ПЛАНЕТАРНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК B06B1/16 

Изобретение относится к планетарным вибровозбудителям.

Известна конструкция планетарного вибровозбудителя, содержащего беговую дорожку и инерционный бегунок, ось вращения которого размещена внутри радиального паза водила, установленного с эксцентриситетом относительно центра кривизны беговой дорожки. Бегунок перемещается по беговой дорожке с переменным радиусом относительно оси вращения водила, вследствие чего на него оказывают совместное действие центробежные и кориолисовы силы, что увеличивает вынуждающую силу вибровозбудителя.

Недостаток известного устройства состоит в том, что действие на бегунок кориолисовых сил приводит к спонтанному возникновению крутящего момента бегунка, который заставляет его пробуксовывать при увеличении радиуса траектории движения по беговой дорожке и идти юзом при уменьшении этого радиуса. В результате сопротивление качению бегунка переходит в сопротивление его скольжению по беговой дорожке, что повышает примерно на порядок энергоемкость привода вибровозбудителя, приводит к перегреву бегунка и, в большинстве случаев, к срыву колебаний.

Прототипом изобретения является планетарный вибровозбудитель, содержащий корпус с беговой дорожкой, взаимодействующий с ней бегунок, подвижно соединенное с ним, и установленное со смещением относительно центра кривизны беговой дорожки поводковое водило и маятник, выполненный в виде шарнирно закрепленной на оси вращения бегунка штанги с расположенным на ее конце грузом, размещенным снаружи беговой дорожки. Установка груза на маятнике позволяет уменьшить собственную инерционную массу и радиус траектории движения бегунка без снижения вынуждающей силы вибровозбудителя, что уменьшает действующий на бегунок спонтанный крутящий момент кориолисовых сил и вероятность его проскальзывания по беговой дорожке. Одновременно действующие на груз маятника центробежная и кориолисова силы прижимают бегунок к поверхности беговой дорожки, также уменьшая тем самым его проскальзывание.

Недостаток прототипа состоит в том, что маятниковое устройство противоскольжения не исключает полностью вероятность проскальзывания инерционного бегунка, особенно с увеличением частоты вращения водила до 10000-12000 об/мин и более, от квадрата которой зависит величина вынуждающей силы вибровозбудителя. Причина этого состоит в том, что уменьшение собственной массы и радиуса вращения бегунка ограничено пропорциональным ростом его собственной угловой скорости вращения при неизменной угловой скорости водила, а рост собственной угловой скорости бегунка резко увеличивает тепловые потери энергии привода даже при незначительной длине пути проскальзывания бегунка по беговой дорожке. Разрешение данного технического противоречия может быть обеспечено дополнительным воздействием на бегунок внешнего крутящего момента со стороны маятникового груза, который компенсирует спонтанный крутящий момент бегунка от действия на него кориолисовых сил.

Целью изобретения является повышение эффективности вибровозбудителя.

Для этого груз выполнен в виде шестерни, установленной на оси с возможностью вращения, и кинематически связанной с ней паразитной шестерней, закрепленной на промежуточной оси, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике, а вибровозбудитель снабжен установленной жестко на промежуточной оси звездочкой цепной передачи и связанной с ней другой звездочкой, жестко закрепленной на оси бегунка.

На фиг. 1 схематично показан планетарный вибровозбудитель в радиальной плоскости вращения водила; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Планетарный вибровозбудитель содержит корпус с беговой дорожкой 1 некруглой, например, эллиптической формы. Поводковое водило 2 установлено со смещением на величину эксцентриситета e относительно центра кривизны беговой дорожки 1, снабжено радиальной вилкой 3 и жестко связано с приводным валом 4. Внутри вилки 3 размещена ось 5 инерционного бегунка 6, установленного на внутренней поверхности беговой дорожки 1. На оси 5 бегунка 6 при помощи шарнира 7 закреплен маятник, выполненный в виде штанги 8 с грузом 9 на конце, размещенным снаружи беговой дорожки 1. Часть груза 9 выполнена в виде шестерни 10, установленной на оси 11 с возможностью вращения и кинематически связанной с паразитной шестерней 12, которая жестко соединена со звездочкой 13 цепной передачи 14 и закреплена на промежуточной оси 15, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике в подшипнике 16. Другая звездочка 17 цепной передачи 14 жестко закреплена на оси 5 инерционного бегунка 6.

Работа планетарного вибровозбудителя осуществляется следующим образом.

При вращении водила 2 инерционный бегунок 6 катится по беговой дорожке 1 с переменным радиусом R относительно приводного вала 4. На бегунок 6 действуют центробежная сила Р_цб и кориолисова сила Р_б = Р^l_б + Р^ll_б , составляющие которой Р^l_б и Р^ll_б имеют разную величину вследствие разной удаленности от вала 2 условных половинок бегунка 6 и обеспечивают негативное действие на бегунок спонтанного крутящего момента М_К1, приводящего на определенных участках траектории движения к проскальзыванию бегунка - его пробуксовке при увеличении радиуса R и его юзу при уменьшении этого радиуса, когда кориолисовы силы Р_б и спонтанный момент М_К1 меняют свой знак на обратный. На груз 9 маятника и шестерню 10 действуют аналогичные центробежная сила Р_цм и кориолисовы силы Р_м, геометрическая сумма которых заставляет маятник отклоняться на угол α относительно радиуса R траектории движения бегунка 6 назад, против направления движения последнего, при увеличении радиуса R и вперед, по направлению движения, при уменьшении радиуса R. На условные половинки шестерни 10 действует пара кориолисовых сил Р^l_м и Р^ll_м , перпендикулярных радиусу вращения груза 9 относительно вала 4. Эта пара кориолисовых сил обеспечивает действие на шестерню 10 спонтанного крутящего момента М_К2, направленного в ту же стороны, что и момент М_К1 инерционного бегунка 6. Соответственно, на паразитную шестерню 12 действует тот же момент М_К2 (без учета КПД зубчатой передачи), направленный противоположно. Цепной передачей 14 этот момент М_К2 передается (без учета КПД цепной передачи) на бегунок 6, причем за счет подбора соотношения масс бегунка 6 и шестерни 10, а также передаточных чисел зубчатой и цепной передач в соответствии с длиной штанги 8, радиусом кривизны беговой дорожки 1 и эксцентриситетом e водила 2 указанные спонтанные моменты М_К1 и М_К2 взаимно компенсируют друг друга, тем самым предупреждая проскальзывание бегунка 6 по поверхности беговой дорожки 1. Паразитная шестерня 12 необходима для изменения знака действия спонтанного момента М_К2 на противоположный. Шестерня 10 непрерывно вращается на оси 11 в соответствии с качением бегунка 6 по дорожке 1, однако знак действия моментов М_К1 и М_К2 постоянно меняется в зависимости от увеличения или уменьшения радиуса R, при этом сила Р_н натяжения цепи 14 периодически переходит из одной ветви цепи в другую. Эта сила Р_н направлена в сторону обкатываемой бегунком 6 поверхности беговой дорожки 1 и вместе с составляющими центробежной силы Р_цм и кориолисовой силы Р_м, а также центробежной силой Р_цб обеспечивает прижатие бегунка 6 к дорожке 1. Геометрическая сумма всех указанных сил определяет величину переменной вынуждающей силы планетарного вибровозбудителя, передаваемой бегунком 6 на беговую дорожку 1.

Преимущество изобретения состоит в автоматической компенсации действующего на инерционный бегунок спонтанного момента кориолисовых сил и предупреждении проскальзывания бегунка по беговой дорожке независимо от ее геометрической формы.

Использование: в вибрационной технике. Сущность: планетарный вибровозбудитель содержит корпус с беговой дорожкой 1 некруглой, например, эллиптической формы. Поводковое водило 2 установлено со смещением на величину эксцентриситета e относительно центра кривизны беговой дорожки 1, снабжено радиальной вилкой 3 и жестко связано с приводным валом 4. Вибровозбудитель снабжен установленной жестко на промежуточной оси звездочкой 13 цепной передачи 14 и связанной с ней другой звездочкой 17, жестко закрепленной на оси бегунка 6. Груз выполнен в виде шестерни 10, установленной на оси 11 с возможностью вращения и кинематически связанной с ней паразитной шестерней 12, закрепленной на промежуточной оси, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике. 2 ил.

ПЛАНЕТАРНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ, содержащий корпус с беговой дорожкой, взаимодействующий с ней бегунок, подвижно соединенное с ним и установленное со смещением относительно центра кривизны беговой дорожки поводковое водило и маятник, выполненный в виде шарнирно закрепленной на оси вращения бегунка штанги и расположенного на ее конце груза, размещенного снаружи беговой дорожки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, груз выполнен в виде шестерни, установленной на оси с возможностью вращения и кинематически связанной с ней паразитной шестерней, закрепленной на промежуточной оси, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике, а планетарный вибровозбудитель снабжен установленной жестко на промежуточной оси звездочкой цепной передачи и связанной с ней другой звездочкой, жестко закрепленной на оси бегунка.