Устройство для возбуждения линейных колебаний Российский патент 2023 года по МПК B06B1/16 

Предлагаемое устройство относится к вибрационной технике и может применяться для возбуждения механических колебаний, в различных машинах и механизмах. Наиболее эффективно применение предлагаемого устройства в вибрационных питателях и смесителях, сыпучих материалах.

Известно устройство для возбуждения линейных колебаний, представляющее собой трехзвенный кулачковый механизм с поступательно движущимся толкателем (И.И.Артоболевский, Механизмы в современной технике: Справочное пособие. В 7 томах. Т. V: Кулачковые и фрикционные механизмы. Механизмы с гибкими звеньями. - 2-е изд., переработанное. - М.: «НАУКА», 1981, T.V, 400с.). Кулачок, вращающийся вокруг неподвижной оси, имеет профиль, очерченный по дуге круга. Толкатель движется возвратно-поступательно в неподвижной направляющей. Недостатком устройства является то, что толкатель движется плавно, без ударов, а для обеспечения стабильного движения сыпучего материала необходимо кроме вибрации создавать и ударные воздействия.

Наиболее близким является устройство для возбуждения колебаний с ударными воздействиями (патент РФ №2365430, заявка 2008114769/28 от 10.04.2008. опубл. 27.08.2009. Бюл. № 24). Устройство содержит кулачок с приводом вращения, толкатель, установленный в направляющей с возможностью линейного перемещения, пружину, которая прижимает толкатель к кулачку. Недостатком устройства является отсутствие регулирования амплитуды колебаний.

Задачей предлагаемого изобретения является создание стабильных линейных колебаний с ударом и возможностью регулирования не только частоты, но и амплитуды колебаний.

Поставленная задача достигается тем, что в предлагаемом устройстве для возбуждения линейных колебаний, включающем кулачок с приводом вращения с регулируемой скоростью вращения, толкатель, установленный в направляющей с возможностью линейного перемещения, пружину, которая прижимает толкатель к кулачку, кулачок состоит из двух дисков, расположенных на валу привода с возможностью фиксированного поворота относительно друг друга, причем на каждом из дисков имеется по одной впадине одинаковой формы и размеров, причем одна сторона каждой впадины направлена вдоль радиуса диска, а вторая криволинейная сторона соединяет край первой стороны, расположенный ближе к центру диска, с окружностью диска.

Пример реализации предлагаемого устройства показан на фиг.1, на фиг. 2 показаны положения дисков при максимальной амплитуде колебаний, на фиг. 3 с уменьшенной амплитудой, на фиг.4 – траектория движения верхнего края толкателя 4, в вертикальном направлении за один оборот дисков 1 и 2.

Устройство состоит из дисков 1 и 2, привода 3, толкателя 4, направляющей 5, пружины 6 и гайки 7. Устройство работает следующим образом. Пружина 6 прижимает толкатель 4 к кулачку, который состоит из дисков 1 и 2. При включении привода диски 1 и 2 начинают вращаться, а толкатель 4 скользит по дискам (на фиг. 2 и 3 показано вращение диском против часовой стрелки). Для снижения трения толкателя 4 о диски 1 и 2 можно использовать известное техническое решение, т.е. на толкатель установить ролик (см. И.И.Артоболевский Механизмы в современной технике: Справочное пособие. В 7 томах. Т. V: стр.19). Пока толкатель 4 движется по окружности, он не перемещается в вертикальном направлении. При достижении толкателем 4 первой стороны впадины, которая направлена по радиусу диска, толкатель под воздействием пружины 6 резко перемещается вниз. При соприкосновении толкателя с нижней точкой впадины происходит удар. При дальнейшем вращении дисков 1 и 2 толкатель 4 плавно скользит по дискам. На фиг. 5 показана траектория движения толкателя за один оборот дисков 1 и 2 (в исходном положении толкатель контактирует с дисками в точке А, фиг.2).

Частоту колебаний можно регулировать за счет изменения скорости вращения привода. Для регулирования амплитуды колебаний достаточно ослабить гайку 7 (фиг.1) и повернуть диски 1 и 2 на определенный угол α, как это показано на фиг. 2 и фиг.3. Можно видеть, что при повороте диска 1 относительно диска 2 или наоборот амплитуда перемещений толкателя 4 в вертикальном направлении уменьшается от Н₀ до Н₁ (цветом на фиг.3 показан диск 2, который уменьшает глубину впадины).

На фиг.4 показана траектория движения верхнего края толкателя 4, в вертикальном направлении за один оборот дисков 1 и 2. Предполагалось, что толкатель в начале цикла находился в точке А (фиг.2). При повороте дисков на угол 90 градусов против часовой стрелки толкатель достигает впадины и резко перемещается вниз (фиг.4). При дальнейшем повороте на угол α₀ толкатель плавно возвращается в исходное положение и продолжает движение без перемещения в вертикальном направлении до точки А (фиг.2). После этого цикл колебаний повторяется.

Результаты использования устройства для создания линейных колебаний в весовом дозаторе по патенту РФ №2251083 показали, что за счет стабилизации вибрации и ударных воздействий, точность непрерывного дозирования плохо сыпучих материалов (порошок графита, углеродные нанотрубки) повысилась на 15%.

Устройство относится к вибрационной технике и может применяться для возбуждения механических колебаний в различных машинах и механизмах. Наиболее эффективно применение предлагаемого устройства в вибрационных питателях и смесителях, сыпучих материалах.

В устройстве для возбуждения линейных колебаний, содержащем кулачок с приводом вращения, толкатель, установленный в направляющей с возможностью линейного перемещения, пружину, которая прижимает толкатель к кулачку, отличающееся тем, что кулачок состоит из двух дисков, расположенных на валу привода с возможностью фиксированного поворота относительно друг друга, причем на каждом из дисков имеется по одной впадине одинаковой формы и размеров, причем одна сторона каждой впадины направлена вдоль радиуса диска, а вторая криволинейная сторона соединяет край первой стороны, расположенный ближе к центру диска, с окружностью диска.

Кроме этого, предлагается вариант устройства, в котором каждый диск имеет несколько идентичных впадин, расположенных равномерно по его окружности, и за счет поворота одного диска относительно другого можно изменять амплитуду создаваемых колебаний.

Основными преимуществами устройства с известными механическими вибраторами являются: повышение стабильной подвижности сыпучего материала при низкочастотной вибрации с ударом; легкое регулирование амплитуды и частоты вибрации; простота изготовления и эксплуатации.

Результаты проведенных экспериментальных исследований показали его эффективность при использовании в вибрационных дозаторе и смесителе.

Устройство для возбуждения линейных колебаний, включающее кулачок с приводом вращения, толкатель, установленный в направляющей с возможностью линейного перемещения, пружину, которая прижимает толкатель к кулачку, отличающееся тем, что кулачок состоит из двух дисков, расположенных на валу привода, с возможностью фиксированного поворота относительно друг друга, причем на каждом из дисков имеется по одной впадине одинаковой формы и размеров, причем одна сторона каждой впадины направлена вдоль радиуса диска, а вторая криволинейная сторона соединяет край первой стороны, расположенный ближе к центру диска, с окружностью диска.