ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B06B1/16 

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к дебалансным вибровозбудителям, и может быть использовано в строительной, горнодобывающей, химической отраслях промышленности, в дорожном строительстве, при возведении плотин и т.п.

Известны вибровозбудители, в которых, с целью повышения экономичности и долговечности, осуществлена разгрузка подшипников дебалансного вала за счет того, что значительная часть центробежной силы воспринимается не подшипниками, а силами магнитного взаимодействия между дебалансным валом и корпусом, при этом на корпусе и роторе устанавливаются магниты или магнитопроводы электромагнитов.

Например, в вибровозбудителе [1] в качестве взаимодействующих элементов магнитной цепи используются ротор и статор приводного асинхронного электродвигателя, а для создания магнитной силы притяжения, направленной в противоположную по отношению к центробежной силе сторону, используется несимметрия стержней беличьей клетки ротора, стержни со стороны ротора, противоположной дебалансу, расположены более часто; это сгущение по замыслу автора изобретения увеличивает число ампервитков с этой стороны ротора и тем самым создает магнитную силу притяжения, воспринимающую центробежную силу и разгружающую подшипники дебалансного вала.

Недостатком такого вибровозбудителя является ухудшение электрических характеристик приводного электродвигателя, "испорченного" неравномерным расположением стержней беличьего колеса ротора.

Известен вибровозбудитель, содержащий корпус, установленный в нем ротор, включающий вал с дебалансом, и электромагнитное устройство для разгрузки подшипников вала от центробежной силы, включающее кольцевые электромагниты, расположенные в корпусе коаксиально валу дебаланса, а добалансы выполнены из немагнитного материала [2]
Недостатками этого вибровозбудителя следует считать необходимость выполнения дебаланса из немагнитной (и соответственно более дорогой) стали и невозможность выполнить магнитную цепь из шихтованного железа. Необходимость в шихтованном железе магнитопровода возникает в связи с тем, что участки магнитопровода, проходящие по статору, периодически (в течение каждого оборота) намагничиваются от нуля, когда напротив участка магнитопровода статора нет соответствующего участка магнитопровода ротора, до максимума, когда напротив этого же участка магнитопровода статора появляется в процессе вращения соответствующий участок магнитопровода ротора.

Такое намагничивание размагничивание нешихтованного неэлектротехнического железа влечет за собой повышенные потери энергии на намагничивание и интенсивный разогрев участков магнитопровода статора, отрицательно влияющие на долговечность обмотки.

Задачей изобретения является создание вибровозбудителя с электромагнитным устройством для разгрузки подшипников, в котором обеспечивались бы прохождения магнитного потока по кратчайшему пути, минуя вал дебаланса и корпус, в результате чего возможно изготавливать дебаланс из обычных конструкционных материалов и снизить потери в магнитной цепи.

Согласно изобретению это достигается благодаря тому, что в вибровозбудителе, содержащем корпус, установленный в нем ротор, включающий вал с дебалансом, и электромагнитное устройство для разгрузки подшипников вала от центробежной силы, включающее кольцевые электромагниты, расположенные в корпусе коаксиально валу, электромагнитное устройство снабжено парами явновыраженных полюсов по числу электромагнитов, расположенными на роторе со стороны, противоположной дебалансу, а каждый электромагнит выполнен с парой явновыраженных полюсов, между которыми размещена обмотка подмагничивания и которые образуют с полюсами на роторе замкнутую магнитную цепь. В вибровозбудителе по изобретению полюса электромагнита могут быть выполнены из шихтованной электротехнической стали.

На фиг. 1 представлена одна из возможных конструктивных схем выполнения предлагаемого вибровозбудителя, продольный разрез; на фиг.2 сечения А-А и Б-Б на фиг.1; на фиг.3 узел I на фиг.1.

Вибровозбудитель содержит корпус 1 с опорными подшипниками 2, ротор, включающий вал 3, установленный в подшипниках 2, и дебаланс 4, и электромагнитное устройство для разгрузки подшипников 2 от центробежной силы. Электромагнитное устройство включает расположенные в корпусе 1 коаксиально валу 3 кольцевые электромагниты 5, выполненные каждый с парой явновыраженных полюсов 6 в виде дисков, между которыми размещена обмотка 7 подмагничивания, и пары явновыраженных полюсов 8 в форме сектора кольца, расположенных на роторе со стороны, диаметрально противоположной дебалансу 4. Полюса 8 образованы на стойке 9, связанной с валом 3. Полюса 6 с размещенным между ними кольцевым магнитопроводом 10 образуют с полюсами 8 замкнутую магнитную цепь. Элементы магнитной цепи электромагнитов выполнены из шихтованной электротехнической стали, расположены между фланцами 11 корпуса и стянуты с помощью шпилек 12 с гайками 13.

Зазоры δ_з между полюсами 6 электромагнитов 5 и дебалансом 4 во много раз больше, чем зазор δ_р между этими полюсами и полюсами 8 ротора, зазор δ_р делается традиционно малым. Поскольку зазор δ_з велик, магнитное сопротивление тоже велико, и магнитный поток через этот зазор практически вообще не идет.

При вращении вала с дебалансом возникает центробежная сила, направленная в сторону центра тяжести дебаланса.

При пропускании постоянного тока через обмотки 7 возникает магнитный поток, подавляющая часть которого проходит по кратчайшему замкнутому пути (средняя линия магнитного потока обозначена на фиг.1 буквой Ф), при этом в зазоре δ_р возникает электромагнитная сила, притягивающая ротор к корпусу. Эта сила направлена диаметрально противоположно центробежной силе, так что на опорные подшипники 2, также передающие центробежную силу с ротора на корпус, действует только разность центробежной и магнитной сил. При точном выборе ампервитков обмоток электромагнитов эта разность вообще может быть сделана равной нулю.

При пуске этого вибровозбудителя магнитная сила может увеличиваться плавно за счет плавного увеличения тока в обмотках, так что и в процессе раскрутки дебалансного вала разность сил может поддерживаться малой, что облегчает пуск в ход вибровозбудителя.

Благодаря тому, что магнитный поток в предлагаемом вибровозбудителе не идет через вал с дебалансом и протяженный корпус, дебаланс может изготавливаться из обычных конструкционных сталей, а реализация кратчайшего пути для магнитного потока и использование шихтованной электротехнической стали позволяет повысить экономичность устройства.

Использование: в вибрационных машинах, применяемых в строительной, горнодобывающей и других отраслях промышленности. Сущность изобретения: в дебалансном вибровозбудителе с электромагнитным устройством для разгрузки подшипников вала дебаланса от центробежной силы, включающим установленные в корпусе кольцевые электромагниты, каждый электромагнит выполнен с парой явновыраженных полюсов, между которыми размещена обмотка подмагничивания. Каждая пара полюсов электромагнита образует замкнутую магнитную цепь с парой явновыраженных полюсов, расположенных на роторе со стороны, противоположной дебалансу. Электромагниты установлены в корпусе коаксиально валу. Полюса электромагнита могут быть выполнены из шихтованной электротехнической стали. Вследствие прохождения магнитного потока по кратчайшему пути, минуя вал дебаланса и корпус, обеспечивается возможность изготовления дебаланса из обычных конструкционных материалов и снижение потерь в магнитной цепи. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Вибровозбудитель, содержащий корпус, установленный в нем ротор, включающий вал с дебалансом, и электромагнитное устройство для разгрузки подшипников вала от центробежной силы, включающее кольцевые электромагниты, расположенные в корпусе коаксиально валу, отличающийся тем, что электромагнитное устройство снабжено парами явно выраженных полюсов, по числу электромагнитов, расположенными на роторе со стороны, противоположной дебалансу, а каждый электромагнит выполнен с парой явно выраженных полюсов, между которыми размещена обмотка подмагничивания и которые образуют с полюсами на роторе замкнутую магнитную цепь. 2. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что полюса электромагнита выполнены из шихтованной электротехнической стали.