Электродинамический вибратор Советский патент 1993 года по МПК B06B1/04 

т

6

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве испытательного, а также технологического оборудования, например, для измельчения материалов, погружения свай в грунт, уплотнения насыпания сред, упрочнения изделий, в прессах или буферных устройствах.

Предлагаемое устройство позволяет повысить надежность и КПД работы, а также расширить эксплуатационные возможности электродинамического вибратора.

Электродинамический вибратор содержит привод 1, уравновешенную платформу 2, а также центрирующее направляющее устройство, выполненное в виде нескольких параллельных гидростатических или газостатических опор 3, которые закреплены на общей станине 4 с помощью основания 5. Привод 1 состоит из подвижного исполнительного элемента 6 в виде гильзы катушкой управления, которая расположена в зазоре 7 магнитной системы, состоящий из: магни- топроводов 8,9 и 10, а также керна 11 и втулки 12.

Все элементы магнитной системы (поз 8, 9, 10; 11 и 12) выполнены из магнитомяг- кой стали, например Армко. В двух кольцевыхпазах,образованных магнитопроводами 8, 9 и 10 установлена катушка подмагничивания, состоящая из 2-х обмоток 13, магнитные потоки от которых суммируются в среднем стержне 14 магнитной системы.

С целью резкого снижения потерь и выбросов магнитного потока за пределы корпуса, магнитопроводы 8 и 9 выполнены в виде колец с прорезями 15. Возможно выполнение магнитопроводов8 и Юсоставны00

со ю о о

Сл

ми из секторов. Исполнительный элемент б на выходе из привода ребрами 16, соединен со столом 17, который опирается на платформу 2. Ребра 16 через магнитопровод В проходят по прорезям 15.

С целью уменьшения потерь и повышения КПД магнитопроводы 9 и 12.на поверх- ностях,обращенных к катушке управленияб, имеют кольца из меди 18 нанесенные, например, гальваническим способом. Кольца 18 предназначены для замыкания вихревых токов, наводящихся.от катушки управлениях.

На фиг. 1 /, изображен электродинамический привод поступательного перемещения, вид сверху; на фиг, 2 -разрез А-А фиг, 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б фиг. 2; на фиг. 4 - разрез В-В фиг. 2; на фиг. 5 - разрез Г-Г фиг. 2; на фиг. 6 - выносной элемент 1 фиг. 2; на фиг, 7 - выносной элемент И фиг, 2; на фиг. 8 - п«евморазводка устройства с элементами автоматического регулирования; на фиг, 9 - конструкция вибратора с двусторонней опорой кронштейна; на фиг, 10 - установка вибратора с односторонними опорами в поворотном кронштейне.

Система охлаждения привода состоит из фильтра 19 в виде блока из пористого материала и мелкой сетки из металла или полимера. Фильтр t9 закреплен на магни- топроводе 8. В магнитопроводах 8, 9 и 10 выполнены каналы 20 для прохода охлаждающего воздуха. Из полости 21 образованной под нижним магнитопроводом 10 через специальное отверстие воздух откачивается в атмосферу вытяжным вентилятором (на фиг. не показаны).

Для улучшения охлаждения катушки подмагничивания 13, последняя выполнена секционной. Каждая из обмоток катушки подмагничивания 13 составдена из трех секций 22, между которыми выполнен зазор. В изоляционный материал исполнительного элемента 6 для жесткости введена арматура 23, а отверстия 24 на столе 17 выполнены; для закрепления испытуемого, изделия, fИсполнительный элемент 6 диском 25 из легкого немагнитного материала опирается на пневмоподвеску 26, представляющую собой оболочку из эластичного материала с упругими свойствами внутри которой образована упругая полость под давлением воздуха выше атмосферного.

Каждая опора 3 выполнена в виде втулки 27 с дном,установленной на выступающей части основания 28. По площади соприкосновения внутренней поверхности втулки 27 и наружной поверхности основания 28 выполнен зазор газостатической направляющей 29. обладающей минимальным трением.

Между внутренней поверхностью втулки 27 и верхним торцом основания 28 образуется камера повышенного давления 30 с помощью которой производится автоматическая разгрузка каждой опоры, а значит и всего устройства.

В основании 28 выполнены каналы 31

0 для подвода сжатого воздуха к газостатической направляющей 29 от источника давления воздуха 32, Источником давления воздуха может быть компрессор, цеховая Сеть сжатого воздуха. Сжатый воздух посту5 пает в пневмоподвеску 26 через воздушный электроклапан 33, работа которого определяется датчиком 34, преобразующим перемещение виброплатформы 2 относительно неподвижных частей вибратора в электри0 ческий сигнал.

Управляющий сигн-ал с датчика 34 пода- ется на электроклапан 33 через блок управления 35.

Камеры повышенного давления 30 сое5 динены с атмосферой через штуцера 36 через регулируемое пневмосопротивление (дроссель) 37. Пневмосопротивление 37 предназначено для регулирования давления 0 камере 30, которое контролируется ма0 нометромЖ

Последний может быть отградуирован в грузоподъемности платформы. Зазор газостатической направляющей 29 одним концом соединен с камерой повышенного

5 давления 30 - другой с атмосферой, (фиг. 8). С целью повышения грузоподъемности камеры повышенного давления могут быть снабжены резервной линией питания 39 соединенной через обратный клапан 40 и воз0 душный электроклапан 41 с источником давления 32 и регулируемый системами блока управления 35. В этом случае воздух из верхней части зазора 29 газостатической опоры выходит в атмосферу черезспециаль5 ные дренажные отверстия (на фиг. яе показаны).

Манометр 42 для контроля давления в пневмоподвеске 26 может быть отградуиро- ван в грузоподъемности.

0 Для регулирования радиальной жесткости в основании 28 смонтированы датчики радиального давления 43, которые через блок управления 35 имеют возможность воздействовать на электроклапан.

5 На фиг. 9 показана конструкция вибратора предназначенная для работы под любым углом к горизонту. Центрирующее направляющее устройство выполнено в виде уравновешенной платформы 2 закрепленной на двух втулках 44 с внутренней

поперечной 45. Концы втулок 44 установлены снаружи вертик&льных соосных направляющих 46, которые жестко закреплены напротив друг другз в двух кронштейнах 47 поворотного устройства.

Для обеспечения возможности поворота ронштёйны имеют цилиндрический выступ 48 установленный в круглом отверстии 49, который выполнен в боковине станины 4.

Газостатические опоры 3 выполнены в верхней и нижних частях втулок 44 между наружной поверхностью направляющих 46 и внутренней поверхностью втулок 44.

Между перегородкой 45 и торцом нэ- .пр&вляющих 46 внутри втулок 44 образованы соответственно верхние 50 и нижние 51 упругие полости. Верхние 50 и отдельно ни:кние 51 упругие полости соединены между собой через штуцера 36 и далее через ротируемое пневмосопротивление 37 с атмосферой.

На фиг. 10 показано крепление вибратора с односторонними опорами (аналогично фи -. 1) на кронштейне поворотного устройства. С целью обеспечения надежной работы односторонней опоры 3 устанавливают на нижнюю перекладину кронштейна 47, а напротив свободного торца втулки 27 в кон- со; ях 52 кронштейна смонтированы nneej моэмортизаторы 53 с газостатической направляющей (или амортизаторы другого .типа). Торец 54 амортизатора имеет шарнирную форму и входит в соприкосновение с а арнирным торцом 55 втулки опоры 3 при подъеме платформы до нулевого пол-ожеНИ:

Устройство работает следующим образов:

Включается источник давления 32 и сжзтый воздух, заполняя зазор 29 газостз- ти1еской опоры 3, создает воздушную по- дуцжу между втулками 27 и основанием 28. Тем самым обеспечивается высокая радиальная жесткость каждой втулки 27,5 значит и платформы 2 и исполнительного элемента

также отсутствие трения подвижными и неподвижными частями опор.

Сжатый воздух, дросселируясь в зззор

29,

далее попадает в атмосферу с двух торЦО1 втулки 27 - это в случае снятых штуце- pojs 36 (фиг. 8), .

Включается электроклапан 33. Сжатый воздух заполняя полость пневмоподвески поднимает исполнительный элемент 6 и платформу 2 на необходимую высоту, кото- paii определяется как нулевая точка отсчета колебаний платформы. Включается система охлаждения и воздух,проходя через фильтр

19,отверстия 20, катушку 6 и обмотки 13 охлаждает привод.

. Подключаются к источнику постоянного напряжения секции катушки подмзпшчива- 5 ния 13, в зазоре 7 магнитной системы образуется магнитный поток. Подключая катушку 6 к источнику напряжения, например, синусоидального или импульсного, в зависимости от направления тока в катушке

0 6 получаем движение исполнительного эле- . мента 6 вверх или вниз. Направление движения определяется правилом левой руки. Изменяя частоту напряжения подаваемую на катушку 6, изменяем частоту вибра5 ции.

Изменяя амплитуду напряжения на катушке 6, изменяем амплитуду колебаний исполнительного элемента.

В случае, если устройство работает с

0 установленными штуцерами 36 - воздух с определенным давлением из верхней части зазора 29 попадает в камеры повышенного давления 30, Сброс воздуха из камер 30 регулируется дросселем 37.

5 Такая вертикальная подвеска нз камерах 37 может работать отдельно или одновременно с пневмоподвеской 25. В этом случае значительно увеличивается грузоподъемность всего устройства.

0На фиг. 8 показана гхема автоматической регулировки вертикальной жесткости устройства. Давление воздуха в камерах 30 регулируется электроклапаном 41 по сигналам с блока управления 35 который выраба5 тывает сигналы в зависимости от информации датчика положения 34. При этом давление воздуха в камеры 30 подается по резервной линии питания 39. В этом случае для выхода воздуха из верхней части

0 зазора 29 газостэтической опоры используются специальные дренажные отверстия (на фиг. не показаны). При этом зазор 29 будет одновременно уплотнением камеры 30. В зависимости от сигналов датчиков ра5 диального давления 35 может измен ять давление воздуха поступающего в зазор газостатических опор; регулируя положение электроклапана 33,который установлен на этой линии.

0На фиг. 9 устройство работает аналогично описанному с той разницей, что для работы в наклонном или горизонтальном положении усилия от движения платформы воспринимают две пары упругих полостей:

5 верхние 50 и нижние 51, При этом устройство может поворачиваться относительно горизонтальной оси за счет поворота кронштейнов 47 в отверстиях 49 в боковинах станины 4,

По фиг. 10 во время работы вибратора под углом от 0° до 90° к горизонту амортизаторы 53 своим упором 54 соприкасаются с торцами втулок 27 и воспринимают действующую из них нагрузку.

Перед началом работы между шарнирными поверхностями опоры 3 и пневмоа- мортизатора 53 образован зазор. При подъеме втулки 27 ее торец 55 соприкасается с торцом амортизатора П4 ив дальнейшем эта конструкция работает аналогично описанной по фиг. 9..

Формула и з о .6 р е т е н и я

1 Электродинамический вибратор, содержащий магнитолровод с катушкой под- магни -швания и кольцевым рабочим зазором, пневматическую подвеску, соединенную с источником сжатого воздуха, на которой размещена подвижная система, включающая расположенную в рабочем зазоре катушку управления и жестко связан- ный с ней стол, и центрирующее газостатическое устройство, отличаю- щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности и КПД и расширения эксплуатационных возможностей, центрирующее гз- зостзтмческоеустройство выполнено в виде платформы, установленной на опорах, каждая из которых выполнена в виде пневмоци- линдра, поршень которого установлен с зазором относительно его внутренней поверхности, а вдоль оси поршня выполнен сквозной канал, причем платформа жестко соединена со столом, опоры размещены вне магнитопровода радиально относительно его оси, каждый поршень жестко закреплен

на введенном общем основании, а каждая пневмополость соединена с остальными пневмополостями и с источником сжатого воздуха, а через введенное регулируемое

пневмосопротивление - с атмосферой.

надежности в работе под любым углом к

горизонту, введено поворотное устройство

. с кронштейнами, каждый из которых снабжен двумя пневмозмортизаторами, образующими по своей продольной оси вмброизолятор двустороннего действия, при этом каждая опора выполнена симметричной относительно введенной поперечной перегородки, разделяющей пневмополости обеих частей опоры, цилиндрические направляющие которых жестко соединены с кронштейнами.

4, Вибратор по пп. 1-3, отличающ и и с я тем, что, с целью повышения удобства в эксплуатации, в него введена система автоматического регулирования, состоящая из датчиков радиального давления, датчиков положения, электроклапанов

и блока управления, при этом датчики радиального давления размещены в зазоре пневмоцилиндра, а датчики положения на основании поршня пневмоцмлиндра, причем все датчики- через блок управления и

электроклапаны соединены с источником сжатого воздуха.

«Ci

fff

Sff

11

8

го

j;

Фиг. 4

(р&&. 5

I

27

2&

(рие.д

Я7

20

Ж.

78

/ff

фиг. 7

fcs

& «л -fe/ / / Г

54

фае. to