дебалансный вибровозбудитель

Формула изобретения

Дебалансный вибровозбудитель, содержащий корпус, установленный в нем приводной вал, размещенные на валу первый и второй дебалансы, установленные между двух стоек так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала, причем первый дебаланс имеет профиль крыла, отличающийся тем, что стойки выполнены в виде дебалансов и установлены на приводном валу с возможностью поворота, а второй дебаланс установлен на валу неподвижно и связан со стойками посредством пружины кручения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуются вибрационные устройства с тяжелыми условиями эксплуатации: затрудненный пуск, резонансные режимы.

Известен дебалансный вибратор, содержащий вал, дебаланс, устройство для закрепления дебаланса на заданном расстоянии от вала, дебаланс выполнен в виде тела, имеющего в поперечном сечении профиль крыла, и при этом дебаланс установлен с возможностью поворота вокруг оси. Кроме того, дебаланс снабжен установочно-подвижной пластиной, размещенной на стороне, обращенной к валу, позволяющей увеличивать площадь этой стороны. Изменяя угол установки дебаланса и положение установочно-подвижной пластины, можно изменять величину аэродинамической подъемной силы, воздействующей на дебаланс (А.с. СССР №526399, кл. В06В 1/16, 1975 г.). Недостатком данного вибратора являются тяжелые условия пуска, связанные с необходимостью преодоления двигателем статического момента дебаланса в первый полупериод вращения.

Известен вибровозбудитель, содержащий полый приводной вал, дебаланс в виде крыла, закрепленного посредством стоек на приводном валу, управляющий электромеханизм, расположенный на торце приводного вала, и исполнительный гидравлический механизм, установленный в теле дебаланса, причем крыло выполнено из установленных в направляющих двух стягиваемых пружинами симметричных частей, между которыми установлен гидравлический исполнительный механизм для раздвижения их по направляющим (А.с. СССР №683813, кл. В06В 1/16, 1979 г.). Недостатками данного изобретения являются тяжелые условия пуска, связанные с необходимостью преодоления двигателем статического момента дебаланса в первый полупериод вращения, а также сложность конструкции вибровозбудителя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа дебалансный вибровозбудитель, содержащий корпус, установленный в нем приводной вал, размещенные на валу первый и второй дебалансы, установленные между двух дисковых стоек так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала, причем оба дебаланса имеют профиль крыла (А.с. СССР №482207, кл. В06В 1/16, 1974 г.).

Недостатком известного устройства является малая вибрационная сила, что объясняется нерациональным распределением сил, прилагаемых к элементам вибровозбудителя в рабочем режиме, т.к. центробежные силы дебалансных масс направлены встречно и взаимно компенсируются, и в создании вибраций участвуют только аэродинамические силы.

Технический результат - увеличение вибрационных усилий за счет суммирования в рабочем режиме центробежных и аэродинамических сил.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - содержит корпус, установленный в нем приводной вал, размещенные на валу первый и второй дебалансы, установленные между двух стоек так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала, причем первый дебаланс имеет профиль крыла, стойки выполнены в виде дебалансов и установлены на приводном валу с возможностью поворота, а второй дебаланс установлен на валу неподвижно и связан со стойками посредством пружины кручения.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - дебалансный вибровозбудитель, на фиг.2 - вид А-А на фиг.1.

Устройство содержит корпус 1, установленный в нем приводной вал 2, на котором размещены первый дебаланс 3 и второй дебаланс 4, установленные между двух стоек 5 так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала 2, причем первый дебаланс 3 имеет профиль крыла, стойки 5 выполнены в виде дебалансов и установлены на приводном валу 2 с возможностью поворота, а второй дебаланс 4 установлен на приводном валу 2 неподвижно и связан со стойками 5 посредством пружины кручения 6. Первый дебаланс 3 закреплен между стойками 5 с помощью болтов 7 и 8. Для изменения угла атаки первого дебаланса 3, имеющего профиль крыла, в стойках 5 имеется несколько отверстий 9, в одном из которых устанавливается болт 8. В целях изменения статического момента дебалансного вибровозбудителя стойки 5 имеют несколько отверстий 10, в одном из которых устанавливается упор 11, выполненный, например, в виде болта и предназначенный для ограничения углового перемещения стоек 5.

Предлагаемый дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом. В исходном положении при помощи пружины кручения 6 первый дебаланс 3 вместе со стойками 5, выполненными в виде дебалансов, и второй дебаланс 4 расположены таким образом, что их центры тяжести находятся по разные стороны от оси приводного вала 2, при этом суммарный статический момент вибровозбудителя равен нулю из-за того, что статический момент второго дебаланса 4 уравновешивается суммарным статическим моментом первого дебаланса 3 и стоек 5. Вследствие этого обеспечивается легкий пуск вибровозбудителя и безопасное прохождение им резонансной зоны. При вращении приводного вала 2 возникает подъемная аэродинамическая сила, приложенная к первому дебалансу 3, имеющему профиль крыла. При этом результирующая аэродинамическая сила F раскладывается на две составляющие: нормальную к воздушному потоку силу F_Н и силу лобового сопротивления F_Л.

где С - безразмерный коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса,

С_у - коэффициент нормальной к воздушному потоку силы F_Н, обратно пропорциональный углу атаки первого дебаланса 3,

С_х - коэффициент силы лобового сопротивления F_Л , пропорциональный углу атаки первого дебаланса 3,

S - площадь поверхности первого дебаланса 3, на которую воздействует воздушный поток,

р - плотность среды, в которой вращаются дебалансы,

- частота вращения приводного вала 2.

С увеличением угловой частоты вращения приводного вала 2 под действием силы лобового сопротивления F_Л, приложенной к первому дебалансу 3, стойки 5, преодолевая восстанавливающую силу пружины кручения 6, начинают поворачиваться в направлении, противоположном направлению вращения приводного вала 2. При номинальной скорости вращения приводного вала 2 стойки 5 с закрепленным на них первым дебалансом 3 занимают положение, соответствующее определенному значению суммарного статического момента вибровозбудителя, при котором угол раздвига между стойками 5 и вторым дебалансом 4 определяется положением упора 11, установленного в одном из отверстий 10, который ограничивает угловое перемещение стоек 5. В таком положении составляющая F_Н суммируется с центробежными силами первого дебаланса 3, второго дебаланса 4 и стоек 5, тем самым увеличивая вибрационные усилия.

Соотношение сил F_Н и F_Л определяется углом атаки первого дебаланса 3. При угле атаки, равном нулю, составляющая F_Л является минимальной, а результирующая сила F приближается по величине к F _H. С увеличением угла атаки первого дебаланса 3 увеличивается сила лобового сопротивления F_Л.

При торможении приводного вала 2 результирующая сила уменьшается пропорционально квадрату его угловой частоты, и стойки 5 под действием восстанавливающей силы пружины кручения 6 постепенно возвращаются в исходное положение, при котором суммарный статический момент вибровозбудителя равен нулю. Тем самым обеспечивается безопасное прохождение вибровозбудителем резонансной зоны при торможении.

Таким образом, предлагаемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - обладает по сравнению с прототипом повышенными вибрационными усилиями за счет суммирования в рабочем режиме центробежных и аэродинамических сил.