ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ Российский патент 2009 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.

Известен по Авт. св. СССР 1122372 электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий магнитопровод, соединенный с ним упругой связью и замыкающий его через воздушный зазор якорь, катушку возбуждения и устройство электропитания.

Известен по Авт. св. СССР 1356136 электромагнитный вибратор, содержащий стержневой магнитопровод с тремя обмотками, каждая из которых размещена на одном из стержней, и ферромагнитный якорь, закрепленный на упругой системе, а также схему электропитания.

Известен по Авт. св. СССР 1597233 электромагнитный вибровозбудитель, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита и якоря, жестко связанного с ярмом, соединенным с корпусом двумя цилиндрическими пружинами, две плоские рессоры и опорный элемент, размещенный по центру ярма со стороны, противоположной электромагниту, причем один край каждой рессоры закреплен относительно корпуса, а другой касается опорного элемента.

Недостатки аналогов: высокий уровень шума, возникающего от соударения крайних витков, а также значительное рассеяние энергии при резонансных колебаниях, что обусловлено микросдвигами торцовых частей пружин относительно опорных плоскостей и соударением крайних витков. Кроме того, существенным недостатком аналогов является малая амплитуда относительных колебаний якорной и корпусной частей указанных устройств.

В качестве прототипа выбран электромагнитный вибровозбудитель, известный по Авт. св. СССР 622722, содержащий якорь с электромагнитом и корпус статора с ярмом, соединенные системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия, каждая из которых выполнена в виде цилиндрической втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь электромагнита и корпус статора.

В прототипе решена задача снижения шума и рассеяния энергии, однако амплитуда колебаний якоря относительно корпуса статора недостаточна и определяется величиной воздушного зазора между Ш-образным магнитопроводом электромагнита и его ярмом. Как правило, в известных электромагнитных вибровозбудителях величина воздушного зазора в электромагнитах не превышает 4 мм, что ограничивает амплитуду относительных колебаний якоря и корпуса статора (стр.29-32 в книге: А.И.Белоусов, Г.Г.Рекус. Вибраторы с электромагнитным приводом. Обзор. М., 1970 (ЦНИИТЭстроймаш). Малая амплитуда колебаний якорной части отмечается как недостаток вибровозбудителей с электромагнитным приводом (стр.138 в книге: Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М., “Машиностроение”, 1972). Малая амплитуда относительных колебаний якоря и корпуса статора является существенным недостатком электромагнитного вибровозбудителя, поскольку ограничивает величину силы инерции, создаваемой в рабочем режиме при колебаниях якоря и корпуса статора.

Задачей изобретения является увеличение амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора электромагнитного вибровозбудителя.

Решение задачи достигается тем, что электромагнитный вибровозбудитель содержит электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия, каждая из которых выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора, электромагнит выполнен в виде соленоида и прикреплен к корпусу статора, подвижный сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину Х₀, оптимальное значение которой определяется экспериментально в зависимости от выбранных коэффициента суммарной жесткости пружин растяжения-сжатия и массы якоря с учетом присоединенных к нему масс, при этом к якорю присоединены регулировочные грузы, а соленоид, подвижный сердечник соленоида и пружины растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм, пружины растяжения-сжатия могут иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.

Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: существенно увеличить амплитуду относительных колебаний якоря и корпуса статора электромагнитного вибровозбудителя, что позволяет увеличить соответственно силу инерции, создаваемую в рабочем режиме при колебаниях якоря и корпуса статора. Это в конечном итоге приводит к увеличению амплитуды вынуждающей силы, создаваемой электромагнитным вибровозбудителем.

Анализ уровня техники в области машиностроения и вибрационной техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом, предлагаемое изобретение является новым и имеет изобретательский уровень.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано устройство электромагнитного вибровозбудителя. Электромагнитный вибровозбудитель содержит электромагнит, выполненный в виде соленоида 1, якорь 2 и корпус статора 3. Соленоид прикреплен к корпусу статора. Якорь и корпус статора соединены между собой упругими элементами, состоящими из пружин растяжения-сжатия 4. Каждая из этих пружин выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом. Паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки - фланцы 5, к которым прикреплены якорь и корпус статора. Подвижный сердечник 6 соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величиину Х₀. К якорю прикреплены регулировочные грузы 7. Электромагнитный вибровозбудитель закрыт кожухом 8.

Электромагнитный вибровозбудитель работает следующим образом. По катушке соленоида 1 пропускают пульсирующий или переменный ток. Возникающее при этом пульсирующее магнитное поле взаимодействует с ферромагнитным подвижным сердечником 6 соленоида 1. Это приводит к созданию пульсирующей силы тяги, втягивающей подвижный сердечник 6 в соленоид 1. Сила притягивает якорь 2 и корпус статора 3 один к другому, деформируя пружины растяжения-сжатия 4. В момент времени, когда ток и сила равны нулю, пружины растяжения-сжатия 4 отбрасывают друг от друга корпус статора 3 и якорь 2. Для согласования характеристик силы тяги и силы противодействия пружин растяжения-сжатия 4 подвижный сердечник 6 предварительно введен в соленоид 1 на величину Х₀, оптимальное значение которой определяется экспериментально в зависимости от выбранных коэффициента суммарной жесткости пружин растяжения-сжатия 4 и массы якоря 2 с учетом присоединенных к нему масс. В рабочем режиме, т.е. после присоединения корпуса статора 3 к рабочему органу вибрационной машины, колебательную систему настраивают с помощью регулировочных грузов 7 на режим резонансных колебаний. Исполнение электромагнита в виде соленоида 1, взаимодействующего с подвижным сердечником 6 удлиненной формы, позволяет существенно увеличить амплитуду относительных колебаний якоря 2 и корпуса статора 3. Закрепление соленоида 1 на корпусе статора 3 позволяет уменьшить динамическое воздействие на катушку соленоида, а также упростить задачу передачи электрического тока на вибрирующий якорь.

В данном электромагнитном вибровозбудителе решена задача изобретения - достигнуто увеличение амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора. Задача изобретения решена за счет применения электромагнита в виде соленоида. Величина хода подвижного сердечника в соленоидных электромагнитах во много раз превышает величину воздушного зазора в электромагнитах с П-образным, Ш-образным или стержневым магнитопроводом. Например, величина хода якоря втягивающего реле, применяемого на автомобильных электростартерах, составляет величину порядка 15 мм (стр.116-121 в книге: Кальмансон Л.П. и др. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля “Волга” ГАЗ-3110. Изд-во “Колесо”, М., 2000). Это более чем в 3 раза превышает величину воздушного зазора в известных электромагнитных вибровозбудителях.

Требование по величине амплитуды колебаний якоря относительно корпуса статора более 4 мм установлено в связи с тем, что при этих значениях преимущества предлагаемого электромагнитного вибровозбудителя перед прототипом становятся очевидными.

Учитывая то, что практическое применение электромагнитов, выполненных в виде соленоидов, известно в технике, можно сделать вывод о том, что предлагаемый электромагнитный вибровозбудитель будет работоспособным.

Следовательно, предложенное изобретение промышленно применимо.

Изобретение относится к вибрационной технике. Сущность: устройство содержит электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия. Каждая из пружин выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом. Причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора. К якорю присоединены регулировочные грузы. Электромагнит выполнен в виде соленоида и прикреплен к корпусу статора. Подвижный сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на некоторую величину. Причем оптимальное значение данной величины определяется экспериментально в зависимости от выбранных коэффициента суммарной жесткости пружин растяжения-сжатия и массы якоря с учетом присоединенных к нему масс. Соленоид, подвижный сердечник соленоида и пружины растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм. Причем пружины растяжения-сжатия могут иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму. Технический результат: увеличение амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора электромагнитного вибровозбудителя. 1 ил.

Электромагнитный вибровозбудитель, содержащий электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия, каждая из которых выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора, отличающийся тем, что электромагнит выполнен в виде соленоида и прикреплен к корпусу статора, подвижный сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину Х₀, оптимальное значение которой определяется экспериментально в зависимости от выбранных коэффициента суммарной жесткости пружин растяжения-сжатия и массы якоря с учетом присоединенных к нему масс, при этом к якорю присоединены регулировочные грузы, а соленоид, подвижный сердечник соленоида и пружины растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора в рабочем режиме с амплитудой более 4 мм, пружины растяжения-сжатия могут иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.