Способ поддержания амплитуды возмущающей силы вибратора и устройство для его осуществления Советский патент 1993 года по МПК G01V1/153 

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в сейсморазведке.

Известен способ поддержания амплитуды возмущающей силы роторного сейсмического вибратора, заключающийся в ра 5гоне неуравновешенных роторных масс, этом при приближении эксцентричных масс к крайнему нижнему положению электромагнитом, расположенным под вибрационной платформой, создается электромагнитный импульс, увеличиваю- uik и амплитуду возмущающей силы 1.

Недостатками способа являются:

недостаточный ресурс электромагнита поскольку последний, представляющий со- бо i сложное устройство, размещен на платфс

рме, подверженной значительным

ударным нагрузкам;

размещение электромагнита на некото- ро л расстоянии от платформы резко снижает его эффективность;

использование способа не позволяет получить чистой синусоиды центробежной силы, что требуется по заданию на вибраTOI

Также на высоких частотах трудно обеспечить синхронную работу вращающихся неуравновешенных масс и электромагнита, поскольку частота вращения менее 0,01 с, а изменение индукции в катушках электромагнита происходит за время на порядок больше.

Известен способ поддержания амплитуды возмущающей силы роторного вибратора, заключающийся в разгоне нескольких роторных масс и изменении.неуравновешенных масс и эксцентриситета при вращении.

Недостатками способа являются большая потребляемая мощность, необходимая для разгона роторов до максимальной частоты вращения, поскольку момент инерции разгоняемых роторов прямо пропорционален их массе,для достижения большой амплитуды силы на малых частотах нужна большая масса роторов, а эта большая масса на высоких частотах потребует большой мощности привода.

Кроме того, разгон большой массы ротора небезопасен сточки зрения прочности подшипников. Также поворот большой неуел

ы

рзвновешенной массы ограничивает рабочий диапазон частот вибратора, поскольку пределы регулирования, определяемые зазорами в устройстве регулирования неба- ланса, перемещаются в сторону сужения рабочих частот вибратора.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе поддержания амплитуды возмущающей силы вибратора, заключающемся в изменении момента инерции нескольких роторов, соединенных с приводом, в процессе изменения частот вращения при возрастании частоты вращения уменьшают на промежуточной частоте суммарную массу роторов, а при уменьшении0 частоты вращения увеличивают на промежуточной частоте суммарную массу роторов.

Кроме того, уменьшение или увеличение суммарной массы роторов осуществля- ют соответственно отсоединением или присоединением части роторов от привода. - Сущность способа показана на примере работы вибратора, поясняющегося чертежами, на которых изображены:

на фиг. 1 - вибратор; на фиг. 2 - вид по Б фиг. 1; на фиг. 3 - вид по Г фиг. 1; на фиг. 4- разрез В-В фиг.Ј; й афиг. 5- разрез Е-Е фиг. 2; на фиг. 6 - разрез Д-Д фиг. .1.

Роторный вибратор содержит вибраци- онную плиту 1 с установленными на ней четырьмя роторами с неуравновешенными массами 2 и 3, которые расположены на осях 4 в продольных -пазах 5 валов 6. Каждый из роторов 2 и 3 состоит из двух полуди- сков и расположенной между ними шестерней-7, находящейся в зацеплении с рейкой 8. Последняя соединена тягой с рычагом 9, второй конец которого взаимодействует с кулачком 10, установленным на кулачковом валу 11, общем для всех неуравновешенных масс 2 и 3. Кулачковый вал 11 приводится во вращение электродвигателем 12 через редуктор 13 и коническую пару 14. Указанный механизм представляет со- бой устройство регулирования небаланса.

Устройство регулирования небаланса может быть выполнено иначе, например вместо рейки может быть установлен шатун, а перемещение последнего может быть вы- полнено с помощью винта, закрепленного от осевого перемещения и гайки, приводимой во вращение от электродвигателя с редуктором.

Валы 6 соединены с устройством вра- щения неуравновешенных масс, содержа- .щем электродвигатель 15, цилиндрическую передачу 16, коническую пару 17.

Данный привод, также, как м привод регулирования небаланса установлен на верхней плите 18. Между вибрационной плитой и плитой 18 установлены пневматические амортизаторы 19. Неуравновешенные массы 3 меньше неуравновешенных масс 2. Массы 2 соединены с электродвигателем 15 устройства вращения неуравновешенных масс через шестерни 20 и 21, а также ряд паразитных шестерен 22.

Вибратор снабжен устройством 23 отключения части небалансных масс, выполненным в виде дополнительных кулачков 24, установленных на кулачковом валу 11 устройства регулирования небаланса, и взаимодействующим через дополнительные рычаги 25 и 26 и тяги 27 на сцепную кулачковую муфту 28, установленную на валу устройства вращения соответствующей небалансной массы. Сцепная муфта 28 выполнена торцовой, зубчатой. Расположение зубьев - пазов муфты 28 показано на фиг. 5. Зубья в. одной полумуфте и пазы в другой, взаимодействующие между собой, располо-. жены по окружности неравномерно,.на разном по углу расстоянии относительно друг друга, что обеспечивает одно и тоже взаимное положение сцепляющих шестерни и вала после каждого расцепления и последующего сцепления. Это необходимо для того, чтобы при сцепленных муфтах все грузы 2 и 3 находились в одном угловом положении и работали синхронно.

Роторы 2 и 3 соединены таким образом, что при их вращении центробежные силы в вертикальном направлении складываются, а в боковых направлениях взаимоуничтожа- ются.

Устройство отключения ротора может быть выполнено, например, также в виде электромагнитов, взаимодействующих через рычаг на платформу.

Взаимодействие привода вращения ротора с устройством регулирования небаланса также может быть выполнено в виде кулачка, установленного на вращающемся валу привода регулирования небаланса и действующего на переключатель, срабатывающий при определенном положении небаланса ротора.

Вибратор работает следующим образом.

Роторный вибратор предназначен для сейсморазведки путем создания синусоидальных гармонических колебаний в глубине земной поверхности. Эти колебания принимаются на сейсмографе.

Вибратор обеспечивает создание так называемых свип-сигнапов - серий синусоидальных колебаний, плавно изменяющихся по частоте в определенном диапазоне

заданной постоянной величине амплитуды силы.

, При включении двигателя 15 устройства вращения неуравновешенных масс 2 и 3 последние начинают совместно и синхрон- нс вращаться. При этом массы 2 находятся в юложении, симметричном относительно оси вращения вала 4, и их центробежные СУПЫ взаимно уравновешиваются. Частота вр ащения масс 2 и 3 равномерно увеличивается. Одновременно включается электроде игатель 12 устройства регулирования небаланса. При этом массы 2 и 3 начинают пс ворачиеаться до тех пор, пока суммарная центробежная сила от вращающихся масс не достигает заданной амплитуды. Началь- нсе положение свип-сигнала: заданная начальная частота и заданная амплитуда возмущающей силы. При прохождении свип-сигнала от начального положения до конечного частота непрерывно и равномер- нс повышается, а амплитуда возмущающей силы поддерживается постоянной за счет пс ворота масс 2 и 3 с помощью реек 8, рь чагов 9, кулачков 10, расположенных на кутачковом валу 11, приводом во вращение двигателем 12 через редуктор 13. Этодостига

тс я выбором формы кулачков 10.

При достижении промежуточной часто- ть вращения дополнительные кулачки 24 через рычаги 25 и 26, тяги 27 расцепляют 28. При этом вращение небалансных

масс 2 прекращается. В это время кулачки 10, управляющие поворотом масс 2, разворачивают последние в симметричное относительно оси 4 вращения вала 6 положение.

Для предотвращения искажения полезного (выходного) сигнала по амплитуде и частоте отключение части роторов производят после приведения их неуравновешенных масс к нулю.

Таким образом, небалансные массы 2 на определенной частоте прекращают свое вращение и останавливаются. В то же время массы 3 продолжают увеличивать частоту вращения, а кулачки 10 последних обеспечивают за счет своей конфигурации поддержание заданной величины амплитуды силы. При достижении конечной частоты свип-сйгнала цикл заканчивается.

При уменьшении частоты вращения роторов вибратора операции по поддержанию возмущающей силы производят в обратном порядке, т.е. на промежуточной частоте часть роторов подсоединяют к приводу и вводят в действие их возмущающую силу

путем поворота полудисков ротора и появления тем самым неравномерных масс.

Предлагаемый способ позволяет уменьшить потребляемую мощность, повысить безопасность работы и увеличить рабочий диапазон регулирования амплитуды возмущающей силы вибратора.

Использование: вибрационная техника, вибрационная сейсморазведка. Сущность изобретения: для уменьшения амплитуды возмущающей силы на промежуточной частоте уменьшают суммарную массу роторов, в частности отсоединением части роторов от привода. Для увеличения амплитуды производят противоположные операции. 1 з.п.ф-лы, б ил.

Формула изобретения 1. Способ поддержания амплитуды возмущающей силы вибратора , заключающий- cs в изменении момента инерции нескольких роторов, соединенных с приводом, в процессе изменения частоты враще- .ния, отличающийся тем, что. с целью уменьшения потребляемой мощности, по- вь шения безопасности и увеличения диапа- зона регулирования амплитуды возмущающей силы, при возрастании частоты вращения уменьшают на промежуточной частоте суммарную массу роторов, а при уменьшении частоты вращения увеличивают на промежуточной частоте суммарную массу роторов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что уменьшение или увеличение суммарной массы роторов осуществляют соответственно отсоединениемили присоединением части роторов от привода.