольно закрепленным дебалансом и пружиной, первый конец которой установлен на дебалансе с возможностью вращения, а второй - на корпусе выше оси небаланса, отличающийся тем, что дебалансный вибровозбудитель снабжен направляющим элементом, выполненным в форме стакана, дно которого вместе со вторым концом пружины закреплено на корпусе, расстояние от оси вращения до направляющего элемента равно расстоянию от оси вращения до центра тяжести дебаланса, пружина установлена внутри направляющего элемента, первый конец пружины установлен в точке дебаланса, являющимся центром его тяжести, причем коэффициент жесткости пружины выбирается по формуле:
,
где m - масса дебаланса,
g - ускорение свободного падения,
r - расстояние от центра тяжести дебаланса до оси вращения.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано для возбуждения мощных низкочастотных многоволновых колебаний. .

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано во всех отраслях промышленности для возбуждения механических колебаний на резонансных частотах.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных машинах, применяемых в строительстве, транспорте, металлообработке, станкостроении, горной и других отраслях промышленности, где используется вибрация.

Изобретение относится к технике генерации пузырьковой кавитации и может быть использовано в строительной, химической, пищевой и других отраслях промышленности для диспергирования, эмульгирования, получения однородных смесей и т.д.

Изобретение относится к устройствам вибрационного погружения строительных конструкций в грунт, в том числе и вечномерзлый, без сейсмического воздействия в ближней зоне здания и сопряжения.

Изобретение относится к области металлообработки и может быть использовано при изготовлении длинномерных осесимметричных валов на механосборочных предприятиях. .

Изобретение относится к технике для вибрационного воздействия на нефтяную залежь с поверхности земли с целью повышения отдачи и обеспечивает прецизионное управление фазой и направлением колебаний вибровозбудителей в вертикальной и горизонтальной плоскостях без применения механических приводов для поворота вибраторов.

Изобретение относится к вибрационной технике и может применяться для возбуждения механических колебаний. .

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных машинах, применяемых в строительстве, транспорте, металлообработке, станкостроении, горной и других отраслях промышленности, где используется вибрация

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности для возбуждения из состояния покоя резонансных механических колебаний, и может быть использовано в вибрационных мельницах

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в оборудовании агропромышленного комплекса, в частности в технологическом оборудовании зерноперерабатывающих предприятий, и в других отраслях промышленности, связанных с переработкой сыпучих материалов. Способ заключается в использовании для этой цели центробежного вибровозбудителя, состоящего из четырех дебалансов, оси вращения которых расположены на общем основании, имеющих попарно одинаковые дисбалансы, определенную фазировку и вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями. При этом возбуждение негармонических колебаний достигается фазировкой дебалансов, имеющих одинаковые дисбалансы, обеспечивающей параллельность и противоположное направление равных друг другу по величине сил инерции, развиваемых этими дебалансами при их вращении в одном направлении. Техническим результатом является повышение эффективности процессов сепарирования зерновых смесей. 5 ил.

Изобретение относится к строительному мультивибрационному оборудованию для погружения в грунт свай, свай-оболочек, шпунтов и их извлечения из него. Способ направленного инерционного вибровозбуждения включает получение результирующей асимметричной вертикально направленной вынуждающей силы F, составляющие Fi которой одновременно генерируют с помощью n элементарных вибровозбудителей направленного действия при кратном в виде натурального ряда чисел от 1 до n, отношении угловых скоростей ωi вращения валов i-x элементарных вибровозбудителей к угловой скорости ω1 вала первого элементарного вибровозбудителя и уменьшении размеров статических моментов miri масс mi дебалансов с эксцентриситетами ri при увеличении угловых скоростей ωi. Режим генерирования составляющих Fi вынуждающей силы F осуществляют по закону на базе зависимости в виде непрерывной симметричной или несимметричной функции f(x), разложение которой в ряд Фурье содержит гармоники, определяющие составляющие Fi вынуждающей силы F, содержащие начальную фазу и обеспечивающие необходимый задаваемый коэффициент kа ее асимметрии возбуждающей силы как отношение размеров максимальных модулей вдавливающей вынуждающей силы Fа к подъемной Fп при приемлемом количестве n элементарных вибровозбудителей. Технический результат состоит в обеспечении получать коэффициент силовой асимметрии значительных размеров при меньшем количестве элементарных вибровозбудителей за счет улучшения закона изменения результирующей вынуждающей силы. 2 н. и 4 з.п. ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к способам управления воздействующей силой вибрационных колебаний и к устройствам для возбуждения механических вибрационных колебаний вращающимися неуравновешенными массами и может быть использовано в испытательном и технологическом оборудовании. Заявленная группа изобретений включает способы управления воздействующей силой при возбуждении вибрационных колебаний путем вращения двух и более дебалансных масс путем изменения их взаимного углового расположения, и дебалансный регулируемый вибровозбудитель. Предлагаемый способ управления воздействующей силой содержит операции возбуждения вибрационных колебаний путем вращения двух и более дебалансных масс, изменения их взаимного углового расположения, причем указанное изменение производят плавно, отдельными приводами вращения каждой дебалансной массы при непрерывном вращении или путем сложения движений двух и более приводов при непрерывном вращении, при этом возможно поддержание воздействующей силы на постоянном уровне при изменении частоты вибрации и/или ее изменение при постоянной частоте. В процессе изменения воздействующей силы при возбуждении гармонических колебаний одновременно изменяют составы дебалансов. Предлагаемый дебалансный регулируемый вибровозбудитель включает приводной вал, на котором расположен дебаланс, и дополнительный дебаланс, установленный с возможностью изменения углового положения относительно первого дебаланса, причем дополнительный дебаланс установлен на дополнительном валу, расположенном соосно с первым валом и снабженном приводом, при этом привод валов выполнен в виде дифференциального механизма, один привод которого связан с водилом и расположенными на нем сателлитами, минимум по количеству валов, причем минимум один сателлит связан с валом и с неподвижным колесом, и минимум еще один сателлит связан с соответствующим валом и подвижным колесом, имеющим свой привод. Техническим результатом группы изобретений является обеспечение плавности и всенаправленности регулирования воздействующей силы в широком диапазоне частот механических колебаний, в том числе гармонических, без прерывания процесса вибрирования. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 15 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности. Технический результат заключается в возбуждении и поддержании резонансных колебаний рабочего органа вибрационной машины, возбуждаемых дебалансным инерционным вибровозбудителем с приводом от асинхронного электродвигателя, при изменении параметров механической системы вибрационной машины за счет управления частотой питающего напряжения. Способ возбуждения и поддержания резонансных механических колебаний заключается в том, что на рабочий орган вибрационной машины воздействуют периодической возмущающей силой, которая возникает при вращении дебаланса инерционного вибровозбудителя с приводом от асинхронного электродвигателя, частоту вращения дебаланса изменяют за счет изменения частоты питающего напряжения в зависимости от величины сдвига фаз между колебаниями рабочего органа и периодической возмущающей силой, при этом определение величины сдвига фаз проводят по сигналам с датчика углового положения дебалансов и датчика колебаний рабочего органа. 1 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к технике агропромышленного комплекса, и может быть использовано на зерноперерабатывающих предприятиях в технологическом и транспортном оборудовании. Способ заключается в возбуждении механических колебаний центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, попарно имеющих одинаковые дисбалансы, вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями. При этом они имеют начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, что достигается изменением начального положения медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 180° на величину передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на нечетное число из интервала значений от единицы до удвоенного значения передаточного отношения при условии, что передаточное отношение является четным числом. Технический результат заключается в возможности варьирования скорости транспортирования и повышении эффективности процессов сепарирования зерновых смесей. 14 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к технике агропромышленного комплекса, и может быть использовано на зерноперерабатывающих предприятиях в технологическом и транспортном оборудовании. Предлагаемый способ достигается изменением начального положения медленно вращающихся дебалансов на положение, в котором их силы инерции создают силовой фактор, равный нулю, при условии, что передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является четным числом, при делении которого на два получаем нечетное число. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей вибровозбудителя. 10 ил.

Вибровозбудитель предназначен для возбуждения механических колебаний и может быть использован для создания колебательного движения различных виброустройств. В корпусе (1) с внутренней цилиндрической поверхностью установлено ведущее звено (2) с сегментными выступами (4), ось вращения которого смещена относительно оси корпуса (1), и бегунок (3), перемещающийся вдоль хорды сегментных выступов (4), взаимодействуя при этом с корпусом (1). При вращении ведущего звена (2) в корпусе (1) изменяется расстояние центра бегунка (3) от оси ведущего звена (2), вызывая изменение кинетической энергии бегунка (3) от Tmax до Tmin. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции вибровозбудителя. 8 ил.
Наверх