ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ

Полезная модель относится к вибрационной технике и может быть использована для выполнения различных технологических операций с использованием вибраций.
Известен электромагнитный вибровозбудитель [а.с. 1597233 СССР, МКл. В06В 1/04. Электромагнитный вибровозбудитель // С.Р. Джагаев, Р.Г. Джагаев. - № 4418547/24-10; заявл. 12.02.88; опубл. 07.10.90, бюл. № 37. - 2 с.], состоящий из размещенного в корпусе электромагнита и якоря, жестко связанного с ярмом, соединенным с корпусом двумя витыми цилиндрическими пружинами, две плоские рессоры и опорный элемент, размещенный по центру ярма со стороны, противоположной электромагниту, причем один край каждой рессоры закреплен относительно  корпуса, а другой касается каждого элемента.
К недостаткам известного технического решения электромагнитного возбудителя следует отнести сложность конструкции, высокий уровень шума, возникающего при соударении крайних витков пружин и вызывающий рассеяние энергии, а также малая амплитуда относительных колебаний якорной и статорной частей вибровозбудителя.
Известен электромагнитный вибровозбудитель [а.с. 622722 СССР, МКл. В56G27/18. Электромагнитный вибровозбудитель// А.А. Борщевский, И.И. Быховский, А.У. Кочиев, С.И. Лукомский. - № 1170206/29-33; заявл. 05.06.71; опубл. 19.07.78, бюл. № 33. - 3 с.], содержащий якорь с электромагнитом и корпус статора с ярмом, соединенный системой упругих элементов, состоящих из пружин растяжения-сжатия, каждая из которых выполнена в виде цилиндрической втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь электромагнита и корпус статора.
В известном электромагнитном вибровозбудителе частично решены задачи снижения шума и рассеяния энергии, однако не решены задачи упрощения конструкции и увеличения амплитуды относительных колебаний якорной и статорной частей вибровозбудителя.
Сложность конструкций электромагнитных вибровозбудителей обусловлена сложностью их колебательных систем, которые состоят из двух одинаковых и разнесенных колебательных систем, объединенных в одну общую систему.
Также следует отметить, что замена винтовых пружин растяжения-сжатия на пружины в виде цилиндрической втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, только частично решает вопрос уменьшения их поддатливости в поперечном относительно оси направлении. Любые отклонения в согласованности колебаний вдоль осей пружин будут вызывать дополнительное рассеяние энергии при их движении и приводить к снижению амплитуды резонансных колебаний.
Наиболее близким по технической сущности предлагаемому изобретению является электромагнитный вибровозбудитель [Патент РФ 2356645, МКл. В06В 1/04. Электромагнитный вибровозбудитель // А.И. Костюк. - 2006103966/28; заявл. 10.02.2006; опубл. 27.052009, бюл. № 15. - 7 с.], содержащий электромагнит, якорь и корпус статора, соединенные упругой системой, включающей пружину растяжения-сжатия, которая выполнена в виде втулки, прорезанной в средней части сквозным винтовым пазом, причем паз выполнен так, что прорезь не доходит до торцов втулки, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, к которым прикреплены якорь и корпус статора, причем упругая система выполнена на одной пружине растяжения-сжатия, электромагнит выполнен в виде соленоида, внутренний сердечник которого выполнен подвижным, соленоид прикреплен к корпусу статора и размещен внутри пружины растяжения-сжатия, внутренний сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину , оптимальное значение которой определяется экспериментально, при этом к якорю присоединен регулировочный груз, а соленоид, внутренний сердечник и пружина растяжения-сжатия выполнены с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора, пружина растяжения-сжатия может иметь как цилиндрическую, так и фасонную форму.
Данное техническое решение принимается в качестве прототипа.
В прототипе решена задача упрощения конструкции электромагнитного возбудителя и увеличения амплитуды относительных колебаний якоря и корпуса статора.
К недостаткам известного технического решения следует отнести рассеяние энергии и уменьшение амплитуды резонансных колебаний.
Колебания упругой системы только вдоль оси пружины будут происходить при строгом осесимметричном расположении подвижного внутреннего сердечника соленоидного электромагнита и пружины растяжения-сжатия, обладающей податливостью не только вдоль своей оси, но и в поперечном направлении.
Наличие технологического зазора в местах сопряжения поступательно движущегося внутреннего сердечника и охватывающей его внутренней полостью соленоидного электромагнита вследствие неточности механической сборки и возникающей несимметрии магнитого поля при движении будет приводить к появлению силы одностроннего магнитного притяжения, сопоставимой по величине с движущей электромагнитной силой.
Учитывая поддатливость пружины в поперечном относительно ее оси направлении и жесткую связь якоря с пружиной и внутренним сердечником, это приведет к нежелательным колебаниям упругой системы в поперечном относительно оси пружины направлении и, следовательно, рассеянию энергии, а также снижению амплитуды резонансных колебаний.
Задачей (техническим результатом) заявленной полезной модели является уменьшение рассеяния энергии электромагнитного вибровозбудителя и увеличение амплитуды резонансных колебаний.
Технический результат достигается тем, что электромагнинтный вибровозбудитель, содержащий электромагнит, якорь с присоединенным к нему регулировочным грузом и корпус статора, соединенные упругой системой, выполненной на одной пружине растяжения-сжатия цидиндрической или фасонной формы, образуя по краям нерабочие витки-фланцы, электромагнит выполнен в виде соленоида, внутренний сердечник которого является подвижным, соленоид прикреплен к корпусу статора и размещен внутри пружины растяжения-сжатия, внутренний сердечник соленоида прикреплен к якорю и предварительно введен в соленоид на величину  с возможностью колебаний якоря относительно корпуса статора, при этом внутренний сердечник выполнен с центральным отверстием, внутри этого отверстия по скользящей посадке установлена направляющая втулка, выполненная из немагнитного материала и одним концом неподвижно закреплена относительно корпуса статора.
Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новые технические результаты: уменьшить рассеяние энергии электромагнитного вибровозбудителя и увеличить амплитуду резонансных колебаний за счет выполнения внутреннего сердечника с центральным по всей длине отверстием и установкой внутри этого отверстия по скользящей посадке немагнитной направляющей втулки, неподвижно закрепленной относительно корпуса статора.
Благодаря такому решению за счет выравнивания осевой симметрии магнитного поля в объеме, занятом технологическим зазором, действие сил одностороннего магнитного притяжения может быть сведено к минимуму. Вследствие этого колебания упругой системы и внутреннего сердечника будут возникать строго вдоль оси пружины растяжения-сжатия.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан продольный разрез электромагнитного вибровозбудителя.
Электромагнитный вибровозбудитель содержит электромагнит, выполненный в виде соленоида 1, якорь 2, корпус статора 3, пружину растяжения-сжатия 4 с витками-фланцами 5, внутренний сердечник 6, направляющую втулку 7, регулировочный груз 8.
Соленоид 1 неподвижно закреплен в корпусе статора 3 и размещен внутри пружины растяжения-сжатия 4. Витки-фланцы 5 пружины растяжения-сжатия 4 неподвижно связаны с якорем 2 и корпусом статором 3. Внутренний сердечник 6 соленоида 1 неподвижно прикреплен к якорю 2 и предварительно введен во внутреннюю полость соленоида на величину . К якорю 2 прикреплен регулировочный груз 8. Внутренний сердечник 6 выполнен с центральным отверстием, внутри которого по скользящей посадке установлена направляющая втулка 7, один конец которой неподвижно закреплен относительно корпуса статора 3.
Электромагнитный вибровозбудитель работает следующим образом.
При протекании по катушке электромагнита соленоида 1 переменного или пульсирующего тока возбуждается магнитное поле, которое взаимодействует с подвижным внутренним сердечником 6. Магнитное поле приводит к созданию пульсирующей электромагнитной силы, действующей на внутренний сердечник 6 и втягивающий его в соленоид 1 в направлении корпуса статора 3. Возникающая сила притягивает якорь 2 и корпус 3 один к другому, деформируя пружину растяжения-сжатия 4. В момент времени, когда ток и электромагнитная сила равны нулю, пружина растяжения-сжатия 4 возвращается в исходное состояние и отбрасывает друг от друга якорь 2 и корпус статора 3.
Для согласования характеристик электромагнитной силы, действующей на внутренний сердечник 6 и силы, противодействия пружины растяжения-сжатия 4, величину , на которую внутренний сердечник предварительно вводят в соленоид 1, подбирают экспериментально.
Настройка колебательной системы на резонанс выполняется после присоединения корпуса статора 3 к рабочему органу вибрационной машины путем подбора регулировочного груза 8.
Частота колебаний электромагнитного вибровозбудителя определяется частотой тока, протекающего по катушке соленоида 1. Собственная частота колебаний корпуса 3 и якоря 2 делается примерно равной частоте тока с помощью подбора масс и коэффициента жесткости пружины растяжения-сжатия 4.
За счет этого достигается максимальная амплитуда резонансных колебаний.
Выполнение направляющей втулки 7 из немагнитного материала исключает шунтирование магнитного потока, замыкающегося через внутренний сердечник 6, и их магнитное взаимодействие. Также движение внутреннего сердечника 6 по немагнитной направляющей 7, закрепленной одним концом относительно корпуса статора 3, и находящейся с сердечником на одной оси, устраняет действие силы одностороннего магнитного притяжения, направленной в поперечном относительно движущей электромагнитной силы направлении, что происходит за счет выравнивания осевой симметрии магнитного поля в объеме, занятом технологическим зазором.
Следовательно, колебания упругой системы будут возникать строго вдоль оси пружины растяжения-сжатия.
Таким образом, предложенное решение позволяет уменьшить рассеяние энергии в электромагнитном вибровозбудителе и увеличить амплитуду резонансных колебаний.