Вибрационная машина для возбуждения искусственных колебаний в мостовых фермах Советский патент 1933 года по МПК B06B1/16 G01M7/00 G05D19/00 

Современные научно - исследовательские методы испытания мостов требуют снятия диаграмм, изображающих кривые затухающих свободных колебаний мостовых ферм. Получение этих диаграмм, однако, вызывает необходимость предв.арительного раскачивания испытуемого мостового пролета. Практикуемые способы раскачивания мОгут быть подразделены на три вида. Первый вид раскачивания заключается в пропуске по мосту с соответствующей скоростью локомотива. Второй способ является чисто ударным и состоит в сбрасывании на мостовую ферму с некоторой высоты тяжелого груза. И, наконец, раскачивание по третьему способу осуществляется при помощи, так называемой, вибрационной машины. Последняя представляет собой механизм, искусственно врзбуждающий колебания путем, периодического изменения действующих сил. Период пульсации этих сил устанавливается в резонанс с колебаниями самой фермы, благодаря чему при небольшой затрате энергии и в сравнительно короткий срок удается довести амплитуду колебаний до нужного предела. Действие существующих вибрационных мащин основано на центробежной силе, разви- (323) .

ваемой двумя вращающимися массами, размещенными на двух пapaллeльны.v. валах. На оба вала насажены сцепляющиеся между собой цилиндрические зу& чатые колёса, вследствие чего вращение валов происходит во взаимно противоположном направлении, а благодар5{й этому результирующая центробежных, сил действует по прямой линии. Однако эта прямая линия имеет строго определенное вертикальное направление и пе ремещаться, в случае надобности, ни в. плоскости, ни в пространстве не может, что является недостатком вибрационной машины системы Лозенгаузена, так как современные методы испытания требуют чтобы прямая действия сил могла быть установлена в любом положении в пространстве. Предлагаемое изобретение состоит в особом конструктивном выполнении указанной вибрационной машины и имеет целью устранение упомянутого недостатка.

На чертеже фиг. 1 изображает вид. машины сбоку; фиг. 2-вид ее сверху, ифиг. 3-вид ее спереди.

На главном,валу / помещены 7рк несущие на себе неуравновешенные грузы /7, /2, 73 части, выполненные в виде поперечин 2, 5 и 4. Средняя часть 5 насажена на вал свободно (на подшипниках), а крайние части 2 к 4, распрлодженные симметрично относительно средней, закреплены на валу наглухо. Часть 3 связана с частями 2, 4 при помощи иференциального механизма. Поперечины могут быть заменены дисками или «колесами. Вал / покоится в подшипниках 5 и 5 и при вращении одновременно .Вращает и жестко связанные с ним боfKOBbie поперечины 2 к 4. Таким обра-зом, имеются две вращающиеся системы, «одной из которых является средняя пошеречнна, а вторую составляют боковые поперечины с главным валом. Служащий , для связи этих двух вращающихся систем диференциальный/механизм представляет -собой обойму 7,свободно сидящую на валу ./инесущую на себе конические шестернисагелиты(, находящиеся в постоянном защеплении, с одной стороны, с конической -зубчаткой 9, закрепленной на средней потеречине J, а с другой стороны,-с коническои зубчаткой /О, закрепленной на боковой поперечине 2. Благодаря такой связи обеих вращающихся систем, вращение одчной из них в каком-либо направлении вы.зывает, при неподвижной обойме 7, вра.Щение другой системы в противоположном направлении. Для диференциальной связи, вместо конических колес, может быть подобным же образом использован « диференциал с цилиндрическими ко-лесами, устройство которого известно и применение которого так же, как „Конического диференциала, находит место .-и автомобилях. На конце поперечин заг«реплены грузы //, 12 и 13, массы которых распределены между поперечинами таким образом, что на боковых поперечинах онк равны между собой и -имеют одинаковые радиу.сы вращения .г, а массы на средней поперечине, если толькоее радиус вращения R по величине совпадает с радиусом г, равны сумме масс грузов на боковых поперечинах. X В случае же, если радиус R будет принят отличным от радиусов г, то масса груза на средней поперечине должна быть определена, как сумма масс грузов на боковых поперечинах, но измененной в отношении r:R. Такое распределение масс необходимо для того, чтобы центробежные силы, развиваемые грузами обеих боковых поперечин, были равны центробежной силе, развиваемой грузам одной средней попецечины. Последнее обстоятельство, в связи с противоположным вращением систем поперечин, дает возможность получить результирующую центробежных сил, направленную по прямой линии. Для того, чтобы действие этой силы передавалось в одинаковой степени на оба подшипника 5 и 6,-последние так же, как и боковые поперечины, расположены относительно средг ней поперечины симметрично. Вращение осуществляется при помощи электродвигателя (или другого уравновешенного двигателя), присоединяемого к какойлибо из двух вращающихся систем (к валу /, или к одной из боковых поперечин 2 4, или, как описано ниже-к средней поперечине). Такое присоединение может быть выполнено непосредственно или через коробку скоростей.

На чертеже (фиг. 1 и 2), для примера, показано соединение электродвигателя со средней поперечиной, осуществленное через коробку скоростей. Здесь вращение электродвигателя 14, через посредство конических зубчаток 75 и 16, передается на вад 77, соединенный с коробкой скоростей 18. Далее вращение, трансформированное в коробке скоростей, переводится на вал 19 и через зубчатые колеса 20 и 21-на среднюю поперечину. Вращение же последней, как уже выше было описано, при помощи зацепления диференциального типа, передается на вторую вращающуюся систему, т.-е. на боковые поперечины, соединенные главным валом. Конструкция коробки скоростей может быть любой известной системы. При нормальной работе вибрационной маШины обойма 7 диференциального зацепления остается неподвижной и , в случае надобности, для поворачивания вокруг оси той геометрической прямой, по которой происходит пульсация сил. Осуществляется это поворотом самой обоймы 7 вокруг оси главного вала 7, что совершается при помощи переводного механизма, устройство которого заключается в следующем: на обод обоймы 7 насажен венец червячного колеса 22, приводимого во вращение червячным винтом, верхний конец которого несет коническую шестерню 23. Последняя сцеплена с конической

шестерней 24, насаженной на переводной вал 25, который оканчивается диском 26, снабженным переводной рукояткой 27. Во избежанне самопроизволь ноге вращения переводного механизма на периферии диска 26 имеются зубчатообразные вырезы, в которые входит и удерживает диск от вращения стопорная собачка 28. Переводной механизм может быть осуществлен и в несколько ином виде. Вместо венца червячного колеса 22 на обойму 7 насаживается венец конического зубчатого колеса, которое сцепляется непосредственно с конической шестерней 24. При таком соединении, кроме червячного колеса 22, отпадают еще червячный винт и коническая шестерня 23.

В мащине имеет существенное значение способ соединения двух вращающихся систем при помощи зацепления диференциального типа (конического или цилиндрического) и возможность поворотом обоймы 7 осуществлять перевод и установку геометрической прямой, по которой происходит пульсация сил, в любом положении, в вертикальной плоскости. Как уже сказано выще, главный вал /, несущий вращающиеся поперечины, установлен в подшипниках 5 и 6. Последние закреплены на поворотной, плите 29. На ней же смонтированы и отмеченные выше электродвигатель Т4 и коробка скоростей 18. Поворотная плита 29 установлена на раме тележки 30 и может на ней вращаться в горизонтальной плоскости, т.-е. вокруг вертикальной оси. С этой целью предусмотрены опорные ролики 31, помещенные в радиальных прорезах поворотной плиты и направляющие ролики 32 (фиг. 1), помещенные в прорезах цилиндрического прилива 33 плиты. Закрепление плиты 29 в определенном положении производится помощью шарнирного механизма, подошва которого 34 приболчена к раме тележки 3Q, а подвижная откидывающаяся часть 55 притягивается гайкой к поворотной плите 29 и удерживает последнюю силой трения от произвольных поворотов. Крепления эти расположены в четырех углах тележки, но полностью на чертеже показано лишь в одном углу. Благодаря переводу механизма диферендиального зацепления в одной плоскости

и вращения плиты в другой плоскости- перпендикулярной к первой - представляется возможным получить геометрическую прямую, по которой происходит пульсация сил, расположенной в любом положении в пространстве. Для торможения системы предусмотрена электромагнитная муфта обычного типа, вращающийся диск которой 36 посажен наглухо на один из концов главного вала 7, а статорная часть с электромагнитами 57 закреплена на поворотной плите. Вместо электромагнитного тормоза можно применить любой из существующих, например, ленточный, колодочный и т. - д. Тормозной шкив в таком случае ставится вместо диска 36, а крепление тормозной передачи монтируется на плите 29. В качестве тормоза может быть использован и электродвигатель /4 с пуском в него тока в обратном направлении.

Для смазки подшипников главного вала и связанных вращающихся частей имеется масляный резервуар 38 с ручным насосиком 39, дающим возможность прокачать смазочное масло через высверленный в главном валу / центральный канал, откуда оно ответвляется и подается к трущимся частям. В случае надобности, на поворотной плите могут быть установлены счетчик числа оборотов и тахометр, которы присоединяются к специально для этой цели выпущенному от главного вала хвостовику 40. На плите же могут быть смонтированы и другие приборы, как, например, амперметры, вольтметры, реостат и т. п. Вся вибрационная машина может передвигаться на колесах 4J и устанавливаться на мосту в нужном для испытания месте. Для большей жесткости установки вибрационной машины на путях, реборды на колесах сделаны двухсторонними. Кроме того, предусмотрено еще скрепление тележки с рельсами при помощи болта 42 и скоб 43 и 44, находящихся по обеим сторонам тележки (на черт. фиг. 3 показано это скрепление только на одной стороне тележки). Чтобы иметь возможность изменять величину центробежной силы при одной и той же угловой скорости) вращающиеся грузы 7/, 72 и 75 сделаны из отдельных дисков, расположенных симметрично по обеим сторонам каждой

поперечины. Уменьшая или увеличивая число дисков, можно соответственно ослаблять или усиливать действие центробежной силы. Автор отмечает, что в предлагаемой конструкции существенно следующее: 1) вращающиеся во взаимно противоположном направлении массы 1меют одну общую ось вращения, т.-е. вместо двух валов применен один; 2) две вращающиеся системы связаны между собою сцеплением диференциального типа, играющего роль не только как способа передачи вращения от одной сивтемы к другой, но и как средства изменения направления действия пульсирующих сил; 3) установка вибрационного агрегата на поворотной плите, дающей возможность изменять направление пульсирующих сил в горизонтальной плоскости.I

лП р е д м е Tf п а т е н т а. 1. Вибрационная мащина для возбуждения искусственных колебаний в мостовых фермах, отличающаяся тем, что две вращающиеся вокруг одной и той же оси во взаимно противоположных направлениях системь образованы путем насадки на один и тот же вал / трех несущих на себе неуравновешенные грузы 11, 11, 13 частей, выполненных в виде п-перечин, колес или дисков 2, 3, 4, иа которых две крайние 2 и 4 части закреплены на валу 1 наглухо, а средняя часть 5 насажена свободно и связана с Крайними 2 и 4 при помощи диференциального механизма, допускающего путем поворота обоймы 7 изменение направления пульсирующей силы в вертикальной плоскости.

2. Форма выполнения охарактеризованной в п. 1 машины, отличающаяся тем, что, с целью изменения положения вертикальной плоскости вибрации, вал и части /, 2, 4 установлены на поворот ной плите 29.