Способ преобразования синхронных синфазных гармонических колебаний вибротранспортных и технологических устройств в синхронные гармонические колебания со сдвигом фазы и получением фигур Лиссажу Российский патент 2023 года по МПК B65G27/00 

Описание патента на изобретение RU2789250C1

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных бункерных, лотковых загрузочных устройствах, вибротранспортерах, виброконвейерах и различных вибротехнологических устройствах - вибросепараторах, вибросито, вибрационных машинах для объемной обработки деталей и т.д.

Известен способ синхронных, синфазных вынужденных колебаний используемый в бункерных загрузочных устройствах в котором колебательное движение дорожки (лотка) передается расположенным на ней предметам обработки (ПО) в вертикальном и горизонтальном направлениях. Двухкомпонентное синфазное возбуждение колебаний лотка (в вертикальной и горизонтальной плоскостях) позволяет достичь средней линейной скорости транспортирования ПО в безотрывном режиме не более 0,05 м/с, в режиме с подбрасыванием - до 0,3 м/с с отсутствием перспективы дальнейшего повышения скорости вибротранспортирования. (Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник / И.С. Бляхеров, Г.М. Варьяш, А.А. Иванов и др.; Под общ. ред. И.А. Клусова. - М: Машиностроение, 1990. - 400 с.: ил. См. стр. 190-191, рис. Рис. 1).

Известен способ, принятый за прототип (см. стр. 191-192, рис. 2, 3, 4, 5), реализуемый в вибрационно-загрузочных устройствах, который позволяет существенно увеличить скорости виброперемещения с трехкомпонентным возбуждением колебаний раздельным приводом - независимое возбуждение колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях и изменением фазового угла между ними. Реализация колебаний по вышеуказанному способу в настоящее время осуществляется двумя независимыми виброприводами электромагнитными, кулачковыми, кривошипными, эксцентриковыми. Такие вибрационные устройства получили название устройств с раздельным возбуждением колебаний.

В общем случае это двухмассные вибросистемы с независимыми виброприводами и упругими элементами. На примере виброустройств с электромагнитными приводами желаемое значение фазового смещения достигается подбором механических параметров - жесткости упругих систем, масс или моментов инерции колеблющихся частей двухмассных устройств, или дополнительно путем подбора фазовых смещений полуволн электрических сигналов в трехфазной электрической цепи. Таким образом, приходится иметь дело со сложной электромеханической системой, что определяет изначально трудности настройки устройств, параметров колебаний, значительные энергозатраты и необходимость использования металлоемких конструктивно сложных устройств.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности вибротранспортных и вибротехнологических устройств с одним виброприводом путем преобразования синхронных, синфазных гармонических колебаний в синхронные, гармонические колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях со сдвигом по фазе для получения фигур Лиссажу в форме эллипса или круга.

Для решения поставленной задачи по предлагаемому способу преобразования синхронных синфазных гармонических колебаний двухмассных вибротранспортных и технологических устройств в синхронные гармонические колебания со сдвигом фазы и получением фигур Лиссажу, включающим подачу импульсов синхронных синфазных гармонических колебаний вибровозбудителем, при этом данные синхронные синфазные гармонические колебания передают с одним вибровозбудителем в дополнительную колебательную систему для лотковых технологических устройств или для бункерных технологических устройств и преобразуют в синхронные гармонические колебания в дополнительной колебательной системе в вертикальном или горизонтальном направлении со смещением по фазе и амплитудой колебания

где А - амплитуда двухмассной колеюательной системы, D. - коэффициент демпфирования дополнительной колебательной системы; - отношения частоты возбуждения вибропривода к собственной частоте дополнительной колебательной системы.

На фиг. 1 приведена цепная схема лоткового вибрационного устройства;

на фиг. 2 показана цепная схема бункерного вибрационного устройства;

на фиг. 3 колебание основного лотка вибрационного устройства;

на фиг. 4 колебание дополнительного лотка вибрационного устройства.

Способ осуществляют следующим образом.

Для реализации фигур Лиссажу в вибрационных устройствах с одним виброприводом и сохранением синфазных гармонических вынужденных колебаний, в синхронные гармонические колебания с фазовым смещением в лотковые вибрационные устройства по схеме (фиг. 1) вводится дополнительная колебательная система с массами m3 и , а в бункерные вибрационные устройства по схеме (фиг. 2) с массой m3 и моментом инерции J3 и дополнительные упругие элементы в виде плоских пружин с жесткостями c23 и . При этом, если плоская пружина, ориентирована своей плоскостью в вертикальном, а осью в горизонтальном направлениях и связывает между собой массы m2 и m3, то система создает вариацию бесконечной жесткости с23=∞. В этом случае реализуется двух массная система в вертикальном направлении при бесконечной жесткости пружины с23, а в горизонтальном направлении трех массная колебательная система с конечной жесткостью и с массами , и (фиг. 1, а). Если плоская пружина ориентирована своей осью и плоскостью в горизонтальном направлении, то, наоборот, в горизонтальном направлении реализуется двух массная система при бесконечной жесткости пружины и с массами и , а в вертикальном направлении трех массная колебательная система с конкретной жесткостью (фиг. 1 б).

В бункерных вибрационных устройствах при аналогичной ориентации плоских пружин в вертикальной плоскости устройство остается двухмассным, если с23=∞ и m=m2+m3 (фиг. 2, а), а для второго случая, когда и J=J2+J3 в горизонтальной плоскости - двухмассным, а в вертикальной плоскости трехмассным (фиг. 2, б).

При безотрывном режиме перемещения ПО, в лотковом вибрационном устройстве включают, например, электромагнитный вибропривод. Электромагнитный привод, якорь которого прикрепленный к основному лотку, создает колебательные движения лотка в вертикальном и горизонтальном направлениях благодаря наличию наклонных пружин с жесткостью С12 и при двухмассной колебательной системе в вертикальном направлении (фиг. 1, а) происходит вибрация основного лотка в вертикальном направлении с амплитудой А2 и в горизонтальном направлении с амплитудой. . Вибрация основного лотка передается на дополнительный лоток с массой m3 благодаря наличию дополнительных пружин с жесткостью с23 и , который также одновременно совершает колебания в вертикальном и горизонтальном направлении со смещением по фазе и амплитудой колебания

многократно превышающий колебания основного лотка, где , , причем х0>А (см. фиг. 1, а), или х03, А=А2, причем х0>А, (см. фиг. 1, б) D. - коэффициент демпфирования дополнительной колебательной системы; - отношения частоты возбуждения вибропривода к собственной частоте дополнительной колебательной системы.

В результате воздействия единственного вибропривода для случаев (фиг. 1, а) и (фиг. 2, а) реализуется фигура Лиссажу - эллипс, а для (фиг. 1, б) и (фиг. 2, б) фигура Лиссажу - круг.

Пример осуществления способа.

Для осуществления предлагаемого способа преобразования синхронных, синфазных гармонических колебаний использовалось лотковое вибрационное автоматическое загрузочное устройство с дополнительной колебательной системой, выполненное по схеме (фиг. 1, а), в котором масса m1=10 кг; m2=1,5 кг; m3= и плоские пружины с жесткостью с0=; c12=; с23=∞. В устройстве использовался электромагнитный электропривод, питаемый от однофазной сети с регулировкой напряженя. Для определения собственной частоты колебаний основного и дополнительных лотков устройства, амплитудных и частотных характеристик горизонтальных и вертикальных колебаний, сдвига фаз между ними использовался акселерометр LIS3DH настроен на рабочую частоту 1600 Гц и пределы перегрузки равные 16-ти ускорениям свободного падения. Для измерения параметров горизонтальных и вертикальных колебаний плата с акселерометром жестко крепится к одному из лотков. Данные с акселерометра передавались на микроконтроллер STM32F030K6T6 через интерфейс SPI. Микроконтроллер передавал данные для дальнейшей обработки на ЭВМ по беспроводной сети Bluetooth. На фиг. 3 представлен пример обработки сигнала с платы, установленной на основном лотке. Видно, что ускорение по горизонтальное оси (кривая 1), равное 294 у.е.и. значительно больше ускорения 89 у.е.и. по вертикальной оси (кривая 2). Форма сигналов повторяют синусоиду. Также отчетливо видно отсутствие фазового сдвига между вертикальными и горизонтальными колебаниями (кривая 3).

Вибрация с основного лотка массой m2 передавалась на дополнительный лоток с массой m3 которые связаны между собой плоскими пружинами ориентированными осью в горизонтальном направлении, а плоскостью в вертикальном. В этом случае реализовывалась схема (фиг. 1, а) лоткового вибрационного устройство. В результате такой связи дополнительный лоток воспринимал синхронные, синфазные гармонические колебания основного лотка, которые преобразовывались в синхронные, гармонические колебания в вертикальном и горизонтальном направлениях со сдвигом по фазе и получением колебаний в форме Лиссажу дополнительного лотка при наличии одного вибропривода.

На фиг. 4 показан пример обработки сигнала с платы, установленной на дополнительном лотке. Видно, что ускорение по горизонтальное оси (кривая 1), равное 663 у.е.и. значительно больше ускорения 1399 у.е.и. по вертикальной оси (кривая 2). Форма сигналов повторяют синусоиду. Также отчетливо виден фазовый сдвиг между вертикальными и горизонтальными колебаниями (кривая 3) ϕ=29,5°. При этом полученные ускорения при колебании дополнительного лотка в вертикальном направлении в 7,4 раза, а в горизонтальном в 4,8 больше, чем в основном лотке. На основании полученных измерений были определены амплитуды вертикальных и горизонтальных колебаний дополнительного лотка

Таким образом предлагаемый способ преобразования синхронных, синфазных гармонических колебаний путем введения дополнительных упругих элементов и дополнительной массы в конструкцию ЛВЗУ позволяет получить синхронные, гармонические колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях со сдвигом по фазе с получением фигур Лиссажу в форме эллипса или круга в устройствах с одним виброприводом, вместо двух независимых виброприводов, что обеспечивает повышенную скорость вибротранспортирования, уменьшения энерго- и металлоемкости устройств, упрощения их настройки при эксплуатации.

Похожие патенты RU2789250C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ РЕЗОНАНСНЫХ МЕХАНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 2010
  • Антипов Василий Иванович
  • Антипова Раиса Ивановна
RU2441714C1
Вибрационное бункерное загрузочное устройство 1990
  • Косулин Константин Геннадьевич
  • Кристаль Марк Григорьевич
SU1724536A1
СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ 2019
  • Сергеев Юрий Сергеевич
  • Сергеев Сергей Васильевич
  • Кононистов Антон Владимирович
  • Гоголев Вадим Петросович
  • Карпов Георгий Евгеньевич
RU2716862C1
ПРИБОР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СЛОЖЕНИЯ ГАРМОНИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ 1992
  • Выродов Дмитрий Андреевич[Md]
RU2067777C1
Вибрационное бункерное устройство 1990
  • Косулин Константин Геннадьевич
  • Кристаль Марк Григорьевич
SU1751108A1
Устройство для воспроизведения гармонических колебаний 1982
  • Крюков Вячеслав Алексеевич
  • Ковылов Александр Евгеньевич
  • Сошников Владимир Алексеевич
  • Чаленко Николай Степанович
SU1070485A1
ВЕРТИКАЛЬНЫЙ ВИБРАЦИОННЫЙ КОНВЕЙЕР 1967
SU195365A1
Синхронно-синфазный электромагнитный вибропривод 1980
  • Волков Вячеслав Дмитриевич
  • Гольденберг Лейбиш Герцевич
  • Куцовский Анатолий Израилевич
SU964885A1
Способ настройки динамического состояния вибрационной технологической машины и устройство для его осуществления 2018
  • Елисеев Сергей Викторович
  • Большаков Роман Сергеевич
  • Елисеев Андрей Владимирович
  • Миронов Артем Сергеевич
  • Николаев Андрей Владимирович
RU2718177C1
Вибрационная установка 1978
  • Денисов Павел Дмитриевич
  • Кунин Валерий Михайлович
  • Брайлян Николай Филиппович
  • Гершгорн Павел Алексеевич
  • Лангер Александр Юльевич
SU751595A1

Иллюстрации к изобретению RU 2 789 250 C1

Реферат патента 2023 года Способ преобразования синхронных синфазных гармонических колебаний вибротранспортных и технологических устройств в синхронные гармонические колебания со сдвигом фазы и получением фигур Лиссажу

Изобретение относится к вибрационной технике. Способ преобразования синхронных синфазных гармонических колебаний вибротранспортных и технологических устройств в синхронные гармонические колебания со сдвигом фазы и получением фигур Лиссажу включает подачу импульсов синхронных синфазных гармонических колебаний вибровозбудителем. Данные синхронные синфазные гармонические колебания передают с одним вибровозбудителем в дополнительную колебательную систему для лотковых технологических устройств или для бункерных технологических устройств и преобразуют в синхронные гармонические колебания в дополнительной колебательной системе в вертикальном или горизонтальном направлении со смещением по фазе и амплитудой колебания. Достигается повышение производительности устройств с одним виброприводом путем преобразования синхронных, синфазных гармонических колебаний в синхронные гармонические колебания в вертикальной и горизонтальной плоскостях со сдвигом по фазе для получения фигур Лиссажу в форме эллипса или круга. 4 ил.

Формула изобретения RU 2 789 250 C1

Способ преобразования синхронных синфазных гармонических колебаний вибротранспортных и технологических устройств в синхронные гармонические колебания со сдвигом фазы и получением фигур Лиссажу, включающим подачу импульсов синхронных синфазных гармонических колебаний вибровозбудителем, отличающийся тем, что данные синхронные синфазные гармонические колебания передают с одним вибровозбудителем в дополнительную колебательную систему для лотковых технологических устройств или для бункерных технологических устройств и преобразуют в синхронные гармонические колебания в дополнительной колебательной системе в вертикальном или горизонтальном направлении со смещением по фазе и амплитудой колебания

где А - амплитуда двухмассной колебательной системы, D - коэффициент демпфирования дополнительной колебательной системы; - отношения частоты возбуждения вибропривода к собственной частоте дополнительной колебательной системы при сочетании двухмассной колебательной системы с трехмассной.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2023 года RU2789250C1

Автоматическая загрузка технологических машин: Справочник, 1990
Ассоциация ЕАМ
Походная разборная печь для варки пищи и печения хлеба 1920
  • Богач Б.И.
SU11A1
Параметры и характеристики механических колебаний, https://eam.su/lekciya-11-parametry-i-xarakteristiki-mexanicheskix-kolebanij.html, 21.05.2022
Способ преобразования фазового сдвига гармонических колебаний 1974
  • Черников Анатолий Сергеевич
SU631843A1
Способ вибрационного перемещения объекта 1975
  • Варанаускас Повилас Антано
  • Кочикян Арташес Ваграмович
  • Курыло Ромуальд Эдвардович
  • Рагульскис Казимерас Миколо
SU597607A1
JP H 08268532 A, 15.10.1996.

RU 2 789 250 C1

Авторы

Усенко Николай Антонович

Даты

2023-01-31Публикация

2022-10-18Подача