УСТРОЙСТВО ДИНАМИЧЕСКОГО УРАВНОВЕШИВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ВРАЩАТЕЛЯ Российский патент 2008 года по МПК E01C19/23 B06B1/00 

Изобретение относится к области вибрационного воздействия на обрабатываемый материал при разрушении, перемешивании и других технологических процессах машин с вращающимся рабочим органом, в частности уплотнении катками поверхности полотна дорожного покрытия и т.п.

Известны устройства динамического уравновешивания импульсных вращателей путем замыкания составляющей силы возбуждения на неподвижный корпус (А.С СССР №339474, класс В 65 33/38, 24.05.1972. Бюл. №17), исключения динамической составляющей при стабилизации технологического процесса (А.с. СССР №1810914 А1, класс Н01С 17/24, 23.04.93. Бюл. №15), автоматического выхода в режим минимальной энергоемкости процессса разрушения (А.с. СССР №1509667 А1, класс G01N 3/40 23.09.89. Бюл. №35), использования соударения двух тел (А.с. СССР №901493, класс Е21С 1/02 и Е21В 3/02, 30.01.82. Бюл. №4); добавлением возмущающей силы перпендикулярно оси вращения (А.с. СССР №1453178 А1, класс В24В 23/04, 15.02.1989. Бюл. №6).

Наиболее близким техническим решением устройства динамического импульсного вращателя, выбранным за прототип, является «Вибрационный шлифовальный станок» (А.с. СССР №14581778 А1, класс В24В 23/04, 15.02.1989. Бюл. №6), где снижение динамической нагрузки достигается последовательным изменением направления усилия вибровоздействия и за счет этого уменьшения усилия разрушения каждым единичным импульсом.

Недостатком этого устройства является частичное уменьшение колебаний за счет только улучшения технологического процесса и добавления дополнительного осевого возбуждения. Последовательные изменения направления виброусилия вызывают колебания инструмента в двух направлениях. Влияние отрицательного импульса на привод вращения сокращается за счет снижения интенсивности вибровозбуждения при осевом смещении.

Техническим результатом, достигаемым в процессе реализации предлагаемого изобретения, является повышение интенсивности вибровоздействия на обрабатываемый материал, уменьшение металлоемкости и энергоемкости процесса; полное исключение динамического воздействия на корпус устройства, оператора и окружающую среду от воздействия крутильных колебаний при однородности обрабатываемого материала. Поэтому величина вибровозмущения ограничена лишь прочностью устройства.

Указанный технический результат достигается тем, что вибраторы крутильных колебаний расположены симметрично на одной оси (т.е. оси сателлитов имеют равные радиусы вращения) в трех частях уплотнительного катка. Силы возмущения взаимно уравновешиваются. Относительно собственной оси вращения положение эксцентрично расположенных масс на сателлитах всегда симметрично по разные стороны от осей вращения сателлитов и момент сил инерции не действует на вал вибратора. Относительно остальных осей уравновешивают составляющие силы возмущения каждой части уплотнительного катка.

Схема устройства показана на чертеже. В раме 1 устройства равномерное вращение от привода 2 передается всем трем частям корпуса (рабочий орган), соединенным упругими элементами 8. Привод 3 возбудителя крутильных колебаний установлен на валу 4 солнечных колес 5, левой и правой части корпуса 6 и 7 и солнечного колеса 14, корпуса катка 13 центральной части. Солнечные колеса входят в зацепление с сателлитами 9 крайних частей и 15 центральной части. Сателлиты вращаются на оси 11 крайних частей корпуса катка и на оси 17 центральной части. Оси установлены в кронштейнах 10 каждой части корпуса катка.

Работает устройство следующим образом.

Корпус 1 совершает поступательное движение за счет передачи вращения от привода 2. Привод 3 через вал 4 солнечных колес 5 и 14 вращает сателлиты 9 крайних частей 6 и 7 корпуса катка и сателлита 15 центральной части 13. Эксцентрично расположены массы 12 и 16, за счет сил инерции создают возмущающую силу. Масса сателлитов расположена в противофазе. На сечении I-I чертежа рассмотрен вариант, когда масса 12 в крайних частях корпуса катка расположена по одной прямой с центром солнечного колеса 5 по внешнюю сторону от оси 11 сателлитов 9 и относительно вала 4 уравновешиваются. На сателлитах 15 центральной части 13 корпуса катка (эксцентрично расположенные массы 16, равных по весу двум массам крайних частей, расположены на одной прямой с солнечным колесом 14 на внутренней стороне от оси 17 собственного вращения и так же уравновешиваются).

При вращении вала 4 и солнечных колес 5 и 13 положение масс 12 и 16 смещается в разные стороны от оси 11 и 17 вращения сателлитов 9 и 15 и вращательный момент возмущающих сил будет направлен у крайних частей 6 и 7 в одну сторону, а у центральной части 13 корпуса катка - в противоположную сторону. При равных значениях этого момента и суммы двух крайних моментов корпус машины не будет испытывать вибровоздействия, а вся энергия импульсного воздействия передается обрабатываемому материалу. Величина момента сил вибровоздействий ограничивается лишь прочностью конструкции.

Заявленное устройство отличается от прототипа тем, что каток уплотнения поверхности разделен на три части и возбудители крутильных колебаний расположены на одной оси в каждой части. Эксцентрично расположенная масса на сателлитах возбудителя крутильных колебаний защищает корпус устройства и оператора от вибровоздействия за счет симметричного их расположения в противофазе относительно корпуса катка. На обрабатываемый материал вибровоздействия крайней и центральной частей всегда имеют одну величину и противоположно направлены.

Признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях.

Вибровоздействие на окружающую среду от центральной части уменьшается от встречного вибровоздействия крайних частей. А интенсивность вибрации каждой крайней части в четыре раза меньше вибровоздействия уплотнительного катка со сплющенным корпусом катка.

Использование заявленного изобретения позволяет повысить интенсивность вибровоздействия на обрабатываемый материал за счет уменьшения поверхности контакта каждой части катка и увеличить силы возмущения или при заданной производительности уменьшается металлоемкость и энергообеспечение катка. Энергоемкость процесса уменьшается за счет направления силы вибровоздействия параллельно поверхности уплотнения на разрушение конусов сил трения.

Изобретение относится к области вибрационного воздействия на обрабатываемый материал при разрушении, перемешивании и других технологических процессах машин с вращающимся рабочим органом, в частности уплотнении катками поверхности полотна дорожного покрытия и т.п. Устройство динамического уравновешивания импульсного вращателя, на котором эксцентрично расположенные массы в заданном положении на сателлитах каждого рабочего органа создают силу вибровозмущения, уменьшая отрицательное воздействие на корпус. Причем корпус устройства в качестве рабочего органа разделен на части, крайние из которых соединены с центральной частью упругими элементами и в каждой части вибраторы крутильных колебаний установлены симметрично на одном валу. Оси сателлитов расположены на кронштейнах каждой части корпуса, а эксцентрично расположенные массы на сателлитах равны по величине и противоположно направлены относительно осей сателлитов, входящих в зацепление с солнечными колесами на одной оси, имеющей привод крутильных колебаний. Технический результат направлен на повышение интенсивности вибровоздействия на обрабатываемый материал, уменьшение металлоемкости и энергоемкости процесса. 1 ил.

Устройство динамического уравновешивания импульсного вращателя, на котором эксцентрично расположенные массы в заданном положении на сателлитах каждого рабочего органа создают силу вибровозмущения, уменьшая отрицательное воздействие на корпус, отличающееся тем, что корпус устройства в качестве рабочего органа разделен на части, крайние из которых соединены с центральной частью упругими элементами, и в каждой части вибраторы крутильных колебаний установлены симметрично на одном валу, оси сателлитов расположены на кронштейнах каждой части корпуса, а эксцентрично расположенные массы на сателлитах равны по величине и противоположно направлены относительно осей сателлитов, входящих в зацепление с солнечными колесами на одной оси, имеющей привод крутильных колебаний.