Импульсный вращатель машин

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к приводам машин с вращающимся рабочим органом по перемешиванию, транспортировке и т.п. материалов.
Уровень техники
Известны импульсные вращатели с кинематическим возбуждением крутильных колебаний (патент РФ на изобретение № 2413829, МПК Е21В 3/02, Е21В 6/06, опубл. 10.03.2011, Бюл. № 7, «Импульсный вращатель рабочего органа машин»), содержащий две части рабочего органа, кулачки-толкатели, выполненные в виде двуплечего рычага и взаимодействующие с частями вала последовательно каждым кулачком-толкателем (патент РФ на изобретение № 2413830, МПК Е21В 3/02, Е21В 6/06, опубл. 10.03.2011, Бюл. № 7, «Импульсный вращатель рабочего органа машин»), содержащий две части вала, кулачки-толкатели, упругий элемент ведущей части вала с упорными поверхностями.
Недостатком этих конструкций является повышенная нагрузка в кинематических парах при передаче равномерного вращения и возбуждения крутильных колебаний через одну кинематическую цепь при периодическом наложении импульса, что вызывает значительные потери на трение и нагрев в узлах.
Известны импульсные вращатели с динамическим возбуждением крутильных колебаний (авт.св. № 339474, МПК В65G 33/38, опубл. 24.05.1972, Бюл. № 17, «Конвейер для сыпучих и пылевидных материалов»), содержащий корпус с установленным в нем шнеком, зубчатую передачу и возбудитель крутильных колебаний (авт.св. № 1465376, МПК В65G 23/34, опубл. 15.03.89, Бюл. №10, «Импульсный вращатель»), содержащий двигатель, соединенный с ним планетарный редуктор с возбудителем колебаний, элемент передачи движения выполнен в виде шестерни, состоящей из двух частей, одна из которых неподвижна и смонтирована на ведущем валу, а другая связана с неподвижной частью посредством упругих элементов (патент РФ на изобретение № 2333306, МПК Е01С 19/23, В06В 1/00, опубл. 10.09.2008, Бюл. №25, «Устройство динамического уравновешивания импульсного вращателя»), содержащее корпус устройства в качестве рабочего органа разделенного на части, эксцентрично расположенные массы на сателлитах, равных по величине и противоположно направленных относительно осей сателлитов, входящих в зацепление с солнечными колесами на одной оси, имеющей привод крутильных колебаний.
Недостатком этих конструкций являются дополнительные нагрузки в кинематических парах при наложении крутильных колебаний на весь рабочий орган, потери на трение и нагрев в узлах устройства, значительные нежелательные нагрузки при холостом ходе возбудителя колебаний, повышенная энергоёмкость технологического процесса.
Известен также импульсный вращатель привода рабочего органа машин (патент РФ на изобретение № 2584319, МПК F16H 35/02, E21C 31/04, H01C 17/24, опубл. 20.05.2016, бюл. № 14), выбранный в качестве прототипа, содержащий привод вращения, ведущий и ведомый валы рабочего органа, последний из которых состоит из двух валов, один из них совершает равномерное вращение, а второй вращается с наложением крутильных колебаний.
Недостатком этого известного вращателя являются кинематическая связь равномерного вращения вала и возбудителя крутильных колебаний, обусловленная последовательным зацеплением сателлитов привода равномерного вращения и сателлитов возбуждения крутильных колебаний с одним и тем же солнечным колесом и внутренним зацеплением.
В этом устройстве невозможно изменить амплитудно-частотную характеристику возбудителя крутильных колебаний без изменения режимов равномерного вращения для оптимального технологического процесса по потребности обрабатываемого материала.
Раскрытие полезной модели
В основу заявленной полезной модели поставлена задача реализации необходимого сочетания характеристики равномерного вращения и параметров возбудителя крутильных колебаний.
Технический результат, достигаемый в процессе реализации полезной модели, обеспечивает увеличение возможностей сочетания различных параметров вращения равномерного и динамического валов, сочетание оптимальных параметров технологического процесса, повышение качества работы, снижение энергоёмкости и уменьшение усилий в кинематических парах за счет максимального использования подведённой энергии выполнения работ по потребности обрабатываемого материала при минимальных расходах на разрушение единичного объема.
Указанный технический результат достигается тем, что исключается кинематическая цепь сателлит-шестерня внутреннего зацепления, и солнечное колесо выполняется из двух частей: одна часть - привод равномерного вращения, вторая – привод возбудителя крутильных колебаний с отдельным движителем. В этом случае вращение вала рабочего органа и вращение вала возбудителя крутильных колебаний могут задаваться любых независимых параметров, причем разделение параметров вращения выполнено в одном планетарном редукторе с незначительными конструктивными изменениями. Водило планетарного редуктора обычной конструкции, с упругой связью между парами сателлитов и со смещением расположения одной пары сателлитов в плоскости вращения, шестерня внутреннего зацепления и одна из частей солнечного колеса используются для передачи равномерного вращения.  Вторая часть солнечного колеса имеет свой привод и определяет независимую амплитудно-частотную характеристику крутильных колебаний по потребностям обрабатываемого материала.
Таким образом, выполнение солнечного колеса из двух частей позволяет с помощью одного планетарного редуктора получать равномерное и колебательное движения, оптимально расположив детали в узле привода с возможностью независимого регулирования каждой части вращения и использования рациональных параметров технологического процесса производства работ.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный импульсный вращатель машин отличается тем, что закономерность независимого равномерного вращения и возбуждения крутильных колебаний обусловлена разделением солнечного колеса на две части с возможностью сообщать вращение одной части отдельным движителем и обеспечивать рациональный технологический процесс необходимым сочетанием параметров равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний.
Краткое описание чертежей
На фигуре показана схема импульсного вращателя машин.
Осуществление полезной модели
Полезная модель поясняется схемой с сечением по сателлитам равномерного вращения и возбудителя крутильных колебаний и содержит ведущий вал 1 равномерного вращения, сателлиты 2 с эксцентрично расположенными массами 3, элемент водила 4 на упругой связи, ведомый вал 5 привода крутильных колебаний, сателлиты 6 равномерного вращения, водило 7, ведомый вал 8 равномерного вращения, окна 9 вала, упругая связь 10, солнечное колесо 11 равномерного вращения, солнечное колесо 12 вращения возбудителя крутильных колебаний, привод 13 возбудителя крутильных колебаний, ведущий вал 14 возбудителя крутильных колебаний.
Работает устройство следующим образом.
При вращении вала 1 с солнечным колесом 11 сателлиты 6 обкатываются при внутреннем зацеплении вокруг солнечного колеса 11, увлекая водило 7 с элементом водила 4 с сателлитами 2 и сателлитами 6. Водило 7 вращает с окнами 9 ведомый вал 8 равномерного вращения рабочего органа полезной модели. Вращение вала 14 через привод 13 передается солнечному колесу 12 и сателлитам 2 с эксцентрично расположенными массами 3. Независимый привод вращения солнечного колеса 12 определяет скорость вращения сателлитов 2 и необходимую амплитудно-частотную характеристику ведомого вала 5, оптимальную для технологического процесса.
Предложенная полезная модель позволяет задавать параметры крутильных колебаний независимо от равномерного вращения, чем достигается требуемое сочетание режимов равномерного вращения и крутильных колебаний, обеспечивать минимальное энергопотребление механизма с максимальной эффективностью рабочего процесса и долговечностью кинематических пар в режиме уменьшения нагрузок при заданной производительности.
Сопоставительный анализ заявленной полезной модели показал, что совокупность признаков заявленного импульсного вращателя машин неизвестна из уровня техники и, значит, соответствует условию патентоспособности «Новизна».
Приведённые сведения подтверждают возможность применения заявленной полезной модели в машинах с вращающимся рабочим органом: шнековых транспортерах; перемешивающих, моющих и других машинах, и, поэтому соответствует условию патентоспособности «Промышленная применимость».