ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 2007 года по МПК B06B1/16 

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам с регулированием или стабилизацией амплитуды вынуждающей силы в широком диапазоне частот создаваемых колебаний, и может быть использовано в качестве мощного возбудителя вибросейсмических колебаний.

Известен электромеханический вибровозбудитель с регулируемой величиной статического момента дебаланса и, соответственно, регулированием амплитуды усилий колебаний, содержащий корпус и дебаланс, снабженный каналом, в котором размещена пружина, взаимодействующая с упором и втулкой, оснащенной регулировочными винтами [Авторское свидетельство СССР №113766, кл. В06В 1/16, 1967 г.].

Недостатком такого вибровозбудителя является низкая надежность из-за больших перегрузок на механизм привода перемещения дебаланса и ограниченный ход дебаланса.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является электромеханический вибровозбудитель, являющийся прототипом вибрационной роторной дробилки, содержащий корпус и упругий ротор с нерегулируемым эксцентриком [Гонгаревич И.Ф. Вибрация - нестандартный путь: вибрация в природе и технике. - М.: Наука, 1986. - 209 с. - С.112].

Недостатком этого электромеханического вибровозбудителя является применение нерегулируемого эксцентрика, что дает возможность работы только на одной заранее выбранной частоте, а некоторая управляемость достигается за счет так называемого упругого ротора. Это устройство рассчитано на работу при фиксированной частоте и не обеспечивает стабилизацию создаваемых усилий в широком диапазоне частот, требуемых при вибросейсмических геофизических работах.

Задачей изобретения является обеспечение стабилизации создаваемых усилий электромеханического вибровозбудителя в широком диапазоне рабочих частот.

Указанная задача достигается тем, что в электромеханическом вибровозбудителе, содержащем установленный на подшипниковых опорах приводной вал с эксцентриком в средней части вала, в котором в электромеханический вибровозбудитель введен толкатель вала, а вал установлен с возможностью перемещения относительно подшипниковых опор, эксцентрик выполнен в среднем заодно с ним в виде симметричных наклонных под углом 7-10 градусов площадок относительно верхней и нижней сторон средней части вала с возможностью создания в крайних положениях площадок максимального эксцентриситета эксцентрика при нулевой величине этого эксцентриситета в средней части эксцентрика, а толкатели установлены с возможностью перемещения относительно вышеупомянутых наклонных площадок и выполнены V-образной формы со своими опорными площадками в нижней их части с такими же углами наклона, как и соответствующие наклонные площадки эксцентрика, причем эти V-образные толкатели выполнены на внутренней части отрезка трубы, внешняя часть которой запрессована во внутреннюю обойму силового подшипника, а его внешнее кольцо, в свою очередь, запрессовано в трубчатый шатун, связанный через подвижную скалку с инертной массой, а приводной вал, кроме того, снабжен вспомогательным приводом возвратно-поступательного перемещения вала "на ходу" в продольном направлении, а боковые поверхности эксцентрика и толкатели выполнены в виде прямоугольных площадок или частей и боковых поверхностей цилиндра большего диаметра, наклоненного к приводному валу под вышеупомянутым углом.

На фиг.1 показан поперечный разрез предлагаемого электромеханического вибровозбудителя, на фиг.2 - разрез возбудителя по А-А на фиг.1.

Электромеханический вибровозбудитель содержит установленный на подшипниковых опорах 1 приводной вал 2 с эксцентриком 3 в средней части вала 2, этот вал установлен с возможностью перемещения относительно подшипниковых опор 1, а эксцентрик 3 выполнен заодно с валом 2 в виде симметричных наклонных под углом 7-10 градусов (угол наклона площадок определяется необходимой величиной эксцентриситета эксцентрика при максимальном продольном перемещении вала и минимальности величин боковых усилий, которые не должны превышать 3-5% от величин создаваемых полезных вертикальных усилий вибраций) площадок 4, 5 относительно верхней и нижней сторон средней части вала 2 и установлен с возможностью создания в крайних положениях площадок максимальных эксцентриситетов 6, 7 эксцентрика 3 при нулевой величине эксцентриситета в средней части этого эксцентрика. Толкатели 8, 9 установлены с возможностью перемещения относительно вышеупомянутых наклонных площадок и выполнены V-образной формы со своими опорными площадками 10, 11 в нижней их части с такими же углами наклона 12, 13, как и соответствующие наклонные площадки эксцентриковой части вала, причем V-образные толкатели 8, 9 выполнены на внутренней части отрезка трубы 14, внешняя часть которой запрессована во внутреннюю обойму 15 силового подшипника 16, а его внешняя обойма 17, в свою очередь, запрессована в трубчатый шатун 18, связанный через подвижную скалку 19 с инертной массой 20, установленной с возможностью перемещения в направляющих 21, а приводной вал 2, кроме того, снабжен вспомогательным приводом 22 возвратно-поступательного перемещения вала 2 "на ходу" (во время вращения) в осевом (продольном) направлении, а боковые поверхности эксцентрика 23, 24 и толкатели 25, 26 выполнены в виде прямоугольных площадок или частей образующих цилиндра большего диаметра, чем диаметр приводного вала, наклоненного к нему под вышеупомянутым одинаковым углом 12, 13.

Электромеханический вибровозбудитель работает следующим образом.

При вращении приводного вала 2, установленного с возможностью перемещения приводом возвратно-поступательного перемещения 22 в подшипниковых опорах 1, вращается эксцентрик 3, выполненный заодно с валом 2 в виде симметричных наклонных под углом 7-10 градусов площадок 4, 5 относительно верхней и нижней сторон средней части вала 2 и установленный с возможностью создания в крайних положениях площадок максимальных эксцентриситетов 6, 7 эксцентрика 3 при нулевой величине эксцентриситета в средней части этого эксцентрика, а толкатели 8, 9 установлены с возможностью перемещения относительно вышеупомянутых наклонных площадок и выполнены V-образной формы со своими опорными площадками 10, 11 в нижней их части с такими же углами наклона 12, 13, как и соответствующие наклонные площадки эксцентриковой части вала, причем V-образные толкатели 8, 9 выполнены на внутренней части отрезка трубы 14, внешняя часть которой запрессована во внутреннее кольцо 15 силового подшипника 16, а его внешнее кольцо 17, в свою очередь, запрессовано в трубчатый шатун 18, связанный через подвижную скалку 19 с инертной массой 20, установленной с возможностью перемещения в направляющих 21, а приводной вал 2, кроме того, снабжен вспомогательным приводом 22 возвратно-поступательного перемещения вала 2 "на ходу" (во времявращения) в осевом (продольном) направлении, а боковые поверхности эксцентрика 23, 24 и толкатели 25, 26 выполнены в виде прямоугольных площадок или частей образующих цилиндра большего диаметра, чем диаметр приводного вала, наклоненного к нему под вышеупомянутым одинаковым углом 12, 13.

Вследствие реакции усилия колебаний от инертной массы 20 через эксцентрик 4 передаются по валу 2 на подшипниковые опоры 1, от которых эти усилия затем передаются на излучающую платформу (не показано).

На фиг.1 показано положение эксцентрика с нулевым эксцентриситетом. При перемещении вала 2 в подшипниковых опорах 1 приводом возвратно-поступательного перемещения 22 влево или вправо эксцентрик может занять положение с максимальным эксцентриситетом 6, 7, а усилие, создаваемое вибровозбудителем, будет соответствовать выражению

где m - величина инертной массы (кг), δ - величина образуемого эксцентриситета эксцентрика (м), ω - угловая частота вращения вала (рад/с).

Для того чтобы усилия создаваемых колебаний были, например, постоянными во всем диапазоне частот, эксцентриситет эксцентрика с помощью привода 22 поддерживают в соответствии с выражением

т.е. по гиперболической зависимости, обратно пропорционально квадрату частоты создаваемых колебаний. При максимальной величине эксцентриситета вибровозбудитель работает на минимальной частоте создаваемых вибраций. Пуск вибровозбудителя в работу осуществляется при нулевой величине эксцентриситета эксцентрика. Сначала скорость вращения вала доводится до максимальной величины, а затем, снижая скорость вращения вала 2, приводом 22 перемещают вал 2 влево или вправо, увеличивая величину эксцентриситета до такой величины, чтобы, например, во всем диапазоне при снижении частоты вибраций усилие оставалось постоянным. При минимальной (расчетной) частоте вибраций эксцентриситет эксцентрика остается максимальным. И при дальнейшем уменьшении частоты вращения приводного вала 2 усилие колебаний будет снижаться по квадратичному закону, то есть не регулируется (не поддерживается постоянным).

Такое выполнение электромеханического вибровозбудителя обеспечивает полную его управляемость на ходу, во время вращения приводного вала во всем требуемом диапазоне частот создаваемых вибраций, что обеспечивает стабилизацию создаваемых усилий электромеханического вибровозбудителя во всем требуемом диапазоне создаваемых частот вибросейсмических колебаний, что и дает полное выполнение поставленной в изобретении задачи.

Электромеханический вибровозбудитель предназначен для создания мощных регулируемых усилий колебаний в большом диапазоне частот в вибростендах и вибросейсмоисточниках. Вибровозбудитель содержит установленный приводной вал 2, который может перемещаться на подшипниковых опорах 1, с эксцентриком 3, выполненным заодно с валом в виде симметричных наклоненных под углом 7-10 градусов площадок относительно верхней и нижней сторон средней части вала с возможностью создания в крайних положениях площадок максимального эксцентриситета эксцентрика и создания нулевого значения эксцентриситета в средней части эксцентрика, а толкатели 8, 9, выполненные V-образной формы, выполнены на внутренней части отрезка трубы 14, внешняя часть которой запрессована во внутреннее кольцо 15 силового подшипника 16, а его внешнее кольцо 17, в свою очередь, запрессовано в трубчатый шатун 18, связанный через подвижную скалку 19 с инертной массой 20, установленной с возможностью перемещения в направляющих 21, а приводной вал 2, кроме того, снабжен вспомогательным приводом 22 возвратно-поступательного перемещения вала на ходу в продольном направлении. Технический результат - обеспечение стабилизации создаваемых усилий сейсмических колебаний электромеханическим вибровозбудителем в широком диапазоне рабочих частот. 2 ил.

Электромеханический вибровозбудитель, содержащий установленный на подшипниковых опорах приводной вал с эксцентриком в средней части вала, отличающийся тем, что в электромеханический вибровозбудитель введен толкатель вала, а вал установлен с возможностью перемещения относительно подшипниковых опор, эксцентрик выполнен в среднем заодно с ним в виде симметричных наклонных под углом 7-10° площадок относительно верхней и нижней сторон средней части вала с возможностью создания в крайних положениях площадок максимального эксцентриситета эксцентрика при нулевой величине этого эксцентриситета в средней части эксцентрика, а толкатели установлены с возможностью перемещения относительно вышеупомянутых наклонных площадок и выполнены V-образной формы со своими опорными площадками в нижней их части с такими же углами наклона, как и соответствующие наклонные площадки эксцентрика, причем эти V-образные толкатели выполнены на внутренней части отрезка трубы, внешняя часть которой запрессована во внутреннюю обойму силового подшипника, а его внешнее кольцо в свою очередь запрессовано в трубчатый шатун, связанный через подвижную скалку с инертной массой, а приводной вал снабжен вспомогательным приводом возвратно-поступательного перемещения вала в продольном направлении, а боковые поверхности эксцентрика и толкатели выполнены в виде прямоугольных площадок, наклоненных к приводному валу под выше упомянутым углом.