стабилизатор амплитуды колебаний вибросистемы

Формула изобретения

1. Стабилизатор амплитуды колебаний вибросистемы, состоящий из маятникого подвеса в виде штока с установленным на нем с возможностью перемещения грузом, который прикреплен к штоку через вязкоупругий элемент, при этом параметры груза и вязкоупругого элемента выбраны из условия апериодического характера движения груза вдоль штока, отличающийся тем, что на штоке с обеих сторон от груза установлены два ограничителя перемещения груза, и их местоположение на штоке определяется из условия, что при значениях амплитуды колебаний маятникого подвеса, не превышающих значение, соответствующее заданному минимальному значению диапазона амплитуды возмущающей вибросистему силы, за счет вязкоупругого элемента обеспечивается прижатие груза к верхнему ограничителю перемещения груза, а при значениях амплитуды колебаний маятникого подвеса, превышающих значение, соответствующее заданному максимальному значению диапазона амплитуды возмущающей вибросистему силы, перемещение груза ограничивается нижним ограничителем.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к средствам регулирования и стабилизации заданной амплитуды вынужденных колебаний вибросистемы и может быть использовано в горно-обогатительной, металлургической, пищевой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для регулирования амплитуды вынужденных колебаний, использованное в грохоте [1] . Устройство содержит упругие элементы, выполненные в виде пружин подвески. Регулирование амплитуды колебаний грохота (вибросистемы) обеспечивается изменением предварительного сжатия пружин. Недостаток устройства заключается в том, что оно не обеспечивает стабилизацию заданной амплитуды колебаний при изменении внешних факторов воздействия на вибросистему.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является стабилизатор амплитуды колебаний [2] , с помощью которого решается задача стабилизации амплитуды вынужденных колебаний вибросистемы при изменении внешних воздействующих факторов - возмущающей силы. Известное устройство состоит из маятникового подвеса, который крепится к стабилизируемой вибросистеме с помощью упругого элемента. Вдоль подвеса может перемещаться груз, который прикреплен к подвесу через вязкоупругий элемент. При этом параметры груза и вязкоупругого элемента выбраны из условия обеспечения апериодического характера движения груза вдоль подвеса. Изменение амплитуды колебаний стабилизируемой вибросистемы приводит к смещению груза, что соответствует изменению длины маятника, а это в свою очередь гасит приращение амплитуды вынужденных колебаний стабилизируемой вибросистемы.

В известном устройстве стабилизирующий груз закрепляется на подвесе через вязкоупругий элемент, причем положение груза на подвесе определяется динамическим балансом сил. Для каждого режима работы существует соответствующее положение, отклонения от которого в течение одного периода колебания маятника малы вследствие большой величины вязкости вязкоупругого элемента. Зависимость амплитуды колебаний A₀ стабилизируемой системы от амплитуды F₀ возмущающей силы имеет вид плавных кривых (см. фиг. 1), имеющих область стабилизации амплитуды A₀ на уровне в некоторых пределах F₁ и F₂ значений амплитуды F₀ возмущающей силы.

Подбором параметров жесткости вязкоупругого элемента удается изменить степень точности поддержания заданного значения амплитуды А₀ колебаний стабилизируемой системы (кривые "а" и "б", фиг. 1), однако добиться отклонений от менее, чем на 5% не удается. Кроме того, при увеличении амплитуды F₀ возмущающей силы выше значения F₂ происходит интенсивный рост амплитуды колебаний A₀.

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение точности поддержания заданной амплитуды колебаний стабилизируемой системы при изменении величины возмущающей силы.

Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что в известном стабилизаторе амплитуды колебаний вибросистемы, состоящем из маятникого подвеса в виде штока с установленным на нем с возможностью перемещения грузом, который прикреплен к штоку через вязкоупругий элемент, при этом параметры груза и вязкоупругого элемента выбраны из условия обеспечения апериодического характера движения груза вдоль штока, согласно изобретению на штоке с обеих сторон от груза установлены два ограничителя перемещения груза, и их местоположение на штоке определяется из условия, что при значениях амплитуды колебаний маятникого подвеса, не превышающих значение, соответствующее заданному минимальному значению диапазона амплитуды возмущающей вибросистему силы, за счет вязкоупругого элемента обеспечивается прижатие груза к верхнему ограничителю перемещения груза, а при значениях амплитуды колебаний маятникого подвеса, превышающих значение, соответствующее заданному максимальному значению диапазона амплитуды возмущающей вибросистему силы, перемещение груза ограничивается нижним ограничителем.

В результате введения в устройство двух ограничителей перемещения груза, установленных на штоке с обеих сторон от груза, при соответствующем подборе жесткости параметров вязкоупругого элемента обеспечивается не плавное, а кусочно-ломаное изменение зависимости амплитуды колебаний стабилизируемой вибросистемы А₀ от величины амплитуды возмущающей силы F₀ (см. фиг. 1, кривая "в"), при котором удается добиться более точного поддержания заданной амплитуды .

Сущность заявляемого изобретения поясняется графическими материалами, на которых изображено:

фиг. 1 - зависимость амплитуды колебаний вибросистемы от амплитуды возмущающей силы, где кривые "а" и "б" отражают зависимость амплитуды колебаний вибросистемы от амплитуды возмущающей силы для известного стабилизатора при различных параметрах груза и вязкоупругого элемента, а кривая "в" - зависимость амплитуды колебаний вибросистемы от амплитуды возмущающей силы для заявляемого стабилизатора;

фиг. 2 - конструкция заявляемого стабилизатора.

Заявляемое устройство состоит (см. фиг. 2) из маятникового подвеса, выполненного в виде штока 1 с установленным на нем с возможностью перемещения грузом 2. Груз 2 связан со штоком 1 через вязкоупругий элемент 3, который включает в себя вязкостной элемент 4 и упругий элемент 5, выполненные в едином узле, например, вязкостной элемент 4 может быть выполнен в виде гидравлического амортизатора и размещен внутри упругого элемента 5, выполненного в виде цилиндрической пружины. На штоке 1 выше груза 2 установлен верхний ограничитель 6 перемещения груза, а ниже груза 2 - нижний ограничитель 7 перемещения груза.

Также на фиг. 2 изображена стабилизируемая вибросистема 8, которая связана с неподвижным основанием упругим элементом 9 и вязкостным элементом 10. Стабилизируемая вибросистема 8 соединена со штоком 1 маятникового подвеса при помощи упругого шарнира 11.

Заявляемое устройство работает следующим образом. Выбор параметров стабилизатора, а именно массы груза 2, жесткостных и вязкостных характеристик элементов 5 и 4, осуществляется расчетным путем. При этом заданными параметрами являются масса вибросистемы 8, характеристики элементов 4 и 5, рабочие частоты возмущающей силы F= F₀sint и диапазон возможных изменений амплитуды возмущающей силы ₀. Параметры выбираются такими, что обеспечивается апериодический характер движения груза 2 вдоль штока 1, то есть его движение происходит только при изменении режимов колебания вибросистемы 8. Таким образом, изменение амплитуды A₀ колебаний вибросистемы 8 приводит к смещению груза 2 вдоль штока 1, что соответствует изменению длины маятника. После смещения груза 2 стабилизатор гасит приращение амплитуды вынужденных колебаний вибросистемы и работает как обычный гаситель колебаний.

На штоке 1 с обеих сторон от груза 2 установлены верхний 6 и нижний 7 ограничители перемещения груза. Их местоположение на штоке 1 определяется из следующих условий. При значениях амплитуды F₀ возмущающей силы, не превышающих заданное нижнее значение F₁, амплитуда колебаний стабилизатора должна быть такова, что за счет вязкоупругого элемента 3 обеспечивается прижатие груза 2 к верхнему ограничителю 6. И с другой стороны, при значениях амплитуды F₀ возмущающей силы, превышающих заданное верхнее значение F₂, амплитуда колебаний стабилизатора увеличивается настолько, что груз под действием центробежных сил смещается вплотную к нижнему ограничителю 7. При наличии ограничителей 6 и 7 стабилизатор не работает до тех пор, пока амплитуда F₀ возмущающей силы не достигнет нижнего заданного значения F₁, а также после того, как она превысит верхнее заданное значение F₂. При этом зависимость A₀(F₀) принимает вид кусочно-ломаный кривой, так как стабилизация амплитуды колебаний вибросистемы F₀ производится только в заданном диапазоне возмущающей силы от F₁ до F₂ (см. фиг. 1, кривая "в"). Это позволяет выбрать вязкоупругий элемент 3 с более жесткими характеристиками, при котором удается добиться более точной регулировки заданной амплитуды колебаний вибросистемы 8.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР N 1327999, МПК В 07 В 1/42, опубл. 1987.

2. Патент РФ N 2125961, МПК B 65 G 27/32; В 07 В 142, опубл. 1999 - прототип.