Предлагаемое устройство относится к вибрационной технике и может применяться для возбуждения механических колебаний. Наиболее эффективно применение предлагаемого изобретения для возбуждения сейсмических колебаний при использовании малой потребляемой мощности питания устройства.
Известны устройства для возбуждения колебаний, в которых используются магнитострикционные преобразователи, однако они имеют невысокую амплитуду колебаний (см. а.с. СССР №83942).
Известно устройство для возбуждения колебаний, увеличивающее амплитуду колебаний, содержащее электродвигатель, на валу которого расположено колесо, соприкасающееся с рейкой. Причем обод колеса выполнен в виде разомкнутого по наружной поверхности магнитопровода с обмоткой возбуждения, а рейка выполнена из магнитного материала (см. патент РФ №2024329, опубл. 15.12.94 г., Бюл. №23). Однако данным устройством невозможно получить колебания значительной мощности при незначительной мощности энергии питания устройства.
Известны устройства для возбуждения колебаний, в которых используется изменение статического момента применением выдвижных дебалансов, смонтированных на приводном валу (см. патент РФ №2184623, опубл. 10.07.2002 г., Бюл.№19). Однако данные устройства имеют сложную конструкцию и управление, а также не обеспечивают вертикальную направленность колебаний и требуют значительной мощности питания.
Наиболее близким из аналогов является устройство для возбуждения колебаний (см. патент РФ №2204444, опубл. 20.05.2003 г., Бюл. №14), содержащее ударник, выполненный в виде шарика, установленного внутри корпуса и перемещаемого водилом, выполненным в виде стержня. Шарику в результате поворота водила сообщается энергия, что приводит к силовым взаимодействиям ударника с корпусом и возникновению колебаний. Недостатками данного устройства являются низкая стабильность возбуждаемых колебаний, невысокая энергия создаваемых колебаний.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение стабильности и величины энергии, создаваемых устройством колебаний в вертикальном направлении при использовании невысокой мощности источника питания.
Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве, включающем корпус ударника, установленный с возможностью силового взаимодействия с наковальней, и его приводной механизм, корпус ударника выполнен полым в виде емкости, соединенной трубопроводами через гидравлических насос с баком, а также кинематически соединен с противовесом, выполненным с возможностью поднятия ударника в его крайнее верхнее положение, фиксации и расфиксации фиксатором.
Кроме этого, в устройстве может быть дополнительно неподвижно установлен постоянный магнит, выполненный с возможностью силового взаимодействия с противовесом в его крайнем нижнем положении для уменьшения величины силового взаимодействия ударника и устройства его фиксации.
Кинематическая связь корпуса ударника с противовесом может быть выполнена соединением посредством троса через обводной элемент.
Предлагаемое устройство, представленное на чертеже, состоит из ударника 1, удерживаемого в крайнем верхнем положении устройством 2 фиксации (расфиксации). Ударник 1 соединен проходящим через обводной элемент 3 тросом 4 с противовесом 5, выполненным с возможностью силового взаимодействия с неподвижно установленным постоянным магнитом 6. Наковальня 7 установлена под ударником 1, полость которого соединена с гидравлическим баком 8 через гидравлический насос 9. Трубопровод 10 соединяет верхние части полостей ударника 1 и бака 8.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении (поз., а) ударник 1 зафиксирован в крайнем верхнем положении фиксатором 2 и заполняется жидкой рабочей средой насосом 9. Противовес 5 занимает крайнее нижнее положение и притягивается постоянным магнитом 6 с усилием, приводящим к уменьшению силового взаимодействия фиксатора 2 и ударника 1, но не достаточным для удержания заполненного жидкостью ударника 1.
При заполнении необходимого объема полости ударника 1, соответствующего его требуемой запасенной потенциальной энергии и по команде на возбуждение колебаний, устройство фиксации (расфиксации) 2 расфиксирует ударник, и он под действием сил тяжести начинает перемещаться вниз (поз.б). При этом запасенная потенциальная энергия ударника 1 переходит в кинетическую энергию движения. При достижении ударником наковальни (поз.в) возбуждаются колебания. Насос 9 отключается.
Затем, так как ударник и бак являются сообщающимися сосудами, жидкость, находящаяся в полости ударника 1, начинает перетекать в бак 8 (поз.г). Масса ударника 1 уменьшается. При этом воздух, вытесняемый жидкостью из бака, поступает полость ударника 1.
Это приводит к тому, что величина массы ударника 1, становится меньше массы противовеса 5 и он начинает перемещаться вниз, поднимая ударник 1 вверх (поз.д).
При достижении противовесом 5 нижнего положения он притягивается постоянным магнитом 6, создающим дополнительное тяговое усилие. После достижения ударника 1 крайнего верхнего положения он фиксируется в этом положении фиксатором 2. Включается насос 9, и начинается подача жидкой среды в полость ударника 1 из бака 8.
Приведенное описание устройства предлагаемого изобретения является примером его реализации. Возможны варианты выполнения устройства для возбуждения колебания в зависимости от требуемых характеристик (величины энергии, стабильности, частоты возбуждаемых колебаний, необходимости их изменения, простоты конструкции и управления, ограничений мощности энергопитания), например:
а) с магнитом 6, представляющим собой постоянный магнит с постоянным тяговым усилием;
б) с магнитом 6, представляющим собой электромагнит, позволяющий создавать и регулировать требуемое тяговое усилие;
б) без установки магнита 6 при наличии фиксатора 2;
в) без установки фиксатора 2 при наличии магнита 6, выполняющего функции фиксации и расфиксации ударника 1;
г) применением насоса 9 с двумя направлениями потока рабочей среды.
В лабораторных условиях на кафедре автоматизации производственных процессов ВлГУ и производственных условиях ФГУП НИИ «АТОЛЛ» проводились испытания предлагаемого устройства.
Натурные испытания подтвердили простоту конструкции, системы управления, эффективность технического решения. При использовании невысокой мощности (до 5 Вт) и ограниченном времени работы (до 5 минут) источника питания стабильная энергия возбуждаемых механических колебаний превысила 10 Дж.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ | 2008 |
|
RU2365430C1 |
УСТАНОВКА ДЛЯ ВИБРОСЕЙСМИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЗАЛЕЖЬ | 2012 |
|
RU2515623C1 |
Вибромолот | 1976 |
|
SU617525A1 |
ГЕНЕРАТОР КОЛЕБАНИЙ БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ ТРУБ | 1992 |
|
RU2038461C1 |
Устройство для возбуждения сейсмических волн | 1988 |
|
SU1613986A1 |
СКВАЖИННЫЙ СЕЙСМИЧЕСКИЙ ИСТОЧНИК | 2011 |
|
RU2485551C1 |
Пульсатор-вибратор | 1989 |
|
SU1810455A1 |
Электромеханический источник ударных импульсов | 1981 |
|
SU965529A1 |
ПЕРЕДВИЖНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН | 2005 |
|
RU2289150C1 |
Самоходная вибротрамбовка для уплотнения стенок траншей | 1981 |
|
SU977544A1 |
Изобретение относится к вибрационной технике и может применяться для возбуждения механических колебаний. Задачей предполагаемого изобретения является повышение стабильности и величины энергии, создаваемых устройством колебаний в вертикальном направлении при использовании невысокой мощности источника питания. Устройство для возбуждения колебаний включает корпус ударника, установленный с возможностью силового взаимодействия с наковальней, и его приводной механизм, корпус ударника выполнен полым в виде емкости, соединенный трубопроводами через гидравлических насос с баком, а также кинематически соединенный с противовесом, выполненным с возможностью поднятия ударника в его крайнее верхнее положение, фиксации и расфиксации фиксатором. Кроме того, в устройстве может быть дополнительно неподвижно установлен постоянный магнит, выполненный с возможностью силового взаимодействия с противовесом в его крайнем нижнем положении для уменьшения величины силового взаимодействия ударника и устройства его фиксации. 1 ил., 2 з.п. ф-лы.
ВИБРАЦИОННОЕ УСТРОЙСТВО | 1999 |
|
RU2175578C2 |
ПНЕВМАТИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР | 0 |
|
SU313573A1 |
Вибровозбудитель | 1982 |
|
SU1079304A1 |
ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ | 1999 |
|
RU2184623C2 |
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ | 2001 |
|
RU2204444C2 |
US 4287779, 08.09.1981. |
Авторы
Даты
2008-06-27—Публикация
2006-12-11—Подача