Способ направленного инерционного вибровозбуждения и дебалансный вибровозбудитель направленного действия для его осуществления



Способ направленного инерционного вибровозбуждения и дебалансный вибровозбудитель направленного действия для его осуществления
Способ направленного инерционного вибровозбуждения и дебалансный вибровозбудитель направленного действия для его осуществления
Способ направленного инерционного вибровозбуждения и дебалансный вибровозбудитель направленного действия для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2528715:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" (RU)

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.

 

Группа изобретений относится к строительному мультивибрационному оборудованию для погружения в грунт строительных элементов (свай, свай-оболочек, шпунтов и т.п.) и их извлечения, может найти применение в строительстве гражданском, промышленном, энергетическом и дорожном.

Мультивибрационные устройства дебалансного типа известны.

Например, известно вибрационное устройство по патенту Великобритании (GB 88293; B06B 1/16, E02D 7/00; 1961). Оно включает три узла из пар, синхронно вращающихся в противоположных направлениях неуравновешенных масс (дебалансов), смонтированных на валах, взаимно соединенных зубчатыми колесами и цепной передачей с двигателем. Компоновка узлов такова, что их силовые векторы направлены вдоль одной и той же линии действия. Такое устройство и аналогичные другие известные устройства при относительно небольших габаритах и массе и к тому же еще и простыми средствами (изменением массы дебалансов, их эксцентриситета и частоты вращения) дают возможность получать различные и значительные по размеру инерционные силы, изменяемые во времени но гармоничному закону. Недостатком таких широко применяемых устройств в силу симметричности изменения возмущающей силы является их непригодность для использования в качестве силовых, например вдавливающих, так как для создания односторонне направленных сил требуются значительные по массе привесы, чтобы компенсировать периодически возникающие направленные вверх возмущающие силы.

Известен также вибровозбудитель по патенту США (US 7804211; B06B 1/16, E02D 7/18; 2010). Одна из его модификаций включает связанные с приводом через зубчатые колеса четыре группы валов с дебалансами, причем отношение скоростей вращения группы валов относительно друг друга составляет 1:2:3:4 при соотношении статических моментов их дебалансов 100:18,72:5,8:1,38. Недостатком этого известного вибровозбудителя является невозможность получения коэффициента асимметрии вынуждающей силы значительных размеров.

Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предлагаемому является универсальное вдавливающее устройство по патенту РФ (RU 2388868; E02D 7/00; 2010). Оно представляет собой зубчатый инерционный самобалансный полигармонический вибратор, который имеет корпус, несущий снаружи грузовую траверсу, направляющие и сменный свайный наголовник и содержит внутри пары дебалансных зубчатых колес и валов, валы смонтированы в подшипниках единого корпуса в два равнозначных вертикальных ряда, зубчатые колеса в мультиплицирующем порядке связаны между собой в вертикальных рядах и между рядами через начальную пару, верхние зубчатые колеса кинематически связаны с равнозначным приводом вращательного движения в виде двух двигателей (асинхронных с частотным преобразователями или серводвигателей с сервоприводами), причем количество дебалансных зубчатых колес и валов, присоединенных к начальной паре, выбрано из диапазона 2…6, порядок угловых скоростей вращения каждого из них по отношению к начальной паре выбран кратным и целочисленным из диапазона 1…7, углы сдвига фаз каждой дополнительной пары относительно начальной установлены равными нулю, а компоновка всего механизма выполнена с обеспечением размещения его центра масс на одной вертикали с продольной осью погружаемого элемента при обеспечении собственного веса, превышающего размер наименьшего сопротивления срыву погружаемого элемента. Этот известный дебалансный вибровозбудитель направленного действия позволяет при семикратной асимметрии возбуждающей силы обеспечить в плавном (безударном) режиме погружение свай в грунт (например, железобетонных в крупный песок). Недостатком прототипа является невозможность получения значительных размеров коэффициента асимметрии возбуждающей силы при уменьшении количества элементарных вибровозбудителей направленного действия.

Известен способ направленного инерционного вибровозбуждения, который по своей сути реализуется устройством по патенту RU 2388868. Он включает получение результирующей асимметричной вертикально направленной вынуждающей силы. составляющие которой одновременно генерируют с помощью до семи элементарных вибровозбудителей направленного действия, предварительно обеспечив кратное увеличение частоты вращения валов элементарных вибровозбудителей и уменьшение размеров статических моментов их неуравновешенных масс. Недостаток известного способа таков, как и реализующее его устройства.

Задачей группы изобретений является создание такого способа вибровозбуждения и реализующего его устройства, которые позволяли получать коэффициент силовой асимметрии значительных размеров при меньшем количестве элементарных вибровозбудителей за счет получения и использования релевантного решаемой задачи закона изменения возбуждающей силы.

Для решения поставленной задачи с достижением указанного технического результата патентуемый способ направленного инерционного вибровозбуждения включает получение результирующей асимметричной вертикально направленной вынуждающей силы F, составляющие F1 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 валов i-x элементарных возбудителей к угловой скорости ω1 вала первого элементарного вибровозбудителя и уменьшении размеров статических моментов miri масс дебалансов mi с эксцентриситетами ri при увеличении угловых скоростей ωi. Отличительной особенностью патентуемого способа является то, что режим генерирования составляющих Fi вынуждающей силы осуществляют но 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 ее асимметрии ka как отношение размеров максимальных модулей вдавливающей вынуждающей силы Fв к подъемной Fп при приемлемом количестве n элементарных вибровозбудителей.

Для повышения эффективности способа режим генерирования возбуждающей силы F осуществляют по закону, в частности на базе зависимости f(x)=eax, в интервале - π<x<π, разложение которой в ряд Фурье содержит с учетом физической сущности гармоники

F i [ 2 ( a π ) 1 i a ( 1 ) i ( a 2 + i 2 ) 1 ( a 2 + i 2 ) 1 / 2 sin ( i ω i t + ϕ i ) s h a π ] m i r i ω i 2 ,

где a - параметр (0<a<5),

φi - начальная фаза (0≤φi≤180°),

i=1, 2, …n,

причем требуемое количество и элементарных вибровозбудителей определяют по достижению задаваемого максимума A (размаха) вынуждающей сил F = i = 1 n F i A - размах изменения вынуждающей силы F=(A=|Fв|+|Fп|).

Для расширения функциональных возможностей способа перед приведением во вращение валов элементарных вибровозбудителей осуществляют изменение направления вектора результирующей силы путем поворота всей их системы относительно общей параллельной валам оси на угол в 180°.

Для реализации способа с достижением указанного технического результата при дополнительной возможности выполнения обратной функции (вместо вдавливания свай их извлечение) дебалансный вибровозбудитель направленного действия включает корпус, n пар несущих дебалансы горизонтальных параллельных валов, установленных в подшипниках корпуса с образованием двух вертикальных рядов и кинематически связанных по крайней мере с одним приводом вращательного движения через зубчатую внешнего зацепления передачу с передаточным отношением смежных пар зубчатых колес, представляющим натуральный ряд чисел от 1 до n пар валов, причем дебалансы каждой лежащей в одной горизонтальной плоскости пары валов установлены синфазно и имеют одинаковые статические моменты, размеры которых уменьшаются для пар валов в сторону зубчатых колес с меньшим количеством зубьев, а нижний торец корпуса оснащен присоединительными элементами, например для крепления съемного свайного наголовника. Отличительной особенностью патентуемого вибровозбудителя является то, что он снабжен подъемной П-образной рамой, оснащенной шарнирно с ней соединенным захватным элементом и связанной с боковыми частями корпуса с возможностью поворота на 180° и последующей фиксации в крайних положениях, верхний торец корпуса оснащен дополнительными присоединительными элементами, выполненными тождественно присоединительным элементам нижнего его торца, привод вращательного движения размещен внутри корпуса, размеры статических моментов miri масс mi дебалансов с эксцентриситетом ri горизонтальных параллельных i-x пар валов выполнены преимущественно кратными статическому моменту m1r1 масс m1 дебалансов первой пары валов с кратностью не меньшей i-3, а для части вибраторов обеспечена возможность установки дебалансов с начальной фазой большей нуля и не превышающей 180°.

Для повышения КПД зубчатой передачи предлагаемого вибровозбудителя кинематическая связь его двигателя вращательного движения с двумя рядами валов осуществлена в их средней части, а для повышается удобства при эксплуатации в нем обеспечено прохождение геометрической оси связи П-образной рамы с корпусом через центр масс поворотной несъемной части вибровозбудителя.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фиг.1 изображен дебалансный вибровозбудитель направленного действия (в положении вдавливания сваи), вертикальный разрез;

на фиг.2 - то же, графики законов изменения вертикальных вынуждающих сил F(5) и F'(7) за один оборот вала первого элеметарного вибровозбудителя, генерируемые элементарными вибровозбудителями пятью заявляемого и семью прототипа соответственно со сдвигом абциссы на размер подъемной силы Fn и F'n аналогично;

на фиг.3 - то же, положение вибровозбудителя при извлечении сваи.

Изобретение представляет собой дебалансный вибровозбудитель направленного действия (фиг.1). Он включает корпус 1 и n элементарных вибровозбудителей 2i (i=1, …, n), каждый из которых содержит пару горизонтальных параллельных валов

3i и 4i, несущих дебалансы 5i и 6i, т.е. по своей сути является мультидебалансным. Валы 3i и 4i установлены в подшипниках 7i и 8i корпуса 1 с образованием двух вертикальных рядов 9 и 10 и кинематически связаны между собой и по крайней мере с одним приводом вращательного движения 11. Кинематическая связь между валами 3i и 4i осуществлена через зубчатую внешнего зацепления передачу 12 в виде двух ветвей 13 и 14 с передаточным соотношением смежных пар колес (13i-1, 13i) и (13i, 13i+1), а также

(14i-1, 14i) и (14i, 14i+1), представляющих натуральный ряд чисел от 1 до n пар валов 3i и 4i. Зубчатая передача 12 обеспечивает синхронное вращение валов 3i и 4i в противоположных направлениях, причем зубчатые колеса 131 и 141 валов 31 и 41 первого элементарного вибровозбудителя 21 находятся в зацеплении. Привод вращательного движения 11 выполнен, например, в виде асинхронного с частотным преобразователем двигателя, размещен внутри корпуса 1 и его кинематическая связь с двумя рядами 9 и 10 валов осуществлена в их средней части (с помощью двух одинаковых зубчатых колес 11а и 11б, входящих в зацепление между собой и колесами 13i и 14i соответственно, причем, например, зубчатое колесо 11а зафиксировано на валу 11в двигателя 11, а зубчатое колесо 11б размещено на оси 11г). Конструктивно дебалансы 5i и 6i могут быть размещены на валах 3i и 4i или на зубчатых колесах (на чертеже не показано). Статические моменты miri, масс mi дебалансов 6i при эксцентриситетах ri парных валов 3i и 4i имеют одинаковые размеры, а сами дебалансы 6i установлены синфазно, причем относительно первоначального положения первой пары валов 31 и 41 размеры начальной фазы φi могут находится в пределах 0≤φi≤180°, например, для первой пары валов начальная фаза φ1=0, а для части других φi≠0. Размеры статических моментов miri дебалансов 5i и 6i горизонтальных параллельных валов 3i и 4i выполнены преимущественно кратными статическому моменту m1r1 масс m1 дебалансов 51 и 61 первой пары валов 31 и 41 с кратностью i-3 (miri≤i-3miri).

Корпус 1 снабжен подъемной П-образной рамой 15, связанной с боковыми частями 16 и 17 корпуса 1 с возможностью поворота на 180°, например с помощью соосных шарниров 18 и 19, с последующей фиксацией в крайних положениях винтами 20 и 21. Для этого в боковых частях 16 и 17 корпуса 1 выполнены две пары соосных отверстий 1а, 1б и 1в, 1г для ввода концов 20а и 21а, соответственно винтов 20 и 21, образующих резьбовые соединения 15а и 15б с рамой 15. Рама 15 оснащена захватным кольцеобразным элементом 22, а нижний 23 и верхний 24 торцы корпуса 1 имеют присоединительные элементы, например в виде резьбовых гнезд 25, 26 и 27, 28 для крепления съемного свайного наголовника 29 с помощью винтов 29а. Геометрическая ось 30 связи (шарниров 18 и 19) рамы 15 с корпусом 1 проходит предпочтительно через центр Ц массы поворотной несъемной части вибровозбудителя.

Рассмотренный дебалансный вибровозбудитель направленного действия реализует патентуемый способ направленного инерционного вибровозбуждения. Этот способ заключается в получении результирующей асимметричной вертикально направленной вынуждающей силы F, составляющие Fi которой одновременно генерируют с помощью и элементарных вибровозбудителей 2 направленного действия при кратном в виде натурального ряда чисел от 1 до n отношении угловых скоростей ωi вращения валов 3i и 4i элементарных вибровозбудителей 2i к угловой скорости ω1 валов 31 (41) первого элементарного вибровобудителя 21 и уменьшении размеров статических моментов miri масс mi дебалансов 5i (6i) с эксцентриситетами ri при увеличении угловых скоростей ωi. Режим генерирования составляющих Fi возбуждающей силы F осуществляют по закону на базе зависимости в виде непрерывной функции f(x), которая является симметричной относительной относительно оси ординат (т.е. четной), или симметричной относительно начала координат (т.е. нечетной), или несимметричной (т.е. ни четной ни нечетной), причем разложение функции в ряд Фурье содержит гармоники, определяющие составляющие Fi вынуждающей силы F, содержащие начальную фазу и обеспечивающие необходимый задаваемый коэффициент ее асимметрии kа как отношение размеров максимальных модулей вдавливающей вынуждающей силы Fв к подъемной Fп при приемлемом количестве элементарных вибровозбудителей.

Режим генерирования возбуждающей силы F осуществляют по закону, в частности, на базе несимметричной на интервале -π<ч<π функции, предпочтительно определяемой зависимостью

f ( x ) = e a x , ( 1 )

разложение которой в ряд Фурье содержит гармоники

F i [ 2 ( a π ) 1 i a ( 1 ) i ( a 2 + i 2 ) 1 ( a 2 + i 2 ) 1 / 2 sin ( i ω i t + ϕ i ) s h a π ] m i r i ω i 2 , ( 2 )

где a - параметр (0<a<5),

φi - начальная фаза (0≤φi≤180°),

i=1, 2, …n.

причем требуемое количество n элементарных вибровозбудителей определяют по достижению задаваемого максимума A (размаха) вынуждающей сил F = i = 1 n F i а размах А изменения вынуждающей силы представляем зависимостью

A = | F в | + | F п | ( 3 )

Зависимость (2) получена следующим образом.

Элементарные вибровозбудители 2 представляют собой двухдебалансные вибраторы, создающие направленные силы инерции, изменяемые по гармоничному закону и являющиеся (с учетом кинематической связи их валов с передаточными отношениями зубчатых колес в виде ряда натуральных чисел) гармониками ряда Фурье.

Для непрерывной функции f(x) в интервале -π<x<π ряд Фурье (стр.550 [1]) имеет вид

f ( x ) = a 0 2 + k = 1 ( a k cos k x + b k sin k x ) , ( 4 )

где a0, ak, bk - коэффициенты Фурье.

Формула (4) может быть представлена в форме (стр.550 [1])

f ( x ) = a 2 + k = 1 A k sin ( k x + ϕ k ) , ( 5 )

где A k = ( a k 2 + b k 2 ) 1 / 2 , ( 6 )

t g ϕ i = a k / b k . ( 7 )

В качестве базовой функции для представления закона изменения вынуждающей силы для дебалансного вибровозбудителя направленного действия мультипликационного типа предпочтительно принять на интервале -π<x<π функцию

f ( x ) = e a x , ( 1 a )

которая может быть представлена рядом Фурье в виде (п.23 стр.554 [1]

e a x = 2 π s h a π [ 1 2 a + k = 1 ( 1 ) k ( a 2 + b 2 ) 1 ( a cos k x k sin k x ) ] , ( 2 a )

где коэффициенты Фурье представлены в конечной форме: a0=2(aπ)-1shaπ, ak=a, bk=k.

С учетом зависимостей (5), (6) и (7) и внесения общего множителя в квадратные скобки и под знак суммы получаем

e a x = ( a π ) 1 s h a π + k = 1 2 ( a π ) 1 k a ( 1 ) k ( a + k x ) 1 sin ( k x + ϕ k ) s h a π = = a 0 / 2 + k = 1 F k . ( 2 б )

Таким образом, второе слагаемое в зависимости (2б) является суммой гармоник, представляющей функцию (1а). Поэтому оно и представляет интерес.

Уменьшая количество слагаемых ряда Фурье, тем самым уменьшаем число валов вибровозбудителя.

С учетом физической сущности процесса переменную x можно представить как ωt, где ω - угловая скорость (угловая частота) вращения вала, t - время в пределах периода Т=2π. После чего, вводя во вторую часть уравнения (2б) значение центробежной силы инерции m i r i ω i 2 и заменяя индекс k (k=1, 2, …∞) на i (i=1, 2, …n), получим приближенное представление функции (1) в виде суммы гармоник Fi, каждая из которых при конечном их числе n имеет вид зависимости (2), причем обеспечивается более приемлемая для мультивибраторов форма кривой (по плавности) закона изменения вынуждающей силы F.

Для монотонно убывающей функции f(x) вибрационная система может быть оценена коэффициентом динамичности

k д = | F в / F п | = k а , ( 9 )

Коэффициенты динамичности системы и асимметрии вынуждающей силы совпадают, а параметры Fв и Fп является соответственно модулями вдавливающей и подъемной вынуждающей силы F, причем они связаны между собой зависимостью (4).

Получение заранее заданной вдавливающей силы Fв решается посредством числа гармоник при соответствующем подборе статических моментов. При увеличении числа элементарных вибровозбудителей сокращается время действия вдавливающей силы Fв на погружаемый элемент (сваю). Из закона сохранения количества движения следует, что чем меньше время воздействия Fв, тем больше время действия подъемной силы Fп, тем меньше значение подъемной силы Fп, т.е. уменьшение времени воздействия Fв позволяет получить меньшую подъемную силу Fп.

Задавшись коэффициентом динамичности (силовой асимметрии) kд=ka=10 с учетом статической нагрузки (Gв+Gс=Fп), где Gв и Gс - вес вибровозбудителя и вес сваи (естественный пригруз) соответственно, а их сумма является статической нагрузкой, строим график вынуждающей силы F(5) (при 5 элементарных вибровозбудителях) за период Т=2π оборота вала первого вибровозбудителя со сдвигом по оси ординат на размер статической нагрузки (фиг.2). Также наносим график вынуждающей силы F прототипа (при 7 элементарных вибровозбудителях и kд=kа=7). Судя по графику изменения вынуждающей силы патентуемого вибровозбудителя, при большем коэффициенте динамичности (силовой асимметрии) и меньшем количестве элементарных вибровозбудителей в сравнении с прототипом функция более гладкая (без колебаний), что увеличивает эффективность погружения в грунт и извлечения из него строительных элементов.

Работает дебалансный вибровозбудитель направленного действия следующим образом.

Для подготовки к погружению сваи 31 с расфиксированной П-образной рамой 15 и оснащенный свайным наголовником 29 корпус 1 вибровозбудителя подвешивают на крюке 32 грузоподъемного крана с помощью захватного элемента 22, подводят краном к стеллажу с уложенными сваями и надевают на голову сван 31 свайный наголовник 29. С помощью зажимного механизма свайного наголовника зажимают голову сваи 31, фиксируют П-образную раму 15 винтами 20 и 21, поднимают краном вибровозбудитель со сваей 31 и выводят их на точку погружения. В режиме расторможенной подвески включают двигатель 11 и под действием вдавливающей силы Fв осуществляют плавное погружение сваи 31 в грунт 33 на проектную глубину (фиг.1). Затем освобождают сваю 31 от зажима в свайном наголовнике 29 и поднимают краном вибровозбудитель. На этом цикл погружения сваи 31 заканчивается. Последующие циклы погружения свай в грунт повторяются в той же последовательности.

Для подготовки к извлечению сваи 31 из грунта 33 снимают свайный наголовник 29, расфиксированную П-образную раму 15 поворачивают на 180° относительно корпуса 1 вибровозбудителя и фиксируют с помощью винтов 20 и 21 (путем введения их концов 20а и 21а в отверстия 1в и 1г корпуса 1). Устанавливают свайный наголовник 29, фиксируя его винтами 29а в резьбовых гнездах 27 и 28 в торце 24 корпуса 1. Подвешивают вибровозбудитель на крюке 32 грузоподъемного крана с помощью захватного элемента 22, подводят вибровозбудитель краном к подлежащей извлечению свае 31, надевают на голову сваи 31 свайный наголовник 29 и с помощью зажимного механизма зажимают голову сваи 31. В режиме активной подвески включают двигатель 11 и под действием силы - Fв, т.е. вдавливающей силы, вектор которой направлен вверх, осуществляют плавное извлечение сваи 31 (фиг.3). Извлеченную сваю 31 с помощью крана переносят к стеллажам складирования, где ее опускают и освобождают от зажима в свайном наголовнике 29. Затем поднимают вибровозбудитель. На этом цикл извлечения сваи 31 заканчивается. Последующие циклы извлечения свай из грунта повторяются в той же последовательности.

Предложенная группа изобретений при улучшении эксплуатационных характеристик и расширении функциональных возможностей дебалансных вибровозбудителей направленного действия расширяет арсенал средств строительного мультивибрационного оборудования.

Литература

[1] И.П. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. - М.: Наука. 1981.

1. Способ направленного инерционного вибровозбуждения, включающий 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, отличающийся тем, что 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.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что режим генерирования возбуждающей силы F осуществляют по закону, в частности на базе зависимости f(x)=eax, в интервале -π<x<π, разложение которой в ряд Фурье содержит с учетом физической сущности гармоники
,
где a - параметр (0<a<5),
φi - начальная фаза (0≤φi≤180°).
i=1, 2, …n.
причем требуемое количество n элементарных вибровозбудителей определяют по достижению задаваемого максимума А (размаха) вынуждающей сил
А - размах изменения вынуждающей силы F=(A=|Fв|+|Fn|).

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что перед приведением во вращение валов элементарных вибровозбудителей осуществляют изменение направления вектора результирующей возбуждающей силы путем поворота всей их системы относительно общей параллельной валам оси на угол в 180°.

4. Дебалансный вибровозбудитель направленного действия, включающий корпус, n пар, несущих дебалансы горизонтальных параллельных валов, установленных в подшипниках корпуса с образованием двух вертикальных рядов и кинематически связанных по крайней мере с одним приводом вращательного движения через зубчатую внешнего зацепления передачу с передаточным соотношением i смежных пар зубчатых колес, представляющий натуральный ряд чисел от 1 до числа n пар валов, причем дебалансы каждой лежащей в одной горизонтальной плоскости пары валов установлены синфазно и имеют одинаковые статические моменты, размеры которых уменьшаются для пар валов в сторону зубчатых колес с меньшим числом зубьев, а нижний торец корпуса оснащен присоединительными элементами, например для крепления съемного свайного наголовника, отличающийся тем, что он снабжен подъемной П-образной рамой, оснащенной шарнирно с ней соединенным захватным элементом и связанной с боковыми частями корпуса с возможностью поворота на 180 градусов и последующей фиксации в крайних положениях, верхний торец корпуса оснащен дополнительными присоединительными элементами, выполненными тождественно присоединительным элементам нижнего его торца, привод вращательного движения размещен внутри корпуса, размеры статических моментов miri масс mi дебалансов с эксцентриситетом ri горизонтальных параллельных i-x пар валов выполнены преимущественно кратными статическому моменту m1r1 масс m1 дебалансов первой пары валов с кратностью преимущественно не меньшей i-3, а для части вибраторов обеспечена возможность установки дебалансов с начальной фазой, большей нуля и не превышающей 180°.

5. Дебалансный вибровозбудитель по п.4, отличающийся тем, что кинематическая связь его двигателя вращательного движения с двумя рядами валов осуществлена в их средней части.

6. Дебалансный вибровозбудитель по п.4, отличающийся тем, что геометрическая ось связи П-образной рамы с корпусом проходит предпочтительно через центр массы поворотной несъемной части вибровозбудителя.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области технологии производства свайных работ и может быть использовано для погружения в грунт полимерных шпунта и труб. Способ вибрационного погружения в грунт полимерных шпунта и труб включает изменение точки крепления вибромеханизма вдоль оси погружаемого элемента, позволяющее уменьшить потери энергии волн колебаний на преодоление сил внутреннего трения в материале шпунта и труб.

Изобретение относится к земляным инженерно-техническим работам, а именно к возведению коротких колонн из заполнителя, а также к контролю качества при их возведении.

Изобретение относится к строительной технике, а именно к устройству, предназначенному для крепления к забиваемому объекту, погружаемому в грунт или извлекаемому из грунта путем создания вибрации.

Изобретение относится к вибраторной системе для изготовления колонн материала в почве, которая имеет удлиненное тело вибратора с имеющей периметр образующей поверхностью, и, по меньшей мере, один проходящий, по меньшей мере, частично вокруг периметра тела вибратора выступ для продавливания вглубь находящегося в кольцевом пространстве под выступом материала при движении вниз тела вибратора.

Изобретение относится к строительству и может быть применено при изготовлении железобетонных фундаментов зданий, домов и других инженерных сооружений с использованием его для изготовления буробетонных свай в грунте; для вибробурения скважин в грунте; для погружения и извлечения металлических труб, ограждающих котлованы строящихся домов, или для погружения свай-оболочек в грунт; для погружения призматических железобетонных свай в грунт и других свайных элементов.

Изобретение относится к вибросейсмической технике и используется в качестве генератора направленных колебаний в виброисточниках для промыслового сейсмоволнового воздействия на нефтегазовые месторождения с земной поверхности и в строительном производстве.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам для погружения в грунт и извлечения из него свайных элементов, уплотнения грунтов, балласта, каменных постелей.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам для погружения в грунт и извлечения из него свайных элементов, уплотнения грунтов, балласта, каменных постелей.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении бетонных несуще-ограждающих конструкций с наружной гидроизоляцией в грунте.

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.

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 вибрационных машинах, применяемых в строительстве, транспорте, металлообработке, станкостроении, горной и других отраслях промышленности, где используется вибрация.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных установках, требующих синусоидальной формы возмущающей силы. .

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 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.
Наверх