ПЛАНЕТАРНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ С РЕГУЛИРУЕМЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ И ЦЕПНОЙ ПЕРЕДАЧЕЙ

Полезная модель относится к техническим средствам возбуждения механических колебаний, используемых в строительстве для осуществления циклического динамического воздействия различного типа.
Вибрация, как частный случай результата циклического динамического воздействия, широко используется в различных областях техники. При этом решается задача передачи механической энергии от источника колебаний к объекту воздействия наиболее эффективным образом для качественного изменения его структуры. Основным способом возбуждения механических колебаний является вращательное движение несбалансированных систем вокруг осей, не совпадающих с их центрами масс.
Известны различные типы несбалансированных систем, применяемых в вибровозбудителях, среди которых особое место занимают вибровозбудители планетарного типа, как позволяющие получать более сложные виды зависимости силы воздействия от времени, чем чисто гармонический.
Из известных технических решений наиболее близким по технической сущности является устройство для его осуществления способа получения направленных механических колебаний (патент РФ № 2381078, МПК В06В 1/00), содержащее корпус с коронной шестерней (опорным центральным колесом внутреннего зацепления), водило и сателлит с закрепленным на нем инерционным элементом, а также находящиеся во взаимном контакте ролики и беговые дорожки, диаметры которых равны диаметрам делительных окружностей, соответственно соединенных с ними сателлита и коронной шестерни.
Недостатками прототипа являются невозможность регулирования величины возбуждаемой силы иными способами, кроме изменения частоты вращательного движения бегунка и изменения положения центра масс инерционного элемента, а также невозможность получить более сложные виды зависимости силы от времени, чем семейств гипоциклоид, указанного в описании. Кроме этого, использование в его конструкции зубчатых передач требует высокой точности изготовления и повышает требования к используемым материалам и выбору режимов работы. Следует отметить, что возбуждаемая сила устройства, выбранного в качестве прототипа, в описании к полезной модели вычисляется без учета влияния вращения эксцентрической массы водила, в силу чего реальный ее вид отличается от заявленного.
Техническим результатом полезной модели является расширение спектра типов возбуждаемых одним и тем же устройством периодических динамических воздействий, способных варьироваться по амплитуде, направленному действию и виду зависимости от времени, более сложному чем гармонический без необходимости использования зубчатых передач, требующих высокой точности изготовления. Указанный технический результат достигается тем, что конструкция устройства включает пару бегунков-звездочек с эксцентрическими массами на водиле, установленном на оси с возможностью изменения своего положения относительно нее, и неподвижно закрепленной дополнительной звездочки с возможностью сообщения вращательного движения бегункам при помощи цепной передачи.
Вибровозбудитель (Фиг. 1, 2) состоит из водила 1, установленного с возможностью вращения вокруг оси 2, положение которой относительно центра водила может регулироваться при помощи крепежного узла 3.
На концах водила 1 установлены снабженные эксцентрическими массами 4 бегунки-сателлиты 5 и 6 с возможностью вращения вокруг осей 7 и 8. Бегунки соединены друг с другом цепной передачей 9, осуществляющей жесткую кинематическую связь, через неподвижную звездочку 10.
При вращении водила 1 вокруг оси 2, бегунки 5 и 6 на его концах совершают дополнительное вращение вокруг осей 7 и 8. Вращательное движение водила передается бегункам при помощи цепной передачи 9 через неподвижную звездочку 10. Вращение бегунков происходит с угловыми скоростями, определяемыми положением оси 1 по отношению к центру водила, регулируемым при помощи крепежного узла 3, и угловой скоростью вращения водила.
Положение центров эксцентричных масс бегунков определяет характер направленности центробежной силы инерции
соответственно, ее вертикальная составляющая, приложенная к оси, может быть определена как проекция на ось y
где
- масса водила (сосредоточенная в его центре масс);
- полное ускорение центра масс водила;
- единичный вектор радиус-вектора центра масс водила;
- масса бегунка (сосредоточенная в его центре масс);
- полное ускорение центра масс бегунка;
- единичный вектор радиус-вектора центра масс бегунка;
- единичный вектор направления оси y.
Вместо  - единичного вектора направления оси y в качестве вектора, определяющего направление воздействия вибровозбудителя, может быть выбран произвольный вектор.
Учитывая то, что радиус-вектор центра масс водила 1 и положения центров масс бегунков могут регулироваться, модуль силы, действующей на ось, может варьироваться в широких пределах. Регулирование вида зависимости силы динамического воздействия от времени можно осуществить соответствующим подбором начального положения (фазы) движения водил и бегунков.
вод
Радиус-вектор  центра масс водила радиуса R при вращательном движении с угловой частотой со меняется по закону
вод
причем R представляет расстояние от центра масс водила до оси 2.
В свою очередь каждый из бегунков будет совершать более сложное движение, и радиус-вектор центра эксцентрической массы бегунка будет меняться по закону
где R - длина водила от оси вибровозбудителя до оси бегунка 5;
вод
ϕ - начальная фаза (положение) водила;
бег
R - расстояние от центра масс бегунка до оси бегунка;
бег
ϕ - начальная фаза бегунка относительно оси;
бег
1
2
ω - угловая скорость вращения бегунка вокруг своей оси, определяемая по формуле , где n и n - числа зубцов на звездочках цепной передачи бегунков.
Таким образом, положения масс бегунков, водил и их начальные фазы (положения) могут обеспечить при фиксированном значении расстояния от центра водила до его оси вращения 1 любую из конфигураций, промежуточную между приведенными на Фиг. 3, 4. Этим регулируется направление максимального динамического воздействия и величина силы, генерируемой возбудителем.