Вибрационная установка

(5 Е овского политехни Ярошевичьство СССР/06, 1971.СТАНОВ КАбыть использованоительных материаьной,металлургиченой, химической и ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАГЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИСАНИЕ ИЗОБ РСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Луцкий филиал Львческого института(57) Изобретение можетпри производстве стролов, в горно-обогатителской, машиностроитель Изобретение относится к вибрационной технике. и может быть. использовано впроизводстве строительных материалов, вгорно-обогатительной, металлургической,машиностроительной, химической и другихотраслях промышленности для размола,тонкого измельчения, а также для поверхностной обработки различных деталей.Цель изобретения - повышение производительности путем получения устойчивыхкруговых поступательных колебаний с по: мощью явления самосинхронизации,На фиг,1 схематично изображена предлагаемая вибрационная установка; на фиг,2- разрез А - А на фиг,1,Вибрационная установка содержит рабочий орган 1, который при помощи упругихэлементов 2 установлен на неподвижномосновании. Роторы 3 вибраторов 4 приводятся во вращение одинаковыми асинхронными электродвигателями 5 черезэластичные муфты 6, Вибрационная установка работает следующим образом. Привключении электродвигателей 5 вибраторы4 приводятся во вращательное движение. других отраслях промышленности в установках для размола, тонкого измельчейия или поверхностной обработки различных деталей. Вибрационная установка позволяет получить устойчивые круговые поступательные колебания с помощью. явления самосинхронизации без применения дополнительных "непроизводительных" масс и без кинематических связей между вибраторами. Для этого вибраторы смещены на расстояние в вертикальной плоскости оппозитно от центра масс колеблющихся частей установки, 2 ил,Вращаясь, вибраторы 4 генерируют вращающуюся центробежную силу, в результате чего, рабочий орган 1 установки совершает колебательные движения, и происходит обработкаБлагодаря тому, что данная дина мическая схема установки обеспечивает выполнение условия самосинхронизации, рабочий орган 1 совершает устойчивые круговые поступательные колебания.Двухвибраторная динамическая схема представляет собой одну из самых простых и в то же время перспективных и распространенных схем вибрационных установок. Однако, в связи с конструктивными особен- С ностями установки (центрально расположенный пустотелый рабочий орган), часто удовлетворение условия синфазного вращения вибраторов МГ 2/2 (г - расстояние вибраторов от центра масс колебающихся частей) вызывает значительные затруднения. Поэтому из-за проблемы синхронизации вибраторов, такие установки не нашли широкого применения в промышленности, Решение данной проблемы с помощью принудительной синхронизации неэффективнои находит все более ограниченное применение, Кинематическая принудительная синхронизация посредством механических передач обладает рядом известных сущест. венных недостатков, Главным из них является значительный шум и быстрый износ.сопровождающий работу зубчатой или цепной передачи, вследствие наличия знакопеременных пульсирующиу вибрационных нагрузок. Кроме того, указанный способ синхронизации не может быть целесообразно применен во многих практическй важных случаях, например, при значительных расстояниях между вибраторами, Явление самосинхронизации механических вибраторов позволяет устранять указанные недостатки, Равенство или кратность средних угловых скоростей и наличие определенных фазовых соотношений при вращении рото:, ров вибровозбудителей осуществляется, в этом случае, за счет колебания тел, на.которых установлены роторы, т,е, в силу внутренних свойств самой колебательной системы,Известно, что для большинства такихвибрационных установок отношение Мгг/ принимает значение Мг= 1.8 (1). Поэтому для обеспечения устойчивости круговых поступательных колебаний и размещают в центральной части дополнительный "непроизводительный" груз,массой до 300 от массы колебающихся частей установки, Такое увеличение массы установки влечет за собой дополнительный расход энергии, который для больших промышленных установок может достигать значительных величин. В результате теоретических исследований установлено, что обеспечение устойчивости требуемого режима синфазного вращения двух вибраторов, установленных по бокам рабочего органа можно добиться путем смещения их на определенное расстояние и в вертикальной плоскости в разных направлениях от центра масс колеблющихся частей, Покажем это, При этом, необходимо отметить,что данный вывод справедлив только для двухвибраторных вибрационных установок. Так; для установки с четырьмя вибраторами, независимо от их расположения отноСительно центра масс, устойчивым может быть лишь противофазное вращение вибраторов, Обеспечение синфазного движения вибраторов возможно лишь с помощью принудительной синхронизации, Более того, для четырехвибраторной динамической схемы, смещение возбудителей по вертикали в разных направлениях относительно центра масс приведет к существенному дополни тельному нагружению кинематических передач,Уравнения движения рабочей камерыустановки имеют вид5 Мх = Е(соз(в 1+ а 1 ) + соз ( в т + аг),(3) Приравнивая нулю производную потенциальной функции приходим к следующему основному уравнению для определения разности фаз в возможных синхронных движе ниях(4) зпа=О Это уравнение имеет два существенно различных решения55 а =- аг - а 1=0, аф= аг - а 1 =л(5) первое из которых соответствует синфазному движению вибраторов, а второе - противофазному. При выполнении условия Здесь х, у, р- обобщенные координатысистемы, соответствующие смещению рабочей камеры по осям координат и ее повороту относительно центра масс; Е = а евг - амп литуда возмущающей силы, развиваемойкаждым вибратором; а 1 и аг - постоянные начальные фазы вращения вибраторов; в- угловая скорость синхронного вращения вибраторов; и - расстояние от оси вибрато ра до центра масс. в вертикальной плоскости.Для составления основных уравнений,воспользуемся интегральным критерием устойчивости; Поскольку, парциальные скоро сти .возбудителей предполагаютсяодинаковыми и положительными, то роль потенциальной функции, в данном случае, будет играть среднее значение функции Лагранжа вспомогательного тела, равное, 35 ввиду предположения в данных задачах омягкости упругих опор, просто среднему значению кинематической энергии этого телаг л/в40 О = в/2 гг,/ ( М (х +9 ) + Ргбт =0(8) Еще одной иэ причин, по которой существующие двухвибраторные вибрационные установки не получили широкого распространения, является рассогласование фаэ З вращения вибраторов, т,е. отличие сдвига фаз а = а 1 - а;,7 от нуля. Вследствие указанного сдвига фаз, появляется "разрывная" составляющая возбуждающей силы, что приводит к снижению долговечности уста-новки и может быть причиной разрушения рабочего органа. В результате погрешности изготовления установки и, особенно, йаличия "присоединенной массы" загрузки, в существующих установках в действительно сти оси вращения вибраторов не лежат с центром масс.на одной прямой, Они находятся одновременно или киже или выше центра масс. Потенциальная функция для данного случая будет иметь вид О = (2 2 МйР х соз(а 1 - а 2)+ММ 5где - . мотей вибраМ - мционной у функция О приР= а 2 - а 1 = 0 имеет минимум, и поэтому, в соответствии с интегральным критерием устойчивости, синфазное движение является устойчивым, Таким образом, имеем "смягчение" условия устойчивости, Учитывая результаты эксперимен. тальных исследований и то, что такие вибрационные установки эксплуатируются при амплитуде колебаний до 5-9 мм (возможное смещение центра масс), а также, что чрезмерное увеличение величины Ь может привести к наложению нэ круговые поступательные колебания поворотных колебаний, необходимо обеспечить выполнение соотношения откуда с учетом (1) получаем Иэ соотношения (9) вытекает отличие о нуля сдвига фаэ вращения вибрэторов, а и (10) ухудшение условия их самосинхрониза ция, в случае расположения вибраторов ввертикальной плоскости по одну сторону отцентра тяжести,Таким образом, основными причинами,5 по которым вибрэционные установки с самосинхронизирующими вибраторами неполучили распространения, являются трудности обеспечения устойчивости синфазного режима вращения.вибрэторов и,10 особенно, существование угла рассогласования фэз их вращения.В предлагаемой вибрационной установке ни погрешности изготовления, ни наличие загрузки не может существенно15 повлиять на условие самосинхрониэации иугол сдвига фаз.Преимуществами предлагаемой вибрационной установки являются: меньшийудельный расход энергии, возможность со 20 здания установок с большим объемом рабочей камеры, и, соответственно, с большейпроизводительностью; отсутствие конструктивных ограничений,связанных с необходимостью размещения дополнительного25 груза и воэможность создания одноконтейнерных установок,Данное техническое решение позволяет получать устойчивые круговые поступательные колебания рабочего органаО вибрационной установки с помощью явления сэмосинхрониэации. Что, в свою очередь, позволит отказаться от вибрационныхустановок с дополнительным мнепроизводительным" грузом и от использования5 установок с принудительной синхронизацией. В результате, данное техническое решение позволит создавать вибрационныеустановки с меньшим удельным расходомэнергии и большей производительностью, а0 также повысить надежность и долговечность установок,Формула изобретения Вибрационная установка, содержащая 5 упруго смонтированный на виброплатформе рабочий контейнер с двумя вибраторами, расположенными по сторонам контейнера, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения производительности, вибраторы установлены со смещением в вертикальной плоскости контейнера оппозитно от центра масс, колеблющихся частей установки, причем величинусмещения выбирают по формуле Ь -(0,09-0,71) ъ РМ,нт инерции колеблющихся часанной установки;са колеблющихся частей вибраановки,1798130 ектор Н.Слободяни ктор оизводсгвенно-издательский комбинат "Патенг", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Составитель Э,Куже Техред М.Моргентал каз 740 Тираж Под ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и 113035, Москва, Ж, Раугвская наб.сное ткрытиям при Г /5