ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ
VIBRATION EXCITER

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано для возбуждения колебаний в вибрационных машинах.
Известно устройство для возбуждения колебаний (авт. св. СССР №93739, кл. B06B 1/16, от 24.09.1951), включающее полый корпус вибратора, внутренней поверхности которого придана цилиндрическая форма, закрытый с боковых сторон торцевыми крышками, в которых вмонтированы подшипники, служащие опорой коленчатого вала, вращающегося внутри корпуса вибратора и перекатывающего по внутренней поверхности корпуса тяжелый цилиндр (каток) с неуравновешенной массой.
Недостатком известного устройства является постоянное расстояние, а именно радиус от входящего в торцевые крышки коленчатого вала до перекатываемого по внутренней поверхности корпуса в процессе вращения цилиндра.
Известно также устройство для возбуждения колебаний (авт. св. СССР 1681979 A1, кл. B06B 1/16, от 02.03.1988), являющееся прототипом заявляемого технического решения. Устройство содержит корпус, внутри которого расположено ведущее звено вал-ротор со смещением от центра корпуса. В радиальном пазе ротора помещен бегунок с возможностью свободного перемещения по пазу. Для достижения максимальной мощности d=0,6D, e≤0,125D, где d - диаметр бегунка, D - диаметр корпуса, e - смещение оси ротора от центра корпуса.
Однако устройство вала-ротора с размещенным в пазе массивным бегунком не позволяет увеличить размеры симметрично расположенных относительно оси вращения вала-ротора сегментов, передающих крутящий момент на другой конец вала ротора. Устройство-прототип с целью повышения его мощности, при сохранении заявленных соотношений диаметров бегунка к корпусу, и расстояния смещения оси ротора от центра корпуса к диаметру корпуса, увеличивают по длине, при этом симметрично расположенные относительно оси вращения вала-ротора сегменты не представляется возможным увеличить по площади сечения. Воздействие, передаваемое извне приводом для возбуждения движения бегунка, осуществляется приложением крутящего момента к валу-ротору, под воздействием которого происходит скручивание сегментов, образующих паз, расположенный на роторе. Незначительное изменение формы сегментов вала ротора от их скручивания прикладываемым внешним воздействием крутящего момента к одной стороне приводит к нарушению параллельности радиальных пазов, передающих крутящий момент на бегунок от вала-ротора. Нарушение параллельности пазов, расположенных относительно оси вращения по разные стороны вала-ротора, приводит в целом к изменению формы пространства между пазами вала-ротора, что является причиной заклинивания бегунка, лишая его возможности контактировать всей рабочей внешней цилиндрической поверхностью с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса, и, как следствие, снижению мощности устройства, с дальнейшим разрушением его элементов, контактирующих в области заклинивая бегунка.
Недостатком этого технического решения является низкая надежность конструкции при достижении максимальной мощности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение надежности конструкции, за счет изменения количества сегментов до одного на вале-роторе с ассиметричным расположением относительно его оси вращения, смещенной от центра корпуса.
max
min
Для решения поставленной задачи в известном вибровозбудителе, содержащем ведущее звено вал-ротор, расположенное со смещением от центра корпуса, в радиальном пазу помещен бегунок с возможностью свободного перемещения по пазу. Внутри корпуса расположено ведущее звено с сегментным выступом и установленный бегунок с возможностью перемещения вдоль хорды сегментного выступа и с возможностью взаимодействия с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса. Изменение расстояний центра масс бегунка от оси ведущего звена сопровождается изменением кинетической энергии от T до T и обратно.
Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что ведущее звено представляет вал-ротор, имеющий радиальный открытый паз, образующий на валу сегментный выступ, по хорде которого свободно перемещается бегунок, находящийся во взаимодействии с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса.
Наличие признака «ведущее звено с сегментным выступом, ось вращения которого смещена относительно оси корпуса, и установленный с возможностью перемещения вдоль хорды сегментного выступа и с возможностью взаимодействия с внутренней цилиндрической поверхностью корпуса бегунок» позволяет увеличить площадь сечения вала ротора в радиальном открытом пазе. Это достигается путем выполнения вала ротора в нормальном сечении радиального паза как одного сегментного выступа высота которого равна сумме высот двух сегментов вала ротора в нормальной плоскости прототипа.
Заявляемый вибровозбудитель поясняется чертежами.
На фиг. 1 - вид спереди, фиг. 2 - вид слева, фиг. 3 - разрез по сечению A-A и фиг. 4 - аксонометрия, на фиг. 5 - представлен вибровозбудитель в разобранном виде (разнесенный вид устройства), на фиг. 6 - представлен вибровозбудитель в разобранном виде (разнесенный вид устройства) с вынесенным увеличенным изображением в сборе ведущего звена и бегунка, на фиг. 7 - представлен вибратор в разобранном виде (разнесенный вид устройства) с вынесенным увеличенным изображением ведущего звена и бегунка, на фиг. 8 - представлен разрез вибровозбудителя, на котором штриховыми линиями показаны невидимые части ведущего звена и бегунка, находящиеся в непосредственном контакте при вращении ведущего звена против часовой стрелки вокруг своей оси.
1 - корпус вибровозбудителя, внутри которого расположено ведущее звено, вал-ротор, со смещением от центра корпуса;
2 - ведущее звено, вал-ротор, ось вращения которого смещена относительно центра корпуса, а его шейки опираются на подшипниковые узлы боковых крышек, прикрепляемых к корпусу;
3 - бегунок, свободно перемещающийся по сегментному пазу вала-ротора и перекатывающийся по внутренней поверхности корпуса;
4 - сегментные выступы, расположенные на валу-роторе, являющиеся опорой, по которой свободно перемещается бегунок;
5 - цилиндрические выступы, расположенные на бегунке, служащие для свободного перемещения по сегментным выступам вала-ротора;
6 - плоскости краев бегунка, опирающиеся на плоскости ведущего звена, удерживающие бегунок от осевого смещения;
7 - плоскости боковых поверхностей вала-ротора, удерживающие бегунок от осевого смещения;
8 - сегмент ведущего звена, вала-ротора, удерживающий расположенные по разные стороны открытого паза сегментные выступы от скручивания под действием прикладываемого извне крутящего момента;
9 - боковые крышки, с подшипниковыми узлами, оси вращения которых смещены относительно оси корпуса.
Вибровозбудитель работает следующим образом.
max
min
Возбуждение механических колебаний происходит от преобразования энергии, передаваемой в виде крутящего момента от внешнего источника на вал ведущего звена 2. Вращаясь, ведущее звено 2 хордами сегментных выступов 4 воздействует на цилиндрические выступы 5 бегунка 3, который при этом находится во взаимодействии с внутренней поверхностью корпуса 1. Под действием крутящего момента силы внешнего источника на вал ведущего звена 2, передаваемого на бегунок 3, находящийся в контакте с цилиндрической поверхностью корпуса 1, бегунок 3 начинает обкатываться по цилиндрической поверхности корпуса 1. При постоянной угловой скорости вращения ведущего звена 2 под действием центробежной силы бегунок 3 прижимается к внутренней поверхности корпуса 1, одновременно перемещаясь цилиндрическими выступами 5 бегунка 3 по хорде сегментного выступа 4. Изменение расстояния от центра бегунка 3 и центра масс сегментного выступа 8 до оси ведущего звена 2 при вращательном движении бегунка 3 сопровождается изменением кинетической энергии в целом бегунка 3 и сегментного выступа 8 от T до T и обратно, передаваемой на корпус 1 для поддержания его колебаний.
Предложенная конструкция вибровозбудителя позволяет при использовании на режимах максимальной мощности обеспечить надежность устройства.