ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 1997 года по МПК B06B1/16 

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к дебалансным вибровозбудителям, и может быть использовано в промышленности строительных материалов, горном деле и других отраслях промышленности.

Известен вибровозбудитель, в котором дебаланс может перемещаться относительно вала в радиальном направлении, при этом с увеличением радиуса и числа оборотов увеличивается центробежная сила дебаланса; дебаланс и вал снабжены постоянными магнитами, взаимодействующими в двух положениях. Когда центр тяжести дебаланса находится близко от оси вращения, пара магнитов взаимно притягивается и удерживает дебаланс в этом положении.

При раскручивании дебалансного вала появляется центробежная сила, которая при некотором значении числа оборотов достигает величины, превышающей силу притяжения пары магнитов, и в этот момент дебаланс начинает движение в сторону увеличения радиуса вращения центра тяжести. Это увеличение продолжается до тех пор, пока не сблизится на достаточно малое расстояние другая пара магнитов взаимоотталкивающихся; по мере уменьшения расстояния между взаимоотталкивающимися магнитами сила отталкивания возрастает и становится равной центробежной силе. Движение дебаланса по радиусу прекращается и он занимает рабочее положение, при котором расстояние от центра тяжести дебаланса до оси вращения максимально [1]
Достоинством этого вибровозбудителя является облегченный пуск в ход приводного электродвигателя, так как раскрутка дебалансного вала начинается и значительную часть периода разгона продолжается при минимальном радиусе вращения центра тяжести дебаланса, и стало быть, при малых значениях центробежной силы.

Недостатком этого вибровозбудителя является отсутствие разгрузки подшипников дебалансного вала.

Известен также вибровозбудитель, содержащий корпус, размещенный в нем вал в подшипниках, установленный на валу дебаланс и магнитную опору, выполненную с закрепленными один внутри другого на дебалансе и в корпусе кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, обращенными друг к другу одноименными полюсами [2]
Наличие упомянутой магнитной опоры позволяет разгрузить подшипники дебалансного вала от действия центробежной силы.

Недостатком этого вибровозбудителя является то, что сила отталкивания магнитов, соизмеримая с центробежной силой, действует всегда, в том числе и тогда, когда вибровозбудитель выключен и поэтому центробежная сила отсутствует.

По этой причине пуск в ход (раскрутка дебалансного вала) начинается и значительная часть раскрутки продолжается при действии значительной отталкивающей силы, действующей на подшипники (из-за отсутствия центробежной силы в первый момент и малости ее в начальный период раскрутки). Эта сила, действующая на подшипники, существенно затрудняет раскрутку и излишне нагружает в период пуска приводной электродвигатель, для которого период пуска и так является неблагоприятным (большие пусковые токи, интенсивный нагрев обмоток и железа, нелинейная и с провалами механическая характеристика и т.п.).

Цель изобретения создание такого вибровозбудителя, в котором подшипники дебалансного вала были бы разгружены от центробежной силы как при стационарном, так и при пусковом режиме. При решении этой задачи облегчается запуск вибровозбудителя и повышается его долговечность.

Это достигается согласно изобретению благодаря тому, что в вибровозбудителе, содержащем корпус, размещенный в нем вал в подшипниках, установленный на валу дебаланс и магнитную опору, выполненную с закрепленными один внутри другого на дебалансе и в корпусе кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, обращенными друг к другу одноименными полюсами, магнитная опора выполнена с параллельно расположенными парами магнитов, магниты, закрепленные на дебалансе, выполнены в виде шайб, а дебаланс установлен на валу с возможностью радиального перемещения посредством упругих направляющих малой жесткости. Упругие направляющие могут быть выполнены в виде плоских рессор.

На фиг. 1 изображен вибровозбудитель, продольный разрез, при исходном положении дебаланса; на фиг.2 то же, при номинальном числе оборотов вала; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1; на фиг.4 то же, вариант.

Вибровозбудитель содержит корпус 1, размещенный в нем вал 2, установленный в подшипниках 3, установленный на валу 2 с возможностью радиального перемещения дебаланс 4 и магнитную опору. Магнитная опора образована параллельно расположенными парами кольцевых постоянных магнитов 5, 6 с радиальной намагниченностью, из которых магниты 5 закреплены в корпусе 1, а магниты 6, выполненные в виде шайб, расположены внутри магнитов 5 и закреплены на торцах дебаланса 4. Магниты 5, 6 каждой пары обращены друг к другу одноименными полюсами, в частности, как это изображено на фиг.1, 2, полюсами N, между которыми имеются зазоры δ₀. Возможность радиального перемещения дебаланса 4 относительно вала 2 обеспечивается их связью посредством упругих направляющих малой жесткости, выполненных, в частности, в виде пакета плоских рессор 7. Дебаланс 4 прикреплен к средней части рессор 7, а концы последних закреплены на средней части вала 2. Общий центр тяжести (ЦТ) дебаланса 4, магнитных шайб 6 и части рессор 7 находится на некотором расстоянии от оси вращения вала 2.

В положении покоя, когда вал 2 не вращается и центробежная сила отсутствует (фиг. 1, 3), дебаланс 4 находится в равновесном положении, межполюсные зазоры δ₀ почти одинаковы, поэтому силы отталкивания в верхних и нижних зазорах почти полностью уравновешиваются, их небольшая разность в совокупности с первоначальной упругой силой рессор 7 уравновешивает силу тяжести дебаланса 4.

С началом раскручивания дебаланса появляется центробежная сила, которая перемещает центр тяжести на большее расстояние от оси вращения, при этом несколько прогибаются рессоры, выполняющие роль кинематических направляющих при перемещении дебаланса, и главное, становятся неодинаковыми межполюсные зазоры, со стороны дебаланса они уменьшаются (сила отталкивания возрастает), с противоположной стороны увеличиваются (сила отталкивания уменьшается). Появившаяся разность сил отталкивания действует в сторону, противоположную центробежной силе: силы отталкивания воспринимаются непосредственно корпусом (кольцами 5), а на подшипники 3 действует лишь упругая сила изогнутых рессор, которая является малой по сравнению с центробежной силой. Другими словами, центробежная сила вызывает перемещение дебаланса, в свою очередь перемещение дебаланса делает неодинаковыми межполюсные зазоры и из-за этого появляется разность сил отталкивания, направленная противоположно центробежной силе и в значительной степени уравновешивающая ее.

Такое возрастание при раскручивании вала центробежной силы и уравновешивающих ее сил отталкивания будет продолжаться до окончания раскручивания и достижения номинальных оборотов ротором вибровозбудителя.

В этом положении дебаланс 4 и магнитные шайбы 6 переместятся на величину f (фиг.2, 4), межполюсный зазор δ_p со стороны дебаланса станет минимальным, противоположный зазор δ_з максимальным. Возникшая разность сил отталкивания в наибольшей степени уравновесит центробежную силу, а подшипники 3 окажутся нагруженными лишь упругой силой пакета прогнувшихся рессор.

Таким образом и в процессе разгона, и в стационарном режиме подшипники вала нагружаются лишь упругой силой пакета плоских рессор 7, которая, благодаря малой жесткости, может быть во много раз меньше центробежной силы.

Использование: в вибрационных машинах, применяемых в промышленности строительных материалов, в горном деле. Сущность изобретения: в дебалансном вибровозбудителе для уменьшения нагрузки на подшипники вала дебаланса использована магнитная опора с параллельно расположенными парами кольцевых постоянных магнитов с радиальной намагниченностью, обращенных друг к другу одноименными полюсами. Магниты закреплены на дебалансе и в корпусе один внутри другого. Закрепленные на дебалансе магниты выполнены в виде шайб. Дебаланс установлен на валу с возможностью радиального перемещения посредством упругих направляющих малой жесткости, в частности плоских рессор. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Вибровозбудитель, содержащий корпус, размещенный в нем вал в подшипниках, установленный на валу дебаланс и магнитную опору, выполненную с закрепленными один внутри другого на дебалансе и в корпусе кольцевыми постоянными магнитами с радиальной намагниченностью, обращенными друг к другу одноименными полюсами, отличающийся тем, что магнитная опора выполнена с параллельно расположенными парами магнитов, магниты, закрепленные на дебалансе, выполнены в виде шайб, а дебаланс установлен на валу с возможностью радиального перемещения посредством упругих направляющих малой жесткости. 2. Вибровозбудитель по п.1, отличающийся тем, что упругие направляющие выполнены в виде плоских рессор.