Механическое вибрационное устройство Советский патент 1992 года по МПК B06B1/16 G01M7/00 

фиг 3

амортизаторах, и рабочего стола, связанных между собой ориентаииокными узлами, содержит четное число сзмосинхронизирую- щихся дебалансных вибраторов, установленных на одной из масс радиально, при этом ориентационные узлы установлены на цапфах, расположенных радиально ка боковых поверхностях массы основания и

массы рабочего стола, и выполнены в виде упоров, размещенных на цапфах рабочего стола, и тяг, расположенных на цапфах основания, а упоры и тяги соединены между собой упругими элементами, параметры устройства выбраны в соответствии с соотношением, приведенным в тексте описания. 3 ил,

Изобретение относится к вибрационной испытательной технике, в частности к механическим вибрационным стендам, и может быть использовано для проведения экспериментальных исследований процессов сортировки, вибрационной транспортировки, технологической обработки материалов, а также испытаний объектов на вибрационное воздействие. Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем колебаний стола по различным траекториям в пространстве при одновременном обеспечении регулирования величины создаваемой нагрузки и расширении диапазона изменения вибрационных параметров. Устройство представляет собой систему в виде двух масс, расположенных друг над другом в горизонтальных плоскостях, основания, установленного на СО с XI О оо со ю о

Изобретение относится к вибрационной испытательной технике, в частности к вибрационным механическим стендам, л может быть использовано для проведения экспериментальных исследований прсцес- сов сортировки, вибрационной транспортировки, технологической обработки материалов, а также испытаний объектов на вибрационное воздействие.

Известен механический вибрационный стол, содержащий вибрируемь й стол для установки испытуемых объектов, самосинхронизирующиеся дебалансные вибраторы, установленные с возможностью изменения ориентации их осей в плоскостях, перпен- дикулярных плоскости стола, и у с га но зле ь ные амортизаторы.

Недостатком известного устройства являются ограниченные возможности регулирования величины создаваемой нагрузки и диапазона изменения вибрационных параметров вследствие жесткой установки вибраторов на столе стенда и ограниченного числа вибраторов - не более двух

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является механическое вибрационное устройство (прототип), выполненное в виде системы, состоящей из двух масс (несущей и рабочей), упруго связанных меж- ду собой, на одной из которых установлено четкое число самосинхронизирующихся вибраторов, при этом масса с вибраторами установлена на опорных амортизаторах

Недостатком этого устройства является ограниченная траектория движения рабочего органа (только винтовые колебания) и малый запас устойчивости режима синхоо- низации

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем колебаний стола по различным траекториям в пространстве при одновременном обеспечении регулирования величины создавав- мой нагрузки и расширении диапазона изменения вибрационных параметров.

Это достигается тем, что ориентационные узлы установлены на цапфах, расположенных радиально на боковых поверхностях массы основания и массы рабочего стола, причем ориентационные узлы выполнены в виде упоров, размещенных на цапфах рабочего стола, и тяг, расположенных на цапфах основания, при этом упоры и тяги соединены между собой упругими элементами, а параметры стенда выбраны в соответствии с соотношением

R2cos2y3 Agn-ol .sin2

+

&

(1)

где R - радиус окружности, по которой установлены вибраторы;

/3 - угол наклона плоскости вращения ротора вибратора, отсчитываемый от горизонтали;

- центральный момент инерции несущей вибраторы массы;

J - момент инерции рабочей массы I-J

Ш

М - масса несущей массы; m - масса рабочей массы с испытуемым объектом;

М-т vPFfrv

I

М

АКП - |-г парциальная частота поворотных колебаний системы;

Як - У-Г собственная частота поворотных колебаний системы;

1 УС

Ал |- - парциальная частота поступательных колебаний системы;

А -TJ.собственная частота постуМ к пательных колебании системы;

Ск - суммарная крутильная жесткость упругих элементов ориентационных узлов;

С - суммарная поступательная (вертикальная) жесткость упругих элементов ориентационных узлов;

О)- характеристика приводных электродвигателей по частоте вращения.

На фиг.1 приведен общий вид механического вибрационного устройства; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.З - то же, вид сверху.

Устройство содержит несущую платформу 1, установленную на фундаменте посредством амортизаторов 2, на цапфах 3 несущей платформы установлены вилки 4 с вибраторами 5 таким образом, что при изменении угла наклона вилки 4 в плоскости, перпендикулярной плоскости стола, ось 6 вибратора 5 изменяет свою ориентацию в той же плоскости. К вилкам 4 с вибраторами 5 одним концом непосредственно или, например, посредством шарнира крепятся упругие элементы 7, другие концы которых крепятся к упорам 8, установленным на цапфах 9 рабочей массы массы-стола 10 с возможностью изменения их ориентации в плоскости, перпендикулярной плоскости стола 10.

Перед работой стенд настраивается на требуемые траекторию колебательных движений, частоту и амплитуду стола 10, что обеспечивается поворотом на цапфах 3 вилок 4 на определенные углы /3 и поворотом на цапфах 9 упоров 8 с последующей фиксацией их в нужном положении, например, при помощи стопорных винтов, храповиков и т.п. При этом применяются вертикальная С и горизонтальная Скр составляющие жесткости упругих элементов 7, т.е. поступательная и крутильная жесткость упругой связи между столом и испытуемым объектом и несущей платформой в целом.

Принцип работы вибрационного устройства.

Вибрационное устройство работает следующим образом.

Вибраторы 5, приводимые во вращение от автономных электроприводов (на фиг. не показаны), имеющих одинаковые номинальные характеристики по частоте вращения со, создают возмущающие силы, приводящие в колебательное движение несущую платформу 1, на которой они установлены. Колебания платформы 1 посредством упругих элементов 7 ориентационных узлов передаются столу 10 и испытуемому объекту (на фиг. не показан), закрепленному на столе 10, Поскольку параметры стенда выбраны в соответствии с неравенством (1),

стол 10с испытуемым объектом через упругие элементы 7 ориентационного узла оказывает стабилизирующее воздействие на синхронные вращения произвольного

четного (больше двух) числа вибраторов 5. что исключает выпадение их из синхронности.

Например, нужно выбрать следующие параметры вибрационного устройства, гарантирующие выполнение неравенства (1). Массы несущей платформы М 200 кг, масса рабочего органа (стола) m 160 кг, центральный момент инерции стола J 80 кг -м2, радиус окружности, по которой расположены вибраторы, R 1, угол наклона плоскостей вращения роторов вибраторов /3 -

45°, суммарная жесткость упругой связи в направлении кручения в горизонтальной

плоскости Ск 6-10 Н, в вертикальном направлении С 10 Н-м, частота поступательных колебанийЯ 105 , парциальная частота поступательных колебаний Ал 112 ,парциальная частота поворотных

колебаний 87 с , нормальная частота вращения приводных электродвигателей а .

В случае, если вибрационное устройство предназначено для испытаний тяжелых

объектов, вес рабочей массы (стола) может быть снижен. В этом случае его масса определяется из условий его прочности и жесткости. Например, если массу рабочего органа (стола) принять m 100 кг, то устройство (например, стенд для испытаний) будет работоспособным только в нагруженном состоянии (с грузом массой не менее 60 кг), причем его нагрузочная способность возрастет до 134 кг.

Такое выполнение устройства, когда стабилизирующая масса включает в себя и стол, и испытуемый объект, устанавливаемый на стол, является наиболее оптимальным, поскольку снижается металлоемкость

конструкции.

Формула изобретения Механическое вибрационное устройство, содержащее систему в виде двух масс,

расположенных друг над другом в горизонтальных плоскостях, основание, установленное на амортизаторах, и рабочий стол, связанные между собой ориентационными узлами, и четное число самосинхронизирующихся дебалансных вибраторов, установленных на одной из масс радиально, отличающееся тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем колебаний стола по различным траекториям в

пространстве при одновременном обеспечении регулирования величины создаваемой нагрузки и расширении диапазона изменения вибрационных параметров, ори- ентационные узлы установлены на цапфах, расположенных радиально на боковых поверхностях массы основания и массы рабочего стола, причем ориентационные узлы выполнены в виде упоров, размещенных на цапфах рабочего стола, и тяг, расположенных на цапфах основания, при этом упоры и тяги соединены между собой упругими элементами, а параметры устройства выбраны в соответствии с соотношением

R2cos2fi Ain-uJ2 ,

1 &-а &-а

Р-а

0

где R - радиус окружности, по которой установлены вибраторы;

/ - угол наклона плоскости вращения ротора вибратора,отсчитываемый по горизонтали;

I - центральный момент инерции несущей вибраторы массы;

J - момент инерции рабочей массы;

40

Фиг. i

I-J

М - масса несущей массы; m - масса рабочей массы с мым объектом;

М

м-т

ю

Лкп парциальная частота поворотных колебаний системы;

Дк j-p - собственная частота пово- 15 ротных колебаний системы;

Ал Т- парциальная частота поступательных колебаний системы;

, /Г7 л 1м

.. собственная частота посту- м г нательных колебании системы;

Ск суммарная крутильная жесткость упругих элементов ориентационных узлов;

С - суммарная поступательная (верти- кальная) жесткость упругих элементов ориентационных узлов;

ш - номинальная частота вращения приводных электродвигателей.

Фиг. 2