ВИБРОТРАНСПОРТЕР

Предлагаемая полезная модель относится к транспортирующим машинам, а именно к транспортерам, работающим с использованием искусственно создаваемых вибраций. Она может быть применена для транспортирования сыпучих и им подобных материалов в машиностроении, металлургии, горнодобывающей промышленности.
В настоящее время вибротранстпортеры, аналогичные предлагаемому, известны. К ним относятся, в частности, описанные в классической работе «Гончаревич И.Ф. и др. Вибрационные грохоты и конвейеры. - М.: Госгортехиздат, 1960». Эти транспортеры обычно содержат лоток, закрепленный на основании на упругой подвеске с помощью наклонных плоских пружин или пружинных стержней. Кроме этого они имеют в своем составе вибровозбудитель - электромагнит переменного тока, электродвигатель с эксцентриком и т.п. Вибровозбудитель устанавливается на основании транспортера с возможностью взаимодействия с лотком. Когда вибровозбудитель начинает работать (он обычно питается от источника переменного тока, если электромагнитный, и от источника переменного или постоянного тока, если какой-либо иной), то, взаимодействуя с лотком, заставляет, последний совершать колебания. Поскольку пружины, на которых установлен лоток, наклонные, эти колебания, имеют вертикальную и горизонтальную составляющие. Возникающие в результате действия этих составляющих силы трения скольжения перемещаемого груза по лотку и силы инерции груза вызывают движение груза по лотку в чем и состоит задача транспортирования.
Для того, чтобы снизить потребляемую мощность вибровозбудителя и его энергопотребление, а так же повысить надежность транспортера, частоту колебаний, создаваемых вибровозбудителем, обычно выбирают близкой к частоте собственных колебаний лотка с грузом. В таком случае при эксплуатации вибротранспортера он работает в резонансной зоне. Однако, масса перемещающегося по лотку груза может быть разной, поэтому и частота собственных колебаний лотка с грузом может быть разной. Чтобы оставаться в резонансной зоне, частоту колебаний вибровозбудителя нужно тогда тоже изменять. Но в вибротранспортерах - аналогах это не предусмотрено. В результате оказывается, что они не всегда работают экономично, с минимальным энергопотреблением, а та же не всегда надежно.
Указанного недостатка, в определенной степени, лишен вибротранспортер, описанный в работе «Кувшинский В.В. Автоматизация технологических процессов в машиностроении. - М.: Машиностроение, 1972», стр.41-45. Он, помимо лотка, закрепленного на основании с помощью наклонных плоских пружин, и вибровозбудителя лотка, установленного на основании с возможностью взаимодействия с лотком, содержит регулятор частоты и задатчик. Выход регулятора соединен с вибровозбудителем, а выход задатчика - с регулятором.
Регулятор обеспечивает питание вибровозбудителя от сети переменного тока промышленной частоты через однополупериодный или двухполупериодный выпрямитель, что заставляет работать вибровозбудитель с частотой 50 или 100 Гц. Задатчик же представляет собой устройство, с помощью которого регулятор переключается в один из двух указанных режимов.
При эксплуатации вибротранстпортера - прототипа в случае изменения массы транспортируемого груза можно с помощью задатчика выбрать тот или иной режим работы регулятора, а тот обеспечит тот или иной режим работы вибровозбудителя. При этом можно выбирать такой режим работы последнего, который ближе к резонансной зоне, чем другой. Это и дает, в некоторой степени, снижение мощности, потребляемой вибротранспортером, и его энергопотребление и повышает надежность транпортировния.
Тем не менее, вибротранспортер - прототип остается, все же, недостаточно экономичным и надежным. Это вызвано тем, что масса транспортируемого им груза может меняться в широких пределах, а значит и частота собственных колебаний лотка с грузом может изменяться так же. Кроме того, масса может меняться в процессе работы транспортера непрерывно. Это особенно имеет место при транспортировании сыпучих грузов, когда они с одного конца транспортера загружаются неравномерно, а с другого выгружаются аналогично. Отсюда следует, что необходимо, чтобы при работе вибротранспортера частота, создаваемая вибровозбудителем, тоже менялась непрерывно, причем согласовано с изменением массы груза. Это позволит обеспечить работу вибротранспортера в резонансной зоне при любых грузах и повысит его надежность и экономичность значительно.
В связи с изложенным, задачей, решаемой предлагаемой полезной моделью, является повышение надежности и экономичности вибротранспортера - прототипа. Технически это достигается за счет того, что вибротранспортер, содержащий лоток, закрепленный на основании с помощью наклонных плоских пружин, вибровозбудитель лотка, установленный на основании с возможностью взаимодействия с лотком, регулятор частоты, выход которого соединен с вибровозбудителем, и первый задатчик, выход которого соединен с первым входом регулятора, снабжен датчиками деформации пружин, сглаживающими фильтрами, вход каждого из которых соединен с одним из датчиков, первым сумматором, входы которого связаны с выходами фильтров, вторым задатчиком и блоком деления, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен со вторым задатчиком, а второй вход, предназначенный для ввода делителя, связан с выходом первого сумматора, блоком извлечения квадратного корня, вход которого соединен с выходом блока деления, при этом регулятор частоты выполнен в виде второго сумматора, второй вход которого связан с выходом блока извлечения квадратного корня. Схема предлагаемого вибротранспортера приведена на фиг.1. Вибротранспортер содержит лоток 1, закрепленный на основании 2 с помощью наклонных плоских пружин 3, вибровозбудитель 4 лотка, установленный на основании с возможностью взаимодействия с лотком, регулятор частоты 5, выход которого соединен с вибровозбудителем 4, и первый задатчик 6, выход которого соединен с первым входом регулятора 5. Наряду с этим он снабжен датчиками деформации 7 пружин 3, сглаживающими фильтрами 8, вход каждого из которых соединен с одним из датчиков 7, первым сумматором 9, входы которого связаны с выходами фильтров 8, вторым задатчиком 10 и блоком деления 11, первый вход которого, предназначенный для ввода делимого, соединен со вторым задатчиком 10, а второй вход, предназначенный для ввода делителя, связан с выходом сумматора 9, а также блоком извлечения квадратного корня 12, вход которого соединен с выходом блока деления 11. При этом регулятор 5 частоты выполнен в виде второго сумматора, второй вход которого связан с выходом блока извлечения квадратного корня 12, задатчики выполнены бесступенчатыми (например, в виде потенциметров), датчики 7 представляют собой, например, тензадатчики, закрепленные (наклеенные или установленные иначе) на пружинах 3.
Перед эксплуатацией вибротранспортера его вначале настраивают. Для этого сначала определяют жесткость G установки лотка 1 на пружинах 3. Это можно сделать, зная жесткость пружин, по формуле
i
где G - жесткость i-ой пружины.
Затем с помощью задатчика 10 нужно ввести сигнал, пропорциональный G, в блок деления 11. Далее лоток 1 вибротранспортера загружается грузом массы М. На выходах датчиков 7 появятся сигналы, сумма которых будет отображать М. На выходе первого сумматора 9 появится соответствующий сигнал. Он поступит на второй вход блока деления 11, который выдаст сигнал
где К - коэффициент пропорциональности.
Этот сигнал поступит на блок 12, который выдаст на выходе сигнал
,
c
c
соответствующий частоте собственных колебаний лотка, заполненного грузом массы М (в М входит и масса лотка). Сигнал с выхода блока 12 поступит на второй вход регулятора 5, представляющего собой второй сумматор. Блок 12, по существу, есть усилитель с переменным коэффициентом усиления, выводимым задатчиком 10. На выходе блока 5 появится сигнал, заставляющий вибровозбудитель работать с частотой, более или менее близкой к f. Регулируя с помощью задатчика 6 сигнал, вводимый во второй сумматор 5,настраивают вибровозбудитель 4 в резонанс с частотой f.
При эксплуатации вибротранспортера масса груза, находящегося в лотке 1 в каждый данный момент времени, будет равна некоторой текущей величине М. Поскольку лоток, перемещая груз, вибрирует, на выходах датчиков 7 будут периодически изменяющиеся сигналы (обычно синусоидальные). Эти сигналы будут проходить через фильтры 8, где колебания сглаживаются и усредняются (на выходе каждого фильтра будет сигнал, примерно равный среднему значению поступающего на него периодического сигнала). Сигналы с выходов фильтров 8 сложатся первым сумматором 9, который выдаст сигнал, характеризующий массу М груза, находящегося в данный момент на лотке 1. Так же, как и при настройке, на выходе блока 12 появится сигнал, отображающий частоту собственных колебаний лотка 1 с грузом массы М, но уже такой, которая имеет место в данный момент. Этот сигнал пройдет через блок 5 и поступит на вибровозбудитель 4, заставляя его работать с вынужденной частотой, близкой к частоте собственных колебаний лотка с грузом, то есть в резонансной зоне. Так будет происходить при различный значениях М, а значит вибротранспортер будет работать наиболее экономично (с минимальными энегргозатратами) при всевозможных изменениях массы перемещаемых грузов. При этом транспортирование груза он так же будет производить с максимальной надежностью, т.к. на перемещение груза по лотку будет расходоваться максимальная часть энергии.
Следует отметить, что производительность вибротранспортера при этом всегда будет оставаться постоянной, т.к. она равна
Q=R·М·V
где R - некоторый коэффициент пропорциональности, а V - скорость перемещения груза по лотку.
Если М увеличивается, что частота, создаваемая вибровозбудителем уменьшится, а, значит, уменьшится V. Но если М уменьшится, то V увеличится. Таким образом, произведение М·V будет оставаться примерно постоянным при разных М. А отсюда и
Q=R·М·V≈const.
Исходя из изложенного, можно полагать, что технический результат разработки предлагаемой полезной модели состоит в повышении ее надежности и снижении энергопотребления, причем без снижения производительности вибротранспортера.