Механический вибратор
MECHANICAL VIBRATOR

Изобретение относится к механическим вибраторам и может найти применение в тех областях техники, где используется вибрация, например, в оборонной технике для вибропрессования изделий из ВВ, в вибростендах, вибротранспорте и т.д.
В настоящее время для вибропрессования ВВ, для оснащения вибрационных стендов, в ряде конструкций вибротранспортных устройств применяются вибраторы дебалансного типа, у которых возмущающая сила создается за счет вращающейся неуравновешенной массы.
Однако применяемые вибраторы дебалансного типа имеют ряд существенных недостатков.
1. Недостаточность возмущающей силы вибратора для ряда работ, например, вибропрессования крупногабаритных изделий из ВВ, получение с помощью вибропрессования твердой фазы (кусков из ВВ), причем возможность увеличения возмущающей силы ограничена из-за больших центробежных сил, возникающих в элементах вибратора.
2. Дебалансный вибратор затруднительно использовать в исследованиях по изучению зависимости эффекта вибрации от амплитуды и частоты в отдельности применительно к реальным условиям, поскольку амплитуда вибрации зависит от кинетического момента вибрации, частоты, жесткости упругих элементов, колеблющейся массы особенно в режимах вибрации, недостаточно удаленных от положения резонанса. При режимах вибрации, удаленных от резонанса, требуются весьма мощные вибраторы с большим кинетическим моментом.
3. У дебалансного вибратора недостаточно высокий коэффициент полезного действия в связи с тем, что часть энергии вибратора расходуется на вибрирование самого вибратора.
4. Дебалансный вибратор позволяет получать колебания только одного гармонического закона.
5. Дебалансный вибратор требует установки на рабочем органе специальных упругих элементов.
6. Дебалансный вибратор не является безинерционным вибратором.
7. Применение дебалансных вибраторов в тех или иных механизмах требует для постоянного контроля амплитуды вибрации соответствующую виброизмерительную аппаратуру, которая во взрывоопасных производствах является весьма дорогостоящей и сложной.
Целью настоящего изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. обеспечение вибратором достаточно больших возмущающих сил, многократного увеличения частоты вибрации, повышение коэффициента полезного действия вибратора; обеспечение вибрации заданного закона, амплитуды и частоты, обеспечение безинерционности в работе.
Поставленная цель достигается тем, что система возбуждения колебаний вибратора выполнена в виде колеблющегося рычага, один конец которого связан посредством рабочего штока с виброплощадкой, а второй посредством элемента качения соединен с вращающимся профильным диском, количеству выступов которого пропорциональна частота колебаний виброплощадки. Для получения вибрации различных законов применены сменные профильные диски, для регулирования амплитуды - шарнирная опора колеблющегося рычага может перемещаться с помощью пары винт-гайка без вращения последней, для обеспечения постоянного контакта элемента качения со всеми элементами профильной поверхности диска, а также для безинерционной остановки профильного диска при отключении привода в системе возбуждения колебаний применена поджимная пружина.
Предлагаемый вибратор схематически изображен на чертеже.
Вибратор состоит из корпуса (1), с закрепленными на нем опорами (2), (3), винта (4) и опорами (5), (6) винта (7). В корпусе (1) закреплены три группы направляющих роликов (8), которые могут сближаться и удаляться друг от друга с помощью механического устройства,
например известного устройства, используемого в трех кулачковых токарных патронах (данное устройство на чертеже условно не показано). По винту (4) может перемещаться без вращения в направляющих корпуса (1) гайка (9), несущая на себе шарнирную опору (10) с фиксатором (11) неравноплечего рычага (12). Левое (по схеме) плечо рычага (12) связано шарнирно тягой (13) со штоком (14) с закрепленным на нем рабочим органом (15), например, виброплощадкой, совершающей вибрацию в направляющих роликах (8). Правое (по схеме) плечо рычага (12) с помощью закрепленного на нем элемента качения (16) связано с профильным диском (17). Профильный диск (17) закреплен на выходном валу вариатора скорости (18), получающего вращение от привода (19) (например электродвигателя). Привод (19) и вариатор (18) закреплены на опоре (20), имеющей внутреннюю резьбу, могущую без вращения перемещаться по винту (7) в направляющих корпуса (1) при вращении винта (7) в опорах (5) и (6). Правое (по схеме) плечо рычага (12) шарнирно связано со штоком (21), на котором находится поджимная регулируемая сменная пружина (22), поджимаемая посредством чашки (23), перемещающейся в направляющих (24) корпуса (1), винтом (25). Привод (19) и вариатор (18) заключены в звукопоглощающий кожух (26). Для исключения попадания пыли в кожухе (26) предусматривается поддув сжатого воздуха. С помощью пары винт (4)-гайка (9) можно менять соотношение плеч рычага (12), благодаря чему можно задавать и изменять амплитуду вибрации виброплощадки (15). Частота вибрации может изменяться в зависимости от скорости вращения диска (17) и его профиля. Характер вибрации определяется профилем диска (17).
Переходя к описанию работы вибратора, предварительно необходимо заметить, что предлагаемый вибратор может иметь достаточно обширную область применения, в связи с чем его рабочий орган (15) может представлять собой виброплощадку, на которую устанавливается пресс-инструмент при вибропрессовании, или виброплощадку испытательного стенда, или может быть связана с вибротранспортирующими устройствами и т.д.
Работа предлагаемого вибратора заключается в следующем.
Посредством винта (4), гайки (9) шарнирная опора (10) устанавливается с помощью линейки (27) и указателя (28) в заданное положение и закрепляется с помощью фиксатора (II), тем самым задается соотношение плеч рычага (12), от которого зависит амплитуда колебаний штока (14) и рабочего органа (15) и усилия на них.
На вариаторе (18) устанавливается сменный диск (17) нужного профиля, после чего посредством винта (7) и подвижной опоры (20) привод (19) с вариатором (18) перемещается до соприкосновения профильного диска (17) с элементом качения (16) рычага (12). При этом поджимная регулируемая пружина (22) находится в свободном состоянии. После соприкосновения профильного диска (17) с элементом качения (16) рычага (12) пружина (22) посредством винта (25) сжимается с целью создания на правом (по схеме) плече рычага (12) усилия, обеспечивающего постоянный контакт элемента качения (16) рычага (12) с профильным диском (17) в зависимости от внешних нагрузок на левом (по схеме) плече рычага (12). Поджим правого плеча рычага (12) предотвращает отбрасывание рычага, инерционные задержки его обеспечивает постоянный контакт элемента качения (16) со всеми без исключения элементами профильной поверхности диска (17) и одновременно выбирает зазоры в системе возбуждения вибрации.
Необходимо отметить, что регулируемая сменная пружина (22) выбирается в зависимости от нагрузок, приложенных к левому (по схеме) плечу рычага (12) и от частоты вибрации рычага (12) и имеет в соответствии с этим различные характеристики.
На вибраторе устанавливается заданная скорость вращения профильного диска (17) и включается привод (19). При своем вращении профильный диск (17), постоянно находящийся в соприкосновении с элементом качения (16) рычага (12), воздействует на последний следующим образом.
Чередование выступов и впадин на рабочей поверхности профильного диска (17) при вращении последнего заставляет правое (по схеме) плечо рычага (12) через элемент качения (16) совершать колебательное движение, причем при соприкосновении элемента качения (16) с выступом профильного диска (17) плечо опускается вниз, а при попадании элемента качения во впадину профильного диска, благодаря давлению пружины (22), возвращается вверх. При этом левое (по схеме) плечо рычага (12) совершает колебательное движение той же частоты и формы, но другой амплитуды, определяемой соотношением плеч рычага (12). В том же отношении увеличивается усилие на рабочий орган (15). Вибрация рычага (12) посредством шарнирной тяги (13) передается штоку (14) и рабочему органу (15), причем шток (14) совершает направленные колебания в направляющих (8).
Необходимо отметить, что в случае замены рычага (12) на систему рычагов возможно многократное, вплоть до нескольких порядков, увеличение усилий, действующих на рабочий орган (15), что особенно важно в тех случаях, когда необходимо преодолеть большие внешние нагрузки, например, при вибропрессовании крупногабаритных изделий.
Кроме того, коэффициент полезного действия предлагаемого вибратора выше, чем у дебалансного и других вибраторов, поскольку в отличие от последних, в нем в вибрации участвуют лишь некоторые немассивные элементы.
Взрывобезопасность в конструкции обеспечивается установкой кожуха (26) с поддувом сжатого воздуха, сочетанием цветного и черного металла в трущихся узлах.
Таким образом, как видно из описания вибратора, последний обладает рядом преимуществ по сравнению с известными вибраторами.