СПОСОБ СОЗДАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ Российский патент 1994 года по МПК E21B3/02 

Изобретение относится к машиностроению.

В горных, строительных, сельскохозяйственных транспортных машинах известны способы создания крутильных колебаний механическими, электрическими и гидропневматическими возбудителями колебаний [1 и 2].

Известен способ создания крутильных колебаний на основе синтеза планетарного механизма с двумя, тремя степенями свободы и динамического возбудителя колебаний, в котором равномерное вращение ведущего вала складывается с колебательным вращением вала возбудителя колебаний и обеспечивает заданную закономерность импульсного вращения рабочего органа в соответствии с требованиями технологического процесса [3].

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому, осуществляющим способ синтеза равномерного вращения и крутильных колебаний, является вращатель планетарного типа с двумя, тремя степенями свободы [4], содержащий планетарный редуктор и возбудитель колебаний, интегрирующий равномерное вращение вала основного привода и колебательное движение вала возбудителя колебаний [5]. Амплитудно-частотные характеристики рабочего органа определяются по потребностям технологического процесса и регулируются за счет изменения скорости вращения вала возбудителя колебаний, а также эксцентриситета.

Недостатками известного способа создания крутильных колебаний являются однородность амплитудно-частотной характеристики каждого цикла возбудителя колебаний, отсутствие способа изменения заданных характеристик одного цикла, возникновение динамических нагрузок в кинематических парах и звеньях в период холостого хода, равноценных нагрузках рабочего хода, отсюда снижение долговечности устройств, осуществляющих этот способ, и увеличение расхода энергии на холостой ход возбудителя колебаний.

Целью изобретения является повышение надежности в работе импульсного вращателя, обеспечение устойчивости движения pабочего органа по заданным параметрам, расширение и регулировка эксплуатационных возможностей воздействия на материалы, снижение энергоемкости и металлоемкости устройств, осуществляющих способ, исключение динамических усилий в звеньях в период холостого хода, изменение периодичности циклов и их закономерности, повышение чувствительности устройств на внешние возбуждающие факторы.

Указанная цель достигается тем, что в известном способе вал исполнительного рабочего органа выполнен из двух частей, при этом на одну часть вала передают постоянный крутящий момент, а другую часть вала приводят в колебательное движение путем взаимодействия профилей двух кинематических пар. При этом во время холостого хода возбудителя колебаний отсутствует возмущающая сила.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что возмущающая сила индивидуально изменяется по закономерности воздействия в течение каждого цикла на движение рабочего органа, исключаются динамические усилия в период холостого хода, движение рабочего органа определяется закономерностью его движения относительно вала рабочего органа, взаимодействующего с приводным механизмом. Таким образом, заявляемый способ соответствует критерию изобретения "новизна".

Известны технические решения [1], в которых синтезируется планетарный редуктор с возбудителем колебаний и обеспечивается равномерное с наложенными колебаниями вращение вала рабочего органа. Однако при указанном способе не обеспечивается индивидуальной регулировки закономерности импульса и не исключаются динамические нагрузки холостого хода возбудителя колебаний. Это позволяет сделать вывод о его соответствии критерию "существенное отличие".

Изменением периодичности циклов и закономерности их изменения в сравнении с гармоническими движениями вала возбудитель колебаний обеспечивает технологическую потребность обрабатываемого материала в импульсном воздействии, изменение амплитудно-частотных характеристик возмущающей силы каждого последующего цикла, исключение нежелательных резонансных явлений в приводах за счет регулировки закономерностей относительного движения частей вала рабочего органа.

Изменение относительного движения двух частей вала рабочего органа определяется кинематическим взаимодействием и профилем двух кинематических пар, каждая из которых выполняется в соответствии с требованиями технологического процесса. Причем профиль одной из поверхностей соприкасающейся кинематической пары механизмов работает последовательно по ряду самостоятельных профилей второй кинематической пары. Изменение профиля второй поверхности возможно как в период взаимодействия работающих пар, так и до их взаимодействия. Этим достигается регулировка амплитудно-частотной характеристики по технологическим потребностям и свойствам обрабатываемого материала в целом и корректировка индивидуально каждого импульса.

Предлагаемый способ может быть осуществлен на устройстве, где вал рабочего органа выполнен из двух относительно вращающихся частей, при этом на одну часть вала передают постоянный крутящий момент, а другую часть вала приводят в колебательное движение путем взаимодействия профилей двух кинематических пар.

Использование предлагаемого способа создания крутильных колебаний обеспечивает по сравнению с существующим следующие преимущества:
1. Повышается надежность в работе импульсных вращателей и устойчивость движения рабочего органа по заданным параметрам;
2. Исключаются динамические нагрузки в механизмах в период холостого хода возбудителя колебаний;
3. Расширяется диапазон регулирования амплитудно-частотных характеристик в процессе создания и эксплуатации устройств, осуществляющих способ;
4. Контролируется и при необходимости устраняется работа устройств в резонансном режиме.

Изобретение относится к машиностроению. Сущность изобретения: изменение относительного движения двух частей вала рабочего органа определяется кинематическим взаимодействием и профилем двух пар кулачков и рычажно-кулачковых механизмов, каждый из которых выполняют в соответствии с требованиями технологического процесса. Причем профиль одной из поверхностей соприкасающейся пары кулачковых механизмов работает последовательно по ряду самостоятельных профилей второй поверхности. Изменение второй поверхности возможно как в период взаимодействия работающих кулачковых пар, так и до их взаимодействия.

СПОСОБ СОЗДАНИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ на валу исполнительного рабочего органа интегрированием равномерного и колебательного движения последнего, отличающийся тем, что вал исполнительного рабочего органа выполняют из двух частей, при этом на одну часть вала передают постоянный крутящий момент, а другую часть вала приводят в колебательное движение путем взаимодействия профилей двух кинематических пар.