ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ ДЕБАЛАНСНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЫМ СТАТИЧЕСКИМ МОМЕНТОМ МАССЫ ДЕБАЛАНСА
CENTRIFUGAL UNBALANCE VIBRATOR WITH ADJUSTABLE STATIC MOMENT OF UNBALANCE MASS

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в областях промышленности.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей, за счет раздельного управления амплитудой и частотой колебаний вибрационной машины.
Известен дебалансный вибровозбудитель, состоящий из двух масс, смещенных относительно оси его вращения, при этом каждая из масс выполнена в виде пальца с намотанной на него металлической лентой, кинематически связывающей пальцы между собой. Перемоткой металлической ленты с одного пальца на другой в неподвижном состоянии вибровозбудителя можно регулировать статический момент дебаланса (А.с. СССР №727240, кл. В06В 1/16, 1980 г.). Недостатком данного устройства является отсутствие возможности раздельного управления частотой и амплитудой вибраций в рабочем режиме.
Известен также дебалансный вибровозбудитель, содержащий вал, корпус и установленный на нем эксцентрично палец с намотанной упругой металлической лентой, причем часть ленты размещена на внутренней поверхности корпуса (А.с. СССР №967586, кл. В06В 1/16, 1982 г.). Недостатком данного устройства также является отсутствие возможности раздельного регулирования частоты и амплитуды вибраций в рабочем режиме, что объясняется однозначной зависимостью между скоростью вращения дебаланса и величиной его статического момента.
Известен также дебалансный вибровозбудитель, состоящий из двух валов, кинематически связанных синхронизирующими шестернями. На валу каждого из них установлено устройство для изменения направления вынуждающей силы, выполненное в виде радиальных винтовых выступов. При смещении дебалансов вдоль вала, изменяется их взаимное угловое положение и соответственно статический момент (А.с. СССР №1777968, кл. В06В 1/16, 1989 г. Недостатком данного устройства является низкая надежность узла сопряжения поворотных дебалансов с валом, а также малая точность перемещения поворотных дебалансов.
Известен также гидравлический дебалансный вибратор (А.с. СССР №985486, кл. В06В 1/16, 1982 г.), содержащий корпус дабаланса с осевым отверстием и полостью, расположенной эксцентрично относительно оси вращения корпуса дебаланса, и устройство для регулирования массы дебаланса, выполненное в виде труб с запорными вентилями, соединяющее полость корпуса с гидробаком. С целью обеспечения плавного регулирования дебалансной массы, корпус дебаланса снабжен торцовой полой крышкой, установленной соосно корпусу дебаланса с образованием торцовой полости, скользящими уплотнениями, установленными между крышкой и цилиндрической поверхностью корпуса дебаланса с образованием полости между уплотнениями. Торцовая полость сообщена с гидробаком через трубопровод с вентилем. В исходном положении вентили закрыты. После включения вибратора и набора номинальных оборотов открывается вентиль и рабочая жидкость поступает по трубе в рабочую полость. Центробежной силой рабочая жидкость отбрасывается к стенкам наиболее удаленным от оси и создает определенную величину дебалансной массы, величина которой регулируется количеством жидкости, поступающей в полость. Для уменьшения величины дебаланса открывается другой вентиль и по другому трубопроводу необходимая часть жидкости через отверстие вытекает в гидробак. К недостатком данной конструкции относится сложная система уплотнений, герметичность которой со временем ухудшается, что приводит к утечкам рабочей жидкости и как следствие потере работоспособности. Так же, к недостаткам можно отнести ограничение диапазона температуры, в котором возможно функционирование дебалансного вибратора, связанное с изменением механических свойств рабочей жидкости (например, вязкости) и изменениях в системе уплотнения (плотности прилегания уплотнения).
Известен также дебалансный вибровозбудитель, содержащий установленный на подшипниковых опорах вал с дебалансом, состоящим из подвижной и неподвжной частей, и регулировочное приспособление выполнено в виде подвижно установленной в направляющих опоры, в которую вмонтирована втулка с косым пазом и с размещенным внутри нее дебалансом, причем неподвижная часть дебаланса и втулка снабжены соответственно пальцем и продольным пазом (А.с. СССР №358026, кл. В06В 1/16, 1970 г.). Недостатком данного устройства также является отсутствие возможности раздельного регулирования частоты и амплитуды вибраций в рабочем режиме, что объясняется однозначной зависимостью между скоростью вращения дебаланса и величиной его статического момента.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа дебалансный вибровозбудитель, содержащий корпус, размещенный в нем дебаланс и механизм регулирования положения дебаланса, снабженный пустотелым валом с двумя продольными диаметрально противоположными пазами, проушиной с подшипником, размещенной в пустотелом валу с возможностью перемещения вдоль него, пальцем, установленным в отверстии проушины и в пазах пустотелого вала, жесткой тягой, одним концом связанной с проушиной, ограничителями, охватывающими жесткую тягу, и гибкой тягой, соединенной с другим концом жесткой тяги, а дебаланс установлен с возможностью поворота на пальце. Недостатками данного устройства являются, во-первых, использование гибкой тяги, которая вносит в колебания вибрационной системы дополнительное воздействие, возникающее от попеременного натяжения и ослабления этой тяги при каждом колебании системы, и во-вторых, при колебаниях рабочего органа вибрационной машины дебаланс периодически прижимается к рабочей поверхности паза, вследствие чего происходит разбивание поверхности паза. Велика вероятность того, что вынужденно будут возникать горизонтальные колебания механической системы из-за попеременного натяжения и ослабления гибкой тяги. Все это приводит к снижению долговечности и производительности вибрационной машины (А.с. СССР №1015928, кл. В06В 1/16, 1981 г.).
Технический результат - повышение надежности центробежного вибровозбудителя, что достигается исключением из устройства сложных кинематических звеньев (гибкой тяги, ограничительного упора) и расширение функциональных возможностей центробежного вибровозбудителя путем обеспечения возможности раздельного регулирования частоты и амплитуды вибрации в рабочем режиме.
Для достижения технического результата центробежный вибровозбудитель содержит приводной двигатель, размещенное в корпусе дебаланс, приводной механизм регулирования дисбаланса Особенность предлагаемого устройства заключается в том, что дебаланс выполнен в виде Г-образного рычага, шарнирно соединенного в центре на приводном валу двигателя, и на одной хвостовой части плеча рычага которого закреплена статическая масса, а на втором плече выполнен продольный паз. Приводной вал закреплен в корпусе на двух опорных подшипниках и выполнен полым с открытым пазом по образующей, в полости которого установлен подшипник и рабочий шток, соединенный через открытый паз с вторым плечом Г-образного рычага с помощью регулировочной планки с возможностью изменения их взаимного положения посредством фиксации планки в пазу рычага. На корпусе дебаланса соосно двигателю установлен электромагнитный актуатор, шток которого сопряжен с расположенными в полости вала двигателя подшипником и рабочим штоком.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен вариант исполнения устройства: на фиг. 1 - центробежный вибровозбудитель, фиг. 2 - центробежный вибровозбудитель, вид А-А.
Центробежный вибровозбудитель содержит корпус дебалансного устройства 1, приводной двигатель 2 с пустотелым валом с пазом вдоль образующей 3, шарнирно закрепленный на пустотелом валу Г-образный рычаг 4 с открытой пазом 5, статическую массу 6 подшипник 7, рабочий шток 8, соединенный посредством планки 9 с Г-образным рычагом 4 и актуатор 10. В процессе работы устройства, подшипник всегда поджат благодаря действию центробежной силы на возмущающую массу 6.
Центробежный вибровозбудитель работает следующим образом. В момент запуска вибровозбудителя актуатор 10 выдвигает до упора вправо шток 8, который в свою очередь поворачивает Г-образный рычаг 4 против часовой стрелки и тем самым создавая минимально возможный статический момент. В процессе разбега вибровозбудителя, благодаря центробежной силе, действующей на статическую массу 6, Г-образный рычаг 4 пытается повернуться по часовой. Чтобы увеличить статический момент, актуатора 10 передвигают шток 8 влево, тем самым плавно изменяя возмущающую силу от минимума до максимума.
Для дальнейшего пояснения работы устройства примем, что приводной двигатель 2 достиг рабочей частоты. В этот момент актуатор передвигает влево шток 8, при этом увеличивает статический момент массы центробежного вибровозбудителя и тем самым увеличивая вынуждающую сила. Перемещение штока происходит до тех пор, пока амплитуда вынужденных колебаний не достигнет заданной величины. Для уменьшения амплитуды вынужденных колебаний, актуатор передвигает шток 8 вправо, уменьшая статический момент массы дебаланса и тем самым уменьшая вынуждающую силу.
Таким образом, предложенный центробежный вибровозбудитель обладает простотой исполнения, что обеспечивает повышение надежности устройства. Расширение функциональных возможностей дебалансного вибровозбудителя обеспечивается возможностью раздельного регулирования частоты и амплитуды вибраций в рабочем режиме.