ДЕБАЛАНСНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ
UNBALANCED VIBRATION EXCITER

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где применяются зарезонансные вибрационные устройства с тяжелыми условиями эксплуатации: прохождение через резонанс и, как следствие, затрудненный пуск.
Известен дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, приводной вал, установленный на нем дебаланс, состоящий из двух частей, одна из которых закреплена на валу, а другая установлена с возможностью поворота вокруг вала. Поворотная часть дебаланса имеет замкнутую выемку, а в закрепленной части выполнен радиальный паз, в котором расположен связывающий обе части дебаланса элемент, подпружиненный в радиальном направлении (см. А.с. СССР №637169, кл. В06В 1/16, 1978 г.)
Недостатками аналога являются сложность конструкции вибровозбудителя и малая надежность.
Известен также дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, приводной вал с установленными на нем двумя дебалансами, один из которых закреплен на валу неподвижно, а другой установлен с возможностью поворота посредством копира и пружины, стягивающей их (см. А.с. СССР №784945, кл. В06В 1/16, 1980 г.).
Недостатками данного вибровозбудителя являются также сложность конструкции и неудовлетворительный линейный закон изменения раздвигающей силы от скорости, что затрудняет переход вибровозбудителя через резонансную зону.
Наиболее близким к заявляемому изобретению (прототип) является дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, на валу которого установлен неподвижный дебаланс, установленный эксцентрично относительно вала подвижный дебаланс и ограничивающий упор, подвижный дебаланс выполнен с возможностью перевода в любое из двух значений статического момента за счет сил инерции (динамического момента), возникающих вследствие резкого ускорения или торможения приводного вала, при этом угол между прямой, проведенной через ось вращения эксцентрика и геометрическую ось вала, и прямой, соединяющей ось вращения эксцентрика и центр тяжести подвижного дебаланса, составляет 5…10° против направления вращения вала, при этом статический момент подвижного дебаланса меньше статического момента зафиксированного дебаланса в 1,5-3 раза. Питание вибратора осуществляется через преобразователь частоты (см. Пат. РФ №2295396, кл. В06В 1/16, 2007 г.).
Недостатками прототипа являются сложность конструкции и тяжелые условия работы электродвигателя при переходе от одного статического момента дебалансов к другому - резкое ускорение или торможение. Недостатком прототипа является также малая надежность устройства при работе в зарезонасных вибрационных машинах, которые составляют подавляющее большинство вибромашин. Это объясняется наличием большого статического момента дебалансов в процессе пуска, что вызывает увеличение амплитуды колебаний при прохождении зоны резонанса, резонансные раскачки вызывают значительные динамические нагрузки на подшипники и другие элементы конструкции дебалансного вибровозбудителя, снижая его надежность.
Технический результат - повышение надежности дебалансного вибровозбудителя при работе в зарезонансных вибромашинах.
Для достижения технического результата заявляемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель, содержит электродвигатель, на валу которого установлен неподвижный дебаланс, подвижный дебаланс установлен на эксцентриковой втулке, ось которой смещена относительно оси вала в сторону центра тяжести подвижного дебаланса, на подвижном дебалансе установлен ограничивающий упор, рычаг закреплен на валу и направлен в противоположную относительно оси вала сторону от оси эксцентричной втулки, кроме того, продольная ось рычага, ось вала, ось эксцентричной втулки, ось ограничивающего упора и ось тяжести подвижного дебаланса находятся на одной прямой.
Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг. 1 - дебалансный вибровозбудитель, на фиг. 2 - положение дебалансов в начальный момент пуска и в рабочем режиме, на фиг. 3 - положение дебалансов в процессе пуска, на фиг. 4 - рычаг.
Э
Э
Э
У
ЦТ
Дебалансный вибровозбудитель содержит электродвигатель 1, на приводном валу 2 которого установлены неподвижный дебаланс 3 и подвижный дебаланс 4, центры тяжести которых под действием сил тяжести занимают крайнее нижнее положение. Подвижный дебаланс 4, установлен с возможностью вращения на эксцентриковой втулке 5, ось которой О смещена относительно оси вала О в сторону центра тяжести подвижного дебаланса 4 - ЦТ, т.е. вниз, рычаг 6 закреплен на валу 2 посредством кольцевого элемента 7 и направлен в противоположную относительно оси вала О сторону от оси О эксцентриковой втулки 5. Неподвижный дебаланс 3, эксцентриковая втулка 5 и рычаг 6 установлены на валу 2 с помощью шпонки 8. Неподвижный дебаланс 3, эксцентриковая втулка 5 и рычаг 6 с торца вала 2 зафиксированы болтом 9. Ограничивающий упор 10 выполнен в виде шпильки с круглой головкой, которая установлена на подвижном дебалансе 4 с помощью резьбового соединения. Наиболее простым исполнением устройства является такое расположение осей, когда продольная ось рычага 6 - n-n, ось вала 2 - O, ось эксцентриковой втулки 5 О, ось ограничивающего упора 10 - О и ось центра тяжести О подвижного дебаланса 4 находятся на одной прямой.
Дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом.
ЦТ
Э
ЦТ
При пуске электродвигателя 1, установленные на валу 2 неподвижный дебаланс 3, эксцентриковая втулка 5 и рычаг 6 разворачиваются, а подвижный дебаланс 4 при этом не вращается. Поворот эксцентриковой втулки 5 приводит к уменьшению расстояния от оси центра тяжести - О подвижного дебаланса 4 до оси вала О. После поворота вала 2 на угол 170 - 175 градусов (угол зависит от толщины рычага 6 и диаметра головки ограничивающего упора 10 и может изменяться путем замены ограничивающего упора 10 с заданным диаметром головки), рычаг 6 доходит до ограничивающего упора 10, и образующийся, вследствие ускорения, динамический момент прижимает рычаг 6 к ограничивающему упору 10, приводя во вращение подвижный дебаланс 4. Вследствие фазового сдвига между неподвижным 3 и подвижным 4 дебалансом в 170-175 градусов, суммарный статический момент уменьшается в 10-20 раз, что вызывает приблизительно пропорциональное уменьшение амплитуды колебаний при прохождении зоны резонанса, повышая его надежность и сокращая время разгона вибромашины. После завершения разгона динамический момент исчезает и на подвижный дебаланс 4 действует эксцентрический момент, который может быть рассчитан по формулам изложенным, например, в статье (Дмитриев В.Н. и др. Исследование дебалансов с переменным статическим моментом для частотно - регулируемого вибрационного электропривода. В кн.: Вестник Ульяновского государственного технического университета. №4 (36), Ульяновск.: УлГТУ, 2006, с. 67-70). Эксцентрический момент зависит от угла между прямой проведенной между осью вала О и осью эксцентричной втулки О, и прямой проведенной между осью вала О и осью центра тяжести подвижною дебаланса О. При угле 180° этот момент равен нулю, а при угле более 180° меняет знак. Эксцентрический момент стремится вернуть центр тяжести подвижною дебаланс 4 в наиболее удаленное от оси вала 2 положение с максимальным радиусом, тем самым разворачивая подвижный дебаланс 4 на эксцентричной втулке 5 к неподвижному дебалансу 3, приводя их в согласованное положение, показанное на фиг. 1 и на фиг. 2.
После остановки электродвигателя 1 под действием сил тяжести оба дебаланса занимают крайнее нижнее положение для следующего пуска.
Таким образом, предлагаемое изобретение дебалансный вибровозбудитель обладает, по сравнению с прототипом, простотой конструкции и обеспечивает уменьшение амплитуды колебаний при прохождении зоны резонанса, повышая его надежность и сокращая время разгона вибромашины.