Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом

Полезная модель относится к вибрационной технике и может быть использована в различных отраслях хозяйственной деятельности.
Известен «Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом»: пат. 2356640 РФ, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита, статора, составного якоря, двух пружин, шпилек, плиты якорной части, которая жестко соединяется с корпусом ВТМ. Максимальная величина силы, действующей на корпус ВТМ, равна силе упругого сжатия пружины, а резонансная частота определяется соотношением жесткостей пружин и величиной массы якорной части.
Известен «Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом»: пат. 2356646 РФ, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита, статора, составного якоря, двух пружин, шпилек, плиты якорной части, которая жестко соединяется с корпусом ВТМ. Максимальная величина силы, действующей на корпус ВТМ, равна силе упругого сжатия пружины, а резонансная частота определяется величиной массы якорной части и соотношением жесткостей пружин.
В качестве прототипа выбран «Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом» пат. РФ 2356647, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита, статора, составного якоря, двух пружин, шпилек, плиты якорной части, которая жестко соединяется с корпусом ВТМ. Максимальная величина силы, действующей на корпус ВТМ, равна силе упругого сжатия пружины, а резонансная частота определяется величиной массы якорной части и соотношением жесткостей пружин. Причем якорь электромагнита выполнен в виде удлиненного стержня и предварительно введен в электромагнит на некоторую величину, которая определяется экспериментально. Данный вибровозбудитель может развивать большую возмущающую силу, чем предыдущие за счет введения части якоря в обмотку и уменьшение потока рассеивания.
Основным недостатком прототипа, как и рассмотренных выше аналогов, является малая амплитуда колебаний рабочего органа, потери энергии в нерабочих зазорах магнитной системы, а также кратность частоты вынуждающей силы частоте тока. У однотактного реактивного вибратора  частота колебаний в два раза превышает частоту промышленной электросети. Такие достаточно большие частоты, колебаний вызывают существенные потери на трение в опорах и не позволяют получить относительно низкочастотные 3…10 Гц колебания, которые необходимы при грохочении дробленой горной массы крупностью -0,5 мм. Малая амплитуда колебаний является также причиной относительно низкого КПД вибратора. Кроме того, у этих вибраторов затруднена настройка на резонансный режим, так как резонансная частота зависит от коэффициентов жесткости пружин (которые практически невозможно сделать одинаковыми) и массы якоря. Следует отметить, что электромагнит при работе вибратора включен постоянно, что вызывает относительно большой расход энергии.
Задачами полезной модели являются: упрощение конструкции, увеличение амплитуды и снижение частоты колебаний, уменьшение расхода электроэнергии.
Технический результат - увеличение амплитуды относительных колебаний якорной и статорной частей, упрощение конструкции устройства, получение низкочастотных (меньше 10 Гц) колебаний, снижение расхода электроэнергии.
Решение задачи достигается тем, что вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом содержит электромагнит, жестко прикрепленный к статорной части вибратора, якорь электромагнита, упирающийся передней частью в рабочий орган, а задней частью в винтовую пружину, которая прижимает его к рабочему органу, винтовая пружина опирается на статор, жестко соединенный с рамой, рама и рабочий орган соединены между собой упругой системой, состоящей из винтовых пружин, сжатых силой веса рабочего органа, направляющих шпилек, проходящих внутри винтовых пружин, которые позволяют рабочему органу колебаться вдоль осей пружин с частотой зависящей от массы рабочего органа и суммарной жесткости винтовых пружин и амплитудой, зависящей от рабочего зазора между торцом якоря и статором электромагнита, питание электромагнита включается при помощи первого сенсорного датчика и производится постоянным током только тогда, когда рабочий орган находится в 5…10 мм от положения статического равновесия при движении верх и выключается при помощи второго сенсорного датчика в конце выбора рабочего зазора.
Применение предложенной совокупности существенных признаков Дозволяет получить новые технические результаты: упростить конструкцию за счет размещения статорной части вибратора на неподвижной раме, что упрощает подвод электроэнергии электромагниту; увеличить амплитуду колебаний, так как питание электромагнита осуществляется постоянным по величине и направлению током, причем магнитодвижущая сила возрастает в третьей степени с уменьшением рабочего зазора, что разгоняет рабочий Орган и после выключения питания в конце выбора зазора он продолжает движение по инерции (см. фиг. 1); получить практически любую меньше 10 Гц резонансную частоту и поддерживать ее за счет включения первым сенсорным датчиком электромагнита в только тогда, когда рабочий орган находится в 5…10 мм от положения статического равновесия при движении Верх и выключается при помощи второго сенсорного датчика в конце выбора рабочего зазора; уменьшить расход электроэнергии за счет того, что время работы электромагнит за один цикл колебаний не более половины периода.
Анализ уровня техники в области машиностроения и вибрационной Техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и, таким образом, предлагаемая полезная модель является новой и имеет соответствущий изобретательский уровень.
р
Сущность полезной модели поясняется чертежом (см. Фиг. 2), на котором показано устройство вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом. Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом содержит электромагнит 1, жестко прикрепленный к статорной части 2 вибратора, якорь электромагнита 3, упирающийся передней частью в рабочий орган 4, а задней частью в винтовую пружину 5, которая прижимает его к рабочему органу 4, винтовая пружина 5 опирается на статор 2, жестко соединенный болтами 7 с рамой 6. Рама 6 и рабочий орган 4 соединены между собой упругой системой, состоящей из винтовых пружин 8, сжатых силой веса рабочего органа 4, направляющих шпилек 9, проходящих внутри винтовых пружин 8, которые позволяют рабочему органу 4 колебаться вдоль осей пружин 8 с частотой зависящей от массы рабочего органа 4 и суммарной жесткости винтовых пружин 8 и амплитудой, зависящей от рабочего зазора Δ между торцом якоря 3 и статором электромагнита 2. На рабочем органе 4 жестко закреплен «флажок» 10 из ферромагнитного материала, например ст. 3…ст. 5.
р
р
р
На стойке 11 сверху и снизу от флажка на расстоянии Δ-2 мм установлены сенсорные индуктивные (С1 и С2) датчики 12 и 13. Питание электромагнита 1 производится от источника постоянного тока 14, который включается при помощи первого сенсорного датчика 12 и выключается при помощи второго сенсорного датчика 13 в конце выбора рабочего зазора Δ-2. Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом работает следующим образом. Пуск вибратора производится оператором путем включения первого сенсорного датчика 12, или автоматически при подаче переменного напряжения на источник постоянного тока 14. Ток в электромагните 1 увеличивается от нуля до максимума и возникает постоянное магнитное поле, которое втягивает якорь 3 в статор 2. Якорь 3 упирается в рабочий орган 4 и перемещает его вверх. Рабочий зазор Δ начинает уменьшаться, магнитодвижущая сила возрастает пропорционально третьей степени величине рабочего зазора (см. Фиг. 1) и рабочий орган 4 начинает разгоняться. В конце выбора рабочего зазора «флажок» 10 подходит к верхнему сенсорному датчику 13, который подает сигнал источнику постоянного тока 14 и выключает его. При этом ток в электромагните 1 уменьшается до нуля. На фиг. 3 приведены осциллограммы перемещения рабочего органа (ряд 1) и тока в обмотке статора электромагнитного резонансного вибратора (ряд 2). Некоторое время рабочий орган 4 движется вверх за счет сил инерции, уменьшая силу сжатия винтовых пружин 8. Затем под действием сил тяжести рабочий орган 4 останавливается и начинает двигаться вниз, сжимая при этом винтовые пружины 8 и 5. Как только «флажок» 10 вместе с рабочим органом 4 при обратном ходе - ходе вверх дойдет до сенсорного датчика 12, то произойдет включение источника постоянного тока 14 и цикл колебаний повторится.
В данном вибраторе резонансного действия с электромагнитным приводом решены задачи полезной модели: упрощена конструкция, увеличена амплитуда и снижена частота колебаний, уменьшен расход электроэнергии. Первая задача решена за счет того, что электромагнит расположен в статорной части, которая жестко соединена с неподвижной рамой. Вторая задача решена за счет того, что электромагнит постоянного тока имеет повышенный рабочий зазор, а частота колебаний определяется массой рабочего органа (которая значительно больше, чем масса якоря) и жесткостью пружин. Третья задача решена за счет того, что за один цикл колебаний электромагнит включен не более половины периода собственных колебаний.
Работоспособность вибратора резонансного действия подтверждена его эксплуатацией на опытно-промышленном резонансном вибропитателе-грохоте с параметрами, соответствующими параметрам промышленных грохотов ГВЛ-750 (см. Фиг. 4). В данном грохоте вибратор 15 расположен под коробом - рабочим органом 16, а его статор закреплен на неподвижной раме 17. Соединение рабочего органа 16 с рамой 17 осуществлено плоскими пружинами - 18 - упругими опорами (рессорами), работающими на изгиб. Следовательно, предложенное изобретение промышленно применимо.