РЕГУЛИРУЕМЫЙ АСИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 1998 года по МПК B06B1/16 

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к виброприводу транспортно-технологических устройств.

Известен планетарный вибратор (а. с. 400375, B 06 B 1/16), содержащий неподвижное центральное зубчатое колесо, водило и два статически уравновешенных относительно оси водила планетарных зубчатых колеса. Одно из планетарных колес выполнено с дебалансом относительно собственной оси. Развиваемая таким вибратором возмущающая сила не является асимметричной, так как представляет собой вектор постоянного модуля с изменяющимся направлением.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является самобалансный вибратор погрузчика (а. с. 471126, B 06 B 1/16), содержащий два неподвижных центральных зубчатых колеса, два водила в виде синхронизирующих зубчатых колес и два неуравновешенных планетарных зубчатых колеса - по одному на каждом водиле. Кроме того, на каждом водиле диаметрально противоположно планетарным колесам закреплены дебалансы, превосходящие по весу планетарные колеса.

Самобалансный вибратор развивает асимметричную возмущающую силу, так как ее вектор имеет переменный модуль и строго определенное направление, причем максимальные значения модуля в разные стороны одного направления не равны между собой. Конструкция самобалансного вибратора не позволяет изменять асимметрию возмущающей силы без изменения конструктивных элементов устройства, позтому применение вибратора ограничивается использованием его в одном конкретном вибрационном устройстве для выполнения конкретных операций.

В технике известен эффект вибрационного перемещения, на котором основано вибрационное транспортирование отдельных тел и сыпучих материалов в вибрирующих лотках, трубах, сосудах, вибрационное разделение частиц сыпучего материала по плотности, размерам и другим параметрам; движение вибрационных устройств. Главным принципом возникновения эффекта вибрационного перемещения является создание асимметрии сил в направлении перемещения, возникающих в процессе вибрации виброустрйоств или их частей. Известен ряд способов создания асимметрии сил для реализации процесса вибрационного перемещения.

Наиболее эффективным является способ модулирования асимметричной возмущающей силы с помощью асимметричного самобалансного вибровозбудителя, который не требует дополнительных преобразователей вибрационных процессов и выполнения обязательных условий по размещению его виброустройстве. При использовании транспортно-технологических вибромашин для работы с различными материалами, отличающимися размерами, плотностью, коэффициентами внутреннего и внешнего трения и т.д. приходится каждый раз изменять режим работы вибромашины.

Изобретение направлено на расширение области применения, упрощение переналадки вибромашин путем создания асимметрии движущихся сил только за счет вибровозбудителя, который имеет возможность регулировки асимметрии возмущающей силы.

В предлагаемом устройстве в качестве регулируемого асимметричного вибровозбудителя можно использовать самобалансовый вибратор (а. с. 471126), выполнив неподвижные дебалансы на водилах с возможностью перемещения вдоль радиусов синхронизирующих зубчатых колес с в возможностью фиксации в требуемом положении при условии, что центральные и планетарные зубчатые колеса одного диаметра.

Возмущающая сила, развиваемая таким вибровозбудителем, является равнодействующей центробежных сил от вращения неуравновешенных масс вокруг соответствующих осей и кариолисовых сил от одновременного вращения неуравновешенных планетарных колес вокруг двух осей. Все эти силы в зависимости от периодов их колебаний можно сгруппировать в два вида:
F₁ = 3ΣMст1

•ω²•cos2α
F₂ = ΣMст2•ω²•cosα
где Mст1 - сумма статических моментов неуравновешенных планетарных колес относительно собственных осей;
ω - частота вращения водил;
α - угол поворота неподвижных дебалансов;
Mст2 - сумма статических моментов неподвижных дебалансов и неуравновешенных планетарных колес относительно осей водил.

Силы F₁ и F₂ совершает гармонические колебания вдоль оси симметрии возбудителя с периодами соответственно π и 2π . Возмущающая сила вибровозбудителя является результатом сложения двух гармонических сил с различными периодами, что и приводит к ее асимметрии.

Изменять асимметрию возмущающей силы довольно просто, достаточно изменить сумму статических моментов ΣMст2

, относительно осей водил. Это достигается перемещением неподвижны дебалансов вдоль радиусов синхронизирующих зубчатых колес.

Устройство допускает довольно широкий диапазон регулировки величины асимметрии возмущающей силы от нуля, когда планетарные колеса уравновешены неподвижными дебалансами относительно осей водил, до F₂, когда неподвижные дебалансы смещены к центрам водил, и максимальное значение возмущающей силы при α = 2πn или когда неподвижные дебалансы смещены к краям водил, и максимальное значение возмущающей силы при α = πn.

На чертеже изображен в плане регулируемый асимметричный вибровозбудитель (корпус условно не показан).

Центральные зубчатые колеса 1 жестко соединены с неподвижными осями, на которые с возможностью вращения насажены водила 2 в виде синхронизирующих зубчатых колес, находящихся между собой в зацеплении. Планетарные неуравновешенные зубчатые колеса 3 закреплены на водилах 2 с возможностью вращения вокруг своих осей и находятся в зацеплении с центральными зубчатыми колесами 1. Противоположно планетарным зубчатым колесам 3 на водиле 2 установлены дебалансы 4. Дебалансы 4 имеют возможность перемещения вдоль радиусов водил 2 и возможность фиксации в любом положении.

Вибровозбудитель работает следующим образом. Дебалансы 4 устанавливаются и фиксируются в требуемом положении. К одному из водил 2 прикладывается крутящий момент. Все неуравновешенные массы приходят во вращение вокруг осей водил, а неуравновешенные массы планетарных колес также еще и во вращение вокруг собственных осей. В результате вращения неуравновешенных масс возникают инерционные силы, составляющие которых по направлению, перпендикулярному оси симметрии вибровозбудителя, взаимно уравновешиваются вследствие синхронности их вращения. Составляющие инерционных сил, параллельные оси симметрии вибровозбудителя, суммируются в равнодействующую, которая и является возмущающей силой вибровозбудителя, величина и асимметрия которой зависят от места фиксации дебалансов 4 на водилах 2.

Использование: в вибротранспортирующих устройствах. Сущность: вибровозбудитель выполнен по схеме планетарного самобалансного механизма с двумя неподвижными центральными колесами, двумя водилами в виде синхронизирующих зубчатых колес с закрепленным на каждом из них дебалансом и двумя неуравновешенными планетарными зубчатыми колесами, по одному на каждом водиле. Дебаланс и планетарное колесо на каждом водиле установлены диаметрально противоположено. Регулирование асимметрии возмущающей силы обеспечивается изменением статического момента синхронизирующих зубчатых колес путем радиального смещения дебалансов с последующей их фиксацией в любой точке. Центральные и планетарные колеса имеют одинаковый диаметр. Изобретение обеспечивает возможность регулирования возмущающей силы без замены конструктивных элементов вибровозбудителя. 1 ил.

Регулируемый асимметричный вибровозбудитель, содержащий два неподвижных центральных зубчатых колеса, два водила в виде синхронизирующих зубчатых колес, два неуравновешенных планетарных зубчатых колеса, по одному на каждом водиле, и два неподвижных дебаланса, закрепленных на водилах противоположно планетарным колесам, отличающийся тем, что дебалансы имеют возможность перемещения вдоль радиусов синхронизирующих зубчатых колес и возможность фиксации в любой точке перемещения, при условии, что центральные и планетарные зубчатые колеса имеют одинаковый диаметр.