Установка для вибрационной обработки Советский патент 1992 года по МПК B24B31/67 

фс/ei

Изобретение относится к вибрационной обработке и может быть использовано во всех отраслях машиностроения и приборостроения, где требуется очистка, шлифование, полирование и упрочнение изделий, а также в производстве строительных материалов и в горнообогатительной отрасли промышленности.

Известны вибрационные машины для обработки деталей с упругоподвешенным рабочим органом, приводимым в колебательное движение от самосинхронизирующихся вибраторов.

Однако во всех вибрационных машинах используется только эффект простой самосинхронизации, т.е. можно обеспечить самосинхронизациювибраторов, вращающихся с одинаковыми средними угловыми скоростями. Недостатком таких машин является низкая производительность обработки.

Известна вибрационная машина, содержащая упругоподвешенный контейнер, приводимый в колебательные движения по бигармоническому закону от трех кинематически связанных дебалансных вибраторов (прототип). Недостатком такой машины является то, что синхронизация вибраторов осуществляется кинематически посредством цепных передач. Кинематическая принудительная синхронизация обладает рядом существенных недостатков. Главным из них является быстрый износ и разрушение шарниров цепи, а также значительный шум, сопровождающий работу цепных передач вследствие наличия знг переменных пульсирующих вибрационных нагрузок, которые особенно значительные в случае вращения вибраторов с кратными частотами. Кроме того, указанный способ синхронизации может быть целесообразно применен только в случае небольших вибрационных машин, при незначительных расстояниях между вибраторами.

Цель изобретения - повышение надежности и долговечности вибрационной машины путем самосинхронизации вибраторов.

Поставленная цель,достигается тем, что в вибрационной машине, содержащей упругоподвешенный рабочий орган, установлен- ный с возможностью совершения бигармонических колебаний от трех дебалансных вибраторов - двух боковых и одного центрального с приводом, имеющим двойную частоту, двигатель каждого из боковых вибраторов соединен с вибратором одним универсальным шарниром, причем роторы двигателей боковых вибраторов установлены под углом к валам вибраторов, а угол выбран в диапазоне 45-60°.

На фиг. 1 схематично изображена установка для вибрационной обработки; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Вибрационная машина содержит рабочий орган 1, который при помощи упругих элементов 2 установлен на неподвижном основании. Дебалансные вибраторы 3 приводятся во вращение одинаковыми асинхронными электродвигателями 4 с помощью

0 механизма универсального шарнира 5 (шарнира неравных угловых скоростей).

Дебалансный вибратор 6 приводится во вращение через эластичную муфту 7 асинхронным электродвигателем 8, имеющим в 2

5 раза большее число оборотов, чем электродвигатель 4.

Вибрационная машина работает следующим образом.

При включении электродвигателей 4 и 8

0 вибраторы 3 и 6 приводятся во вращательное движение. Вращаясь, вибраторы 3 и 6 генерируют вращающиеся центробежные силы, в результате чего рабочий орган 1 совершает бигармонические колебания и про5 исходит обработка. Так как предложенная динамическая схема установки обеспечивает выполнение условия самосинхронизации, рабочий орган 1 совершает устойчивые бигармонические колебания.

0 Известно, что вибрационные машины с бигармоническим характером колебаний рабочего органа позволяют значительно интенсифицировать процесс обработки. Тем не менее такие машины не получили рас5 пространения в промышленности. Основной причиной этого является отсутствие надежных высокопроизводительных конструкций машин и прежде всего наличие в приводе кинематических передач, обладаю0 щих отмеченными недостатками. Явление самосинхронизации механических вибраторов, обеспечивающее при выполнении определенных условий автоматическую согласованность вращения роторов вибра5 торов за счет колебаний тел, на которых установлены вибраторы, позволяет устранять указанные недостатки.

Известно, что усилить тенденцию вибраторов к самосинхронизации возможно,

0 если к вибраторам кроме моментов, зависящих от частоты вращения, прикладываются еще и моменты, зависящие от угла поворота, изменяющие внутри периода степень неравномерности вращения вибраторов.

5 Эффективным способом усиления тенденции вибраторов к кратной самосинхронизации является соединение электродвигателей, вращающихся с основной частотой, с вибраторами с помощью универсальных шарниров - шарниров неравных угловых скоростей. Устанавливая роторы двигателей под соответствующим углом / по отношению к вибраторам, возможно достичь необходимой неравномерности вращения вибраторов. В результате этого модуль вибрационного момента (момента, ответственного за самосинхронизацию) может быть увеличен, что и приводит к желаемому эффекту.

Математическим отражением этого факта является то, что в уравнениях движения вибраторов появляются дополнительные составляющие вибрационных моментов (наличием последних объясняется самосинхронизация вибраторов).

В результате рассмотрения задачи о самосинхронизации трех дебалансных вибраторов, установленных на мягко виброизолированном, плоско колеблющемся твердом теле, методом прямого разделения движений с привлечением высших приближений установлено, что в дифференциальных уравнениях медленных процессов установления синхронных движений вибраторов появляется еще один вибрационный момент

.- - ly. y 1 - 0который при / 45° в несколько раз больше основного вибрационного момента

w (си, Oi)

2m Ј m2E2g

М I

cos(aa - 20:1),

где W (ai, аг), W (ai, ai) - соответственно основной вибрационный момент и вибрационный момент, обусловленный наличием универсального шарнира; а, с& постоянные, начальные фазы вращения вибраторов; гтн, ei, Ij - соответственно масса, эксцентриситет и момент инерции 1-го вибратора; (У- частота синхронного вращения вибраторов; g - ускорение силы тяжести; М - масса колеблющихся частей вибрационной машины; угол между ротором электродвигателя и вибратором.

При установке углов / меньше 45° эффект от применения универсального шарнира быстро уменьшается. Так, для

вибрационной машины с параметрами кг, m кгм при а) 314 и имеем W «W. В то время как при /845-60° данный вибрационный момент больше основного в 2,5-5 раз. При больших

углах / универсальный шарнир работает плохо или не работает вообще. Поэтому устанавливать угол / больше 60° нецелесообразно.

Данное техническое решение позволило получить устойчивые бигармонические колебания рабочего органа вибрационной машины с помощью явления самосинхронизации, что позволило устранить основные недостатки вибрационных машин с бигармоническим законом колебаний рабочего органа, и тем самым обеспечить практическое использование таких вибрационных машин. Применение вибрационных машин с бигармоническим характером колебаний

позволит повысить производительность вибрационной обработки в 2,0-2,5 раза.

Кроме того, данное техническое решение расширяет возможности вибрационной техники, так как позволяет создавать большие вибрационные машины с бигармониче- скими колебаниями рабочего органа при значительном расстоянии между вибраторами, а также позволяет снизить шум, сопровождающий работу машин.

Формула изобретения Установка для вибрационной обработки, содержащая упруго установленный контейнер с двумя боковыми дебаланснымм

вибровозбудителями, связанными с приводами, и одним центральным, связанным с отдельным приводом, отличающаяся тем. что, с целью повышения надежности и долговечности, каждый боковой виброзоз

будитель связан с приводом посредстром введенного универсального шарнира, а ротор привода установлен под углом 45-60° к валу вибровозбудителя.

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в производстве строительных материалов, в горнообогатительной, металлургической, машиностроительной, химической и других отраслях промышленности для размола, тонкого измельчения, а также для поверхностной обработки различных деталей. Цель - повышение надежности и долговечности вибрационных машин с бигармоническим законом колебаний рабочего органа. Для этого двигатель 4 каждого из боковых вибраторов 3 соединен с вибратором одним универсальным шарниром 5, причем роторы боковых двигателей установлены под углом к валам вибраторов, а угол выбран в диапазоне 45-60°. 2 ил.

фиг. 2