Электромагнитный вибровозбудитель Советский патент 1992 года по МПК B06B1/04 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства при вибрационной транспортировке сыпучих материалов.

Известен электромагнитный вибратор, в котором якорь выполнен в виде диска и установлен на упругих элементах, выполненных в виде мембраны со спиральными прорез ямй, закрепленных в ненапряжен- ном состоянии при нейтральном положении якоря.

При отклонении якоря от нейтрального положения в упругих элементах возникают осевые возвращающие силы, значение которых может быть сравнимо с выходной силой на штоке, особенно при работе с большими амплитудами. В результате этого уменьшается выходное усилие вибратора и вибровозбудитель необходимо выполнить с завышенным значением электромагнитной силы, что приводит к увеличению потребляемой мощности и ухудшению его КПД.

Прототипом изобретения является электромагнитный вибровозбудитель.

Электромагнитный вибровозбудитель содержит корпус, размещенные в нем катушки возбуждения, якорную систему, упруго прикрепленную к корпусу посредством неравножестких упругих элементов, набора металлопластиковых упругих элементов с жесткой деформационной характеристикой и механизм их поджатия.

Недостатком указанного вибровозбудителя является его низкий КПД, поскольку при отклонении якорной системы от нейтрального положения в упругих элементах возникают осевые возвращающие силы, значение которых может быть сравнимо с выходной силой на штоке, особенно при работе с большими амплитудами, и которые не компенсируются, что приводит к увеличению потребляемой мощности.

Целью изобретения является повышение КПД путем компенсации осевых сил уп- ругости.

Цель достигается тем, что электромагнитный вибровозбудитель содержит корпус с закрепленной на нем посредством упругих элементов якорной системой и катушки возбуждения.

Новизной изобретения является выполнение упругого элемента в виде набора стоек, закрепленных на якоре и корпусе по- средством резинометаллических шарниров (ШРМ), расположенных перпендикулярно продольной оси вибровозбудителя равномерно по периметру якорной системы, причем каждая стойка выполнена поджатой на

величину Ах0, определенную из соотношения

2Fr

L-fL2-A2«Axo ir UESfi,

Крад.

где L - расстояние между осями наружных обойм шарниров, м;

А - амплитуда колебаний, м;

Ррад.пред. - предельная статическая нагрузка на шарнир, Н;

Крад - радиальная жесткость шарнира, Н/м.

На фиг. 1 схематично изображен электромагнитный вибровозбудитель; на фиг. 2 - то же, поперечный разрез,

Электромагнитный вибровозбудитель содержит корпус 1 с катушками 2 возбужде- . ния, якорную систему 3, закрепленную на корпусе посредством упругих элементов, выполненных в виде набора стоек 4 с рези- нометаллическими шарнирами 5, расположенных перпендикулярно продольной оси вибровозбудителя равномерно по периметру якорной системы.

Резинометаллический шарнир 5 представляет собой две концентрические металлические обоймы, пространство между которыми заполнено резиной. Этот шарнир допускает радиальные деформации и деформации скручивания и характеризуется радиальным Крад и угловым К р коэффициентами жесткости.

Каждая стойка 4 выполнена поджатой на величину Дх0, определенную из соотношения

L - ,

рад

где L - расстояние между осями наружных обойм шарниров, м;

А - амплитуда колебаний, м;

Ррад.пред. - предельная статическая нагрузка на шарнир, Н;

Крад - радиальная жесткость шарнира, Н/м,

Расстояние между осями внутренних обойм шарниров упругого элемента в ненагруженном состоянии L при установке и закреплении его на якоре уменьшено на величину А х0 и составляет | L-AxO. При этом появляется радиальная сила, стремящаяся раздвинуть оси внутренних обойм Ррад0

1

Ррздо п Крад А Хо

0)

где Крад- радиальная жесткость одного ре- зинометаллического шарнира.

Упругие элементы выполнены таким образом, что их радиальные силы лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси еиброзозбудителя и уравновешиваются.

Вибровозбудитель работает следующим образом. При подаче напряжения на катушки 2 возбуждения якорь 3 смещается от нейтрального положения на величину Y. Стойка 4 упругого элемента отклоняется на угол (f и наружные обоймы обоих шарниров 5 поворачиваются относительно внутренних обойм на этот угол,

В каждом шарнире появляется упру- гий момент М:

М К (р

где К р- угловая жесткость одного шарнира.

Зти моменты приводят к появлению на концах стойки 4 пары сил РВОзвр. которые стремятся вернуть якорь 3 в исходное положение. Значение возвращающей силы Рвозвр можно определить из формулы

2М 2М 2Кр-0

-возвр | QTITU L rЈx

(2)

Одновременно с этим из-за отклонения стоек 4 появляется составляющая радиаль- ныхсил Рвыт, направленная вдоль оси якоря 3 в сторону смещения, Эта сила является выталкивающей, так как стремится увеличить смещение якоря. Рвыт можно определить по формуле

Y 1Y

Р8ыт РраД| КрадДх Дх(3)

Так как РВыт и Рвозвр направлены в противоположные стороны, то результирующая сила реакции упругого элемента Ррез на отклонение якоря равна разности:

Ррез Рвыт -Рвоэвр

Крад Ах -Y 2fy р L-Дх

2(1-Дх) УЈКрад Дх Y

MJ

Учитывая, что предельный угол закручи- , вания для шарнира не превышаетО,056рад, можно записать, что

Д x0)2 + Y

следовательно,

возер

2K y оКр Y L2 ;

r TfKp;

Y

-ад

1Y,

Kpaft(L - V(L-Axor+Y )

РРез 4крад(L - V(L-Ax0)2+Y/) - Npafl-jj

-&gL

(6)

Коэффициент упругости системы упругих элементов в осевом направлении равен

2п Ррезг Крад

I L

Kv

(L-lL-Xof HK -.

(Г)

20

25

30

35

40

,

50

где 2п - число упругих элементов, использованных в вибровозбудителе.

Подбором соотношения между Крад и К можно достичь различной компенсации жесткости элементов, вплоть до получения участков отрицательной жесткости, когда сила реакции систем упругих элементов способствует смещению якоря.

По сравнению с прототипом использование предлагаемого изобретения позволяет повысить КПД вибровозбудителя на 10% за счет компенсации осевых сил упругости.

Формула изобретения

Электромагнитный вибровозбудитель, содержащий корпус с закрепленной на нем посредством упругих элементов якорной системой и управляющие и подмагничиваю- щие катушки, отличающийся тем, что, С целью повышения КПД путем компенсации осевых сил упругости, упругий элемент выполнен в виде набора стоек, закрепленных на якоре и корпусе посредством резиноме- таллических шарниров, расположенных перпендикулярно продольной оси вибровозбудителя равномерно по периметру якорной системы, причем каждая стойка выполнена поджатой на величину Дх0, определенную из соотношения

L - VI/ -

2F,

радпред

Крад

где L - расстояние между осями наружных обойм шарниров, м;

А - амплитуда колебаний, м;

Ррад пред. - предельная статическая нагрузка на шарнир, Н;

Крад - радиальная жесткость шарнира, Н/м.

Изобретение относится к вибротехнике и может быть использовано для привода вибрационных машин с большими амплитудами колебаний, например, низкочастотного виброконвейера. Цель изобретения состоит в увеличении КПД вибровозбудителя путем компенсации осевых сил упругости, возникающих в системе центрирования при смещении якоря от нейтрального положения. Якорь 3 устанавливают на упругих элементах, представляющих собой систему стоек 4 с резинометаллическими шарнирами 5. При установке резинометалличе- ские шарниры каждой стойки деформируют путем уменьшения расстояния между осями внутренних обойм шарниров. 2 ил. (Л х« ел ч О 00 э Шиг/

ф(/,г.1