Вибрационный привод Советский патент 1992 года по МПК H02K33/00 

ч|

оо о

Os) 00

Изобретение относится к электротехнике, к электрическим виброколебательным механизмам, и может быть использовано в вибрационных стендах смесителях, дробилках и т.д. Цель состоит в расширении эксплуатационных возможностей путем увеличения амплитуды и снижения частоты колебаний. Устройство содержит неподвижный статор 1 с магнитными полюсами, токонесущую обмотку 2, расположенную на подвижном роторе 3, который установлен внутри статора 1 и соединен с упругой системой 4 с помощью натянутых гибких неупругих элементов 5. Ротор 3 совершает упругие резонансные вращательно-колеба- тельные движения, преобразуемые в возвратно-поступательные. Вибровозбудитель содержит схему управления. Ротор электрической машины связан с упругой системой гибкими передаточными элементами и использован в качестве маховика,2 ил. fc v Ё

Фиг,1

°-6

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к конструкциям электрических виброколебательных механизмов и может быть использовано в вибрационных стендах, смесителях, дробилках, сеялках, в технологическом оборудовании для обработки сборки,сортировки и транспортировки узлов и деталей, ё компрессорных и насосных установках, в бытовой технике.

Известны конструкции электроприводов с электрическими двигателями линейного и вращательного движения, работающие в колебательных режимах без механических преобразователей.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому решению является конструкция вибрационного привода.

Вибрационный привод предназначен для поддержания колебаний электромеханических устройств и преобразует линейные циклические деформации пьезоактивных элементов в незатухающие крутильные колебания инерционного тела путем растяжения упругого торсионз в момент его раскрутки.

Этот привод состоит из корпуса, инерционно уравновешенного тё/Га гр отОра, которое жестко закреплено на средней части торсионного упругого элемента, состоящего по крайней мере из двух упругих стержней и зафиксированного от поворота, но не имеющего возможность осевого перемещения. Концы торсионного элемента имеют упоры, взаимодействующие с устройством для возбуждения вынужденных колебаний, состоящих из двух пьезоактивных элементов, жестко закрепленных на kupriyce и ограничивающих осевое перемещение торсионного элемента в корпусе

К недостаткам данной конструкции относятся малые амплитуды линейных и угловых колебаний системы, которые ограничены величиной деформаций пьезоэ- лементов и крутильной жесткостью параллельных упругих стержней торсионного элемента

Такая конструкция не позволяет реализовать упругий реверс с полными оборотами инерционного тела и эффективно использовать линейные смещения на концах торсиона.

Кроме того, мощность колебаний данной системы ограничена механической прочностью кристаллов пьезоэлементов при их сжатии.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей и расширение функциональных возможностей за счет

применения гибких неупругих элементов с малым сопротивлением на изгиб и кручение и большим сопротивлением (прочностью) на растяжение, использование этих элементов

в качестве накопителей полных оборотов ротора при упругом реверсивном вращении, а также в качестве преобразователей этого вращения в возвратно-поступательные движения по двум рабочим направлени0 им.

Для достижения поставленной цели ротор установлен внутри неподвижного статора и соединен с упругой системой посредством натянутых с двух сторон гиб5 ких неупругих элементов, работающих на скручивание с накоплением полных оборотов ротора и одновременным линейным смещением упругой системы в режиме самореверса (В устройстве автоматизирован

0 известный способ выигрыша в силе на концах жгута с помощью его накручивания рычагом. Роль рычага выполняют активные и инерционные силы упругого реверсивного вращения ротора, сбалансированного и за5 крепленного с двух сторон внутри неподвижного статора на гибких неупругих элементах, натянутых с помощью упругой системы, которая в свою очередь совершает возвратно-поступательные движения за

0 счет линейных сокращений этих элементов при кручении).

На фиг. 1 схематично изображена конструкция вибропривода (без схемы управления); на фиг. 2 - схема предлагаемого

5 устройства.

Вибрационный привод содержит неподвижный статор 1 с магнитными полюсами, токонесущую обмотку 2, расположенную на подвижном роторе 3, ко0 торый установлен внутри статора 1 и соединен с упругой системой 4 с помощью натянутых гибких неупругих элементов 5.

Управление токоведущей обмоткой 2 осуществляется в импульсном режиме че5 рез щеточно-коллекторный узел и его клеммы б с помощью схемы управления, представляющей собой аналоги запираемых тиристоров с управлением по аноду и по катоду, собранных на транзисторах 7,8 и

0 9, 10 соответственно. Управляющие электроды соединены между собой и с одной из щеток через постоянно замкнутые контакты кнопок 11 и 12. Питание осуществляется от двуполярного источника постоянного тока

5 через тумблера 13 и 14 Резисторы 15 и 16 задают режим работы

Устройство работает в однотактном и двухтактном режимах.

В двухтактном режиме вибропривод работает следующим образом

Включаются оба тумблера 13 и 14. Кратковременным нажатием на кнопку 12 производится запуск вибропривода. При этом открываются транзисторы 7, 8 Ротор начинает вращение в одном из направлений.

Накопление упругих оборотов сопровождается противофазным смещением упругой системы. Количество оборотов ротора ограничено крутильной жесткостью системы, за счет которой осуществляется его торможение.

Напряжение положительной полярности от источника питания подается на токовую обмотку через транзистор 7, на коллекторе которого в результате торможения из-за роста тока в нагрузке падает напряжение. Достигнув значения, соответствующего току перегрузки, это напряжение закрывает транзисторы 7 и 8, отключая обмотку 2.

Под действием упругих сил обесточенный ротор начинает раскручиваться, создавая в устройстве генераторный режим с напряжением на щетках противоположной полярности Это напряжение открывает транзисторы 9 и 10, подавая на токовую обмотку 2 отрицательное напряжение источника в направлении действия упругих сил, поддерживая вращение ротора.

Раскручиваясь, гибкие элементы возвращают упругую систему в исходное положение в момент максимальной скорости вращения ротора (в момент отсутствия скруток на гибких неупругих элементах).

Дальнейшее вращение ротора начинает закручивать гибкие элементы в другую сторону, что соответствует началу торможения и повторному смещению упругой системы.

Повторное торможение напряжением перегрузки закрывает транзисторы 9 . Обесточенный ротор поддействием упругих сил начинает вращение в первоначальном направлении, возникает генераторный режим, напряжение которого открывает транзисторы 7 и 8, цикл повторяется

Таким образом, за время одного цикла реверсивных вращений линейные смещения упругой системы происходят дважды.

Запуск вибропривода в двухтактном режиме возможен также кратковременным нажатием на кнопку 11, при этом открываются транзисторы 9, 10 и схема работает аналогично описанному

Выключение вибропривода осуществляется тумблерами 13 и 14.

В однотактном режиме используется одна из симметричных частей схемы, и устройство работает следующим образом.

Включается тумблер 13. Кратковременным нажатием на кнопку 12 производится

запуск вибропривода. Открываются транзисторы 7, 8, и ротор осуществляет вращение в одном из направлений, до наступления перегрузки, как было описано выше. 5При обратном вращении (второй полупериод цикла) обесточенный ротор под действием упругих сил раскручивает гибкие элементы и по инерции закручивает их в обратном направлении, осуществляя вто- 0 ричное смещение (сжатие) упругой системы. С началом упругого вращения ротора в первоначальном направлении за счет генераторного режима открываются транзисторы 7 и 8. токовая обмотка 2 подключается к

5 источнику питания, поддерживая упругое вращение и цикл повторяется.

Выключение устройства производится тумблером 13.

За счет симметричности схемы запуск

0 вибропривода в однотактном режиме можно также осуществить включением тумблера 14 и кратковременным нажатием на кнопку 11, при этом в аналогичной работе участвуют транзисторы 9 и 10.

5При однотактных и двухтактных упругих

реверсивных вращениях осуществлен режим самоуправления с обратной связью по напряжению перегрузки, которое в свою очередь определяется крутильной жестко0 стью системы, изменяющейся с изменением нагрузки.

Изготовлен макет вибрационного привода на электрическом двигателе постоянного тока типа ДПМ-30-Н1-01. В качестве

5 гибких неупругих элементов применены шнуры из 12 капроновых нитей ЗК ОСТ 17- 330-84, суммарная прочность которых превышает 100 кг, упругая система выполнена из стальных пластинчатых пружин.

0 Схема управления собрана на транзисторах 7, 10 типа КТ837В; 8, 9 типа КТ829В. Вибропривод проработал в непрерывном режиме в течение 10 часов и остался работоспособным.

5Вибрационный привод по сравнению с

прототипом имеет следующие технические преимущества: лучшие энергетические показатели за счет увеличения угловых и линейных амплитуд колебаний и применения

0 более мощного электромагнитного способа вибровозбуждения; расширение функциональных возможностей за счет применения ротора вибровозбудителя в качестве инерционного тела, что в свою очередь позволя5 ет использовать концы элементов кручения в качестве выходов на нагрузку (подключения линейной нагрузки): за счет возможности применения устройства в качестве силового привода в различных агрегатах и механизмах, в том числе работающих на

низких частотах (до долей Герца при увеличении длины гибких элементов) Формула изобретения Вибрационный привод, содержащий корпус с закрепленным на нем возбудителем колебаний, соединенным с блоком управления, радиально уравновешенный ротор в упругой подвеске, выполненной в виде аксиальных растяжек, закреплённых в опорах, размещенных по обе стороны ротора и связанных с корпусом, отличаю0

щ и и с я тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей путем увеличения амплитуды и снижения частоты колебаний, возбудитель выполнен в виде статора и ротора электрической машины, аксиальные растяжки ротора выполнены в виде гибких элементов с возможностью образования скруток, а опоры - в виде упругих в осевом и жестких в радиальном направлении пластин, закрепленных в торцах корпуса.

-24В

Обил.