Электромагнитный вибропривод транспортирующего устройства Советский патент 1985 года по МПК B65G27/24 

Изобретение относится к вибрационным транспортирующим машинам конвейерам, питателям, грохотам, подъемникам, дозаторам и т.п. Известен электромагнитный вибропривод транспортирующего устройства, содержащий электромагнитньй вибровоз будитель и регулятор амплитуды колебаний вибровозбудителя. В электромагнитн.ом вибррприводе регулятор амплитуды колебаЙ й изменяет величину тока, протекающего через вибровозбудитель, и, следовательно, амплитуду его колебаний IJ . Недостатком известного электромагнитного вибропривода является отсутствие стабилизации резонансного , режима колебаний, обеспечивакмцего оптимальные энергетические показатели привода. Наиболее близким к предлагаемому является электромагнитный вибропривод транспортирующего устройства, содержащ1Й1 электромагнитный вибровоз будитель и установленный на нем вибродатчик, подключенный к первому вхо ду тиристорного преобразователя, второй вход которого соединен с выхо дом регулятора амплитуды колебаний, а выход с вибровозбудителем. Электромагнитный вибропривод позволяет изменять амплитуду колебаний вибровоэбудителя и связанного с ним транспортирукщего устройства, а также стабилизирует-резонансный колебаний привода при изменении нагрузки на него. Изменение амплитуды колебаний позволяет изменять скорост транспортирования грузов в относительно небольшом диапазоне изменения механических.гранулометрических, физиког-химических и других свойств грузов 2 . Недостатком известного злектромаг нитного вибропривода транспортирующего устройства является невозможность обеспечения стабилизации массо вого расхода транспортируемых грузов с отличаюцимися в широких пределах механическими,гранулометрическими, физико-химическими и другими свойствамя. Особенно сильно это проявляется при транспортировании мелкодисперсных материалов, сельскохоз1гйст:венных продуктов и других грузов, имеющих большой разброс указанных выше свойств. Недостаток обусловлен тем, что для обеспечения стабилизации массового расхода требуется изменение скорости транспортирования в широких пределах,особенно при переходе от транспортирования одного груза к другому. Изменение же скорости транспортирования в широком диапазоне только за счет изменения амплитуды колебаний, как это осуществляется в известном виброприводе, невозможно. Цель изобретения - стабилизация производительности в широком диапазоне изменения свойств транспортируемых грузов. Поставленная цель достигается тем, что электромагнитный вибропривод транспортирующего.устройства, содержащий электромагнитный вибровозбудитель и установленный на нем вибродатчик, подключенный к первому входу тиристорного преобразователя, втброй вход которого соединен с выходом регулятора амплитуды колебаний, а выход - с вибровозбудителем, снабжен электропневматическим преобразорат«лем, регулятором частоты колебаний, эадатчиком предельного значения амплитуды колебаний, нульорганом, пороговьм элементом, двумя интеграторами, двумя ключами, формирователем сигнала, логическим блоком управления ключами, регулируемыми Упругими элементами и датчиком расхода, подключенным к первым входам первого и второго ключей и к входу формирователя сигнала, выход которо-рого подключен к первому входу логического блока управления ключами, первый выход которого подсоединен к второму входу второго ключа, а второй выход - к второму входу первого ключа, выход которого через первый интегратор подключен к входу регулятора амплитуды колебаний и к первому входу нуль-органа, к второму входу которого подключен задатчик предельного значения амплитуды колебаний, а выход нуль-органа подключен к второму входу логического блока управления ключами, выход второго ключа через второй интегратор подключен к входам порогового элемента и регулятора частоты, выход которого подключен к входу электропневматического преобразователя, выход которого подключен к регулируемым упругим элемен3

idM, a вьгход порогового элемента подключен к третьему входу логического блока.

На фиг. 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг. 2 эпюры напряжений на элементах функциональной схемы, поясняющие его работу.

На транспортирующем устройстве 1 (фиг. 1) установлен электромагнитный вибровозбудитель 2 с регулируемыми упругими элементами 3 и вибродатчиком 4. Вибродатчик 4 соединен с первым входом тиристорного преобразователя 5, второй вход которого соединен с выходом регулятора 6 амплитуды колебаний, а выход - с электромагнитным вибровозбудителем 2. Регуляуор 7 частоты колебаний соединен с входом электропневматического преобразователя 8, выход которого соединен с регулируемыми упругими элементами 3, датчик 9 расхода соедивен с формирователем 10 сигнала и первыми входами первого и второго ключей It и 12. Выход формировате- ля 10 сигнала соединен с вторым входом логического блока 13 управления кщ)чами, первьй вход которого соединен с выходомнуль-органа 14, третий вход - с выходом порогового элемента 15, а пе1рвый и второй выходы - соответственно с вторыми входами первого и второго ключей 11 и 12 Выхрд первого ключа 11 через первый интегратор 16 соединен с входом регу лятора 6 амплитуды колебаний и с пер вым входом нуль-органа 14, второй вход которого соединен с задатчиком 17 предельного значения амплитуды колебаний. Выход второго ключа 12 через второй интегратор 18 соединен с входами регулятора 7 частоты колебаний и порогового элемента 15.

, На фиг. 2 обозначено: Uj - напряжение, пропорциональное рассогласова нию между заданным и текущим значениями массового расхода; U - напряжение на выходе формирователя 10 сигнала; U-j - напряжение на выходе нуль-органа 14; U - напряжение на выходе порогового элемента 15; U -. напряжение на первом выходе логического блока 13 управления ключами; Ug - напряжение на втором выходе логического блока 13 управления ключаъш; Uj - напряягение на выходе первого интегратора 16; Ug - напряжение

488214

на выходе задатчика 17 предельного значения амплитуды колебаний; U напряжение на выходе второго интегратора 18.

5 Устройство работает следующим образом.

Функционирование устройства основано на том, что скорость транспортирования груза и, следовательно, и

10 массовый расход зависят как от амплитуды колебаний, так и от частоты колебаний электромагнитного виб1)овозбудителя и связанного с ним транспортирующего устройства.

15 При этом алгоритм функционирования строится таким образом, что увеличение скорости транспортирования вначале осуществляется за счет увеличения амплитуды колебаний транспортирующего органа при постоянной частоте колебаний до предельного для данного вибровозбудителя значения, а затем, при достижении некоторой максимальной амплитуды колебаний 5 за счет увеличения частоты колебаний.

Уменьшение скорости транспортирования вначале осуществляется за счет уменьшения частоты колебаний

0 транспортнрукядего органа вплоть до ее минимального значения, а затем за счет уменьщения амплитуды колебаний.

Такой-алгоритм позволяет приJ транспортировании многих грузов уменьшить верхнее значение частотного диапазона, что зшеличивает долговечность .упругих элементов приво- да.

0 Транспортируемый Груз перемещается транспортирующим устройством 1 за счет колебаний, создаваемых электромагнитным вибpoвoзбy l итeлeм 2 с регулируемыми упругими элементами 3

5 (например пневмобаллонами). На электромагнитном вибровозбудителе 2 установлен вибродатчик 4 (например индукционного типа), соединенный с первым входом первого тиристорного

0 преобразователя 5, выход которого соединен с электромагнитным вибровозбудителем 2. В образованном этими элементами замкнутом электромеханическом контуре благодаря положительной обратной связи на частоте резонанса колебательной системы стабилизируется резонансный режим колебаний транспортирующего устройства при любых изменениях массы и свойств транспортируемого груза. Для управления амплитудой колебаний на резонансной частоте к второму входу первого преобразователя 5 питания подключен регулятор 6 амплитуды колебаний. Для зправления часто той колебаний используется регулятор 7 частоты, воздействующий через электропневматический преобразователь 8 на регулируемые упругие, элементы 3 вибровозбудителя 2. При этом изменение жесткости упругих элементов 3 приводит к изменению собственной частоты колебаний вибровозбудителя 2 с тр,анспортирующим органом 1 а благодаря воздействию замкнутого электромеханического контура с положительной обратной связью устанавливается резонансный режим колебаний на новой частоте. Функционирование электромагнитного вибропривода осзпцествляется в зависимости от величины и знака рассогласования между заданным и текущпм значениями массового расхода, поступакицего в виде напряжения Щ (фиг. 2) с датчика 9 расхода. Напряжение U| с датчика 9 расхода поступает на вход формирователя 10 сигнала и на сигнальные входы первого и второго клк«ей 11 и 12. При этом, если текущее значение массового расхода меньше заданного, то , а если текущее значение маесового расхода больше заданного, то и, 0. На выходе формирователя 10 форми руется сигнал в виде напряжения Uj, которое принимает значение логического 0, если напряжение U,0, и значение логической 1, если напряжение и, :0. Напряжение U посту пает на второй вход логического бло ка 13 управления, на первый вход которого поступает напряжение Va с выхода нуль-органа 14, а на третий вход - напряжение Х) с выхода порогового элемента 15. Напряжение U с первого выхода логического блока 13 управления кшочамн поступает на управлякяц вход первого ключа 1 а напряжение Ug со второго выхода логического блока 13 - на управляющий вход второго ключа 12. Если напряжение U; принимает значениелогической 1, то первый ключ 11 включается, и напряжение U{ поступает на вход первого интегратора 16, формируя на его выходе напряжение и ; которое, поступая на первый вход нуль-органа 14, сравнивается с напряжением , поступающим на его второй вход с задатчика 17 предельного значения амплитуды колебаний, формируя на выходе напряжение и. Если напряжение U принимает значение логической 1, то второй ключ 12 включается, и напряжение Ц поступает на вход второго интегратора 18, формируя на его выходе напряжение Ug, которое, поступая на вход порогового элемента 15, формирует на его выходе напряжение U. Напряжение U принимает значение логической 1, если «апряжение , и логического О, если напряжение U,. Логический блок 13 управления ключами функционирует таким образом, что напряжения U, U и U, поступающие в виде логических 1 или О соответственно на второй, первый и третий входы, формируют на первом и втором вькодах этого блока напряжения Уу и U6 (также в виде логических 1 или О) в соответствии с таблицей.. Дальнейшее рассмотрение работы электромагнитного вибропривода транспортирующего устройства целесообразно выполнить для двух характерных случаев. А). Текущее значение массового расхода меньше или равно заданному, напряжение (фиг. 2q). При этом напряжение U2 принимает значение логического О. Пусть для определенности вибропривод функционирует в режиме, при котором амплитуда колебаний меньше

7

предельного значения, а частота колебаний равна базовому значению. В этом случае напряжение Uj принимает значение логического О, а напряжение и - значение логической В соответствии с алгоритмом функционирования логического блока (см. таблицу) напряжение U 5- на первом выходе логического блока 13 управления ключами принимает значение логической 1, а напряжение U на втором выходе значение логического О. Напряжение виде логической 1, поступая на управляющий вход первого ключа 11 , открывает е.го и напряже:ние U) поступает на вход первого интегратора 16.

В случае, если напряжение U,0, напряжение U на выходе первого интегратора 16 нячнет увеличиваться, что через регулятор 6 амплитуды колебаний и первый преобразователь 5 питания приведет к увеличению амплитуды колебаний вибровозбудителя 2 с транспортирующим устройством 1, и, следовательно, к увеличению массового-расхода. Увеличение массового расхода, в свою очередь, приведет к уменьшению напряжения U.

Если напряжение U, станет нулю до того, как увеличивающееся напряжение U на выходе первого интегратора 16 достигнет значения напряжения Ug с выхода задатчика 17 предельного значения амплитуды колебаний, то напряжение Uy пере станет увеличиваться, и в виброприводе возникнет установившийся режим на базовой частоте и с новым увеличенным значением амплитуды колебаний.

Если же увеличивающееся напряжение и достигнет значения напряжения Ug до того, как напряжение U( станет равным нулю, то напряжение (J, на выходе нуль-органа 14 примет значение логической 1, что в соответствии с алгоритмом функционирования логического блока 13 управления ключами, приведет к установлению на первом выходе логического блока 13 управления ключами напряжения U в виде логического О, а на втором выходе - напряжения U в виде логической 1. При этом первый ключ 11 напряжением Uj выключается, а второй ключ 12 напряжением U включается. Напряжение У на выходе первого ин488218

тегратора 16 прекратит изменяться, оставаясь равным напряжению Ug , ч.тс обеспечивает режим работы вибропривода с максимашьно возможной амплитудой колебаний. Напряжение U через открытый второй ключ 11 поступает на вход второго интегратора 18, вызывая возрастание напряжения Ug на его выходе. Напряжение через регуля0 top 7 частоты воздействует на электропневматический преобразователь 8, который увеличивает давление в упругих элементах 3, что приводит к увеличению их жесткости и, следовательt5 но, к увеличению собственной частоты колебаний вибропривода, а благодаря воздействию замкнутого электромеханического контура с положительной обратной связью устанавливается резонансный режим колебаний вибропривода на новой частоте.

Напряжение U одновременно поступает на вход порогового элемента 15 и, поскольку UQ О, на выходе поро25 гового элемента 15 напряжение U примет значение логического О. Согласно алгоритму функцион1фования логического блока 13 управления ключами напряжения Uj и U сохранят .

0 свои значения -(U - значение логической 1, и - значение логического О), т.е. первый ключ 11 остаг нется выключенным, а второй ключ 12включенным.

5 Увеличение частоты колебаний вибропривода происходит до тех пор, пока увеличивающийся массовый расход не приведет к уменьшению напряжения и, дь нуля. При этом напряжение и перестанет возрастать, и

в виброприводе наступит установившийся резонансный режим колебаний на новой частоте с максимально возможной амплитудой колебаний.

5 Б) Текущее Значение массового расхода больше заданного, иапряжеиие (фиг. 25-).

При этом напряжение U принимает значение логической 1.

0 Если вибропривод функционирует в режиме, при котором амплитуда колебаний равна предельному значению, а частота колебаний больше базового значения, напряжение U принимает

5 значение логической 1, а напряжение и - значение логического О.

В соответствии с алгоритмом функционирования логического блока 13 9 управления ключами напряжение И на его первом выходе,принимает значе ние логического О, а напряжение Ug на втором - значение логической 1. Напряжение Uj- выключает первый ключ 11, напряжение Ug включает второй ключ 12; напряжение U поступает на вход второго интегратора 18. Поскольку напряжение U О, напряжение U на выходе второго интегратора 18 начнет уменьшаться. Напряжение Uo через регулятор 7 часто ты колебаний воздействует на второй преобразователь 8 питания, уменьшает давление в з ругих элементах 3, что приводит к уменьшению их жесткости и, следовательно, к уменьшению собственной частоты ко лебаний. вибропривода, а благодаря воздействию замкнутого электромеханического контура с положительной обратной связью устанавливается резонансный режим колебаний вибропривода на новой уменьшенной частоте с максимальн возможной амплитудой колебаний. Уменьшение частоты колебаний приводит к уменьшению массового расхода, что приводит и к уменьшению абсолютного значения напряжения U . Если напряжение U| станет равньм нулю до того, как уменьшакяцееся напр жение и достигнет нулевого значени то напряжение U перестанет уменьшаться и в вибррприводе возникнет установившийся режим на новой умень шенной, частоте колебаний с максимально возможной амплитудой. Если же уменьшгиощееся напряжение U; постигнет нулевого значения до того, как напряжение Ц станет равным нулю, то напряжение на вы ; ходе порогового элемента 15 примет значение логической 1, что в соот ветствии с алгоритме функционирова ния логического блока 13 управления ключами приведет к установлению на первом выходе логического блока 13 напряжения Uc в виде логической 1, а на втором выходе - напря жения и в виде логического О. Пр этом первый клич 11 напряжением Ucвключается, а вторЫ ключ 12 напряжением и вьпслючается. Напряжение U на выходе второго интегратора 18 останется равным нулю, что обеспечи вает режим работы вибропривода на базовой частоте колебаний. 2110 Напряжение U, через открытый первый ключ 11 поступает на вход первого интегратора 16, вызывая уменьшение напряжения U на его выходе, что через регулятор 6 амплитуды колебаний и тиристорный преобразователь 5 приведет к уменьшению амплитуды колебаний вибропривода и, следовательно, к уменьшению массового расхода. Уменьшение массовогорасхода приведет к дальнейшему згменьшению абсолютного значения напряжения Uj . Поскольку напряжение U f становится меньше напряжения U g с выхода задатчика 17 предельного значения амплитуды колебаний, напряжение 11 на выходе нуль-органа 14 примет значение логического О,.что, в соответствии с алгоритмом функционирования логического блока 13 управления ключами, сохранит .значение напряжения и в виде логической 1 и напряжения Ux в виде логического О. Уменьшение напряжения U,. и амплитуды колебаний вибропривода будет происходить до тех пор, пока уменьшающийся массовый расход не приведет к уменьшению напряжения U до нуля. При этом напряжение U перестанет изменяться и в виброприводе наступит установившийся резонансный режим колебаний на базовой частоте с уменьшенной амплитудой колебаний. Логический блок 13 управления ключами может быть вьшолнен в виде элемента И 19, двух зiлeмeнтoв НЕТ 20 и 21 и элемента ИЛИ 22, причем первый вход элемента И 19 соединен с выходом формирователя 10, а второй вход и первый вход первого элемента НЕТ 20 - с выходом порогового элемента 15, второй (запрещающий) вход первого элемента НЕТ 20 и первый вход второго элемента НЕТ 21 соеринены с выходом нуль-органа 14, выход элемента И 19 соединен с вторым (запрещающим) входом второго элемента НЕТ 21 и первым входом элемента ИЛИ 22, второй вход которого соединен с выходом первого элемента ЗАПРЕТ 20, а выход - с управляюш№1 входом первого ключа 11, выход второго элемента НЕТ 21 соединен с управляющим входом второго ключа 12. Такое выполнение логического блока 13 управления ключами

обеспечивает его функционирование в полном соответствии с таблицей.

Введение новых элементов и,связей между ними позволяет стабилизировать производительность в широком диапазоне изменения свойств транспортируе12

11А8821

мых грузов, что позволяет расширить области применения предлагаемого вибропривода. Представляется возможным одним и тем же транспортирующим устройством с предлагаемым виброприводом транспортировать грузы от мелкодисперсных до кусковых.

ЭЛЕКТРШАГНИТНЫЙ ВИБРОПРИВОД ТРАНСПОРТИРУЮПЩРО УСТРОЙСТВА, содержащий электромагнитный вибровоэбудитель и установленный на нем вибродатчик, подключенный к первому входу тиристорного преобразователя, второй вход которого соединен с выходом редуктора амплитуды колебаний, а выход - с вибровозбудителем, о тл и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью стабилизации производительности в широком диапазоне изменения свойств транспортируемых грузов, снабжен электропневматическим преобразователем, регулятором частоты колебаний, задатчиком предельного значения амплитуды колебаний, нульорганом, пороговые элементом, двумя интеграторами, двумя ключами, формирователем сигнала, логическим блоком управления ключами, регулируемыми упругими элементами и датчиком расхода, подключенным к первьм входам первого и второго ключей и к входу формирователя сигнала, выход которого подключен к первому входу логического блока управления ключами, первый выход которого подсоединен к второму входу в торого ключа, а JBTOрой выход т к второму входу первого ключа, выход которого через первый интегратор подключен к вkoдy регулятора амплитуды колебаний и к первому (Л входу нуль-органа, к второму входу которого подключен задатчик предельного значения амплитуды колебаний, а выход нуль-органа подключен к второму входу логического блока управления ключами, выход второго ключа через второй интегратор подключен к входам порогового элемента и регулятора частоты, выход которого подключен к входу электропневматического преобразователя, выход которого подключен к регулируемым упругим элементам, а выход порогового элемента подключен к третьему входу логического блока.