PL177503B1 - Generator drgań mechanicznych - Google Patents

Abstract

1 .Generator drgan mechanicznych, do maszyny lub osprzetu pracujacego ze wzmocnieniem rezonan- sowym, który zawiera przynajmniej jeden zespól mas oscylujacych w przeciwfazie, zamocowanych w uklad- zie sprezyn, które jednoczesnie utrzymuja te masy, przy czym sprezyny rezonansowe stanowia sprezyny srubowe, ponadto zawiera wbudowany wen wywazo- ny uklad napedowy, przy czym generator drgan jest podwieszony za pomoca elementów mocujacych, które sa polaczone ze sprezynami rezonansowymi wokól punktu ich srodka sprezystosci, znamienny tym, ze sprezyny rezonansowe (3) sa zamocowane w regulowa- nych elementach mocujacych (9,28), które sa polaczone trwale z podstawa lub podpora, przy czym stosunek dlugosci sprezyn rezonansowych (3) na odcinku od regulowanego elementu mocujacego (9, 28) mas os- cylujacych w przeciwfazie (4,16, 20) jest zmienny. F i g . 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest generator drgań mechanicznych.

Generatory drgań wykorzystuje się w wielu gałęziach przemysłu, tam gdzie zachodzi potrzeba uzyskania ściśle określonych, sterowanych drgań, na przykład w pracy rynien wibracyjnych, podajników wibracyjnych, przesiewaczy wibracyjnych itp.

Znany generator drgań jest konfigurowany jako silnik wibracyjny, to znaczy silnik elektryczny z odciążnikami mocowanymi na czopach wału, jako wibrator mechaniczny z osiami sprzężonymi ze sobą i posiadający odciążniki, w którym wspomniane osie napędzane są przy wykorzystaniu silników zewnętrznych, lub jako tak zwane wibratory elektromagnetyczne, gdzie elektromagnes tworzy zespół napędowy w układzie o częstotliwości drgań własnych.

Znany generator drgań mocowany jest na obiekcie lub maszynie, która ma być wprowadzona w drgania oscylacyjne. Z reguły maszyna jest połączona z podstawą za pośrednictwem sprężyn. Z dużymi konstrukcjami, szczególnie z większymi maszynami wibracyjnymi związane są niepożądane drgania, które są przenoszone przez układy mocujące maszynę do podstawy, co niekorzystnie wpływa na otoczenie i powoduje dodatkowe straty energii.

ΠΊ 503

W przypadku konstrukcji maszyn wibracyjnych opartych na układach o tak zwanej częstotliwości drgań własnych, możliwe jest w znacznym stopniu wyeliminowanie przenoszenia się niepożądanych drgań z maszyny na podstawę maszyny i jednocześnie znaczne zmniejszenie wymagań energetycznych w trakcie pracy. Dlatego podejmowane są próby zmierzające do opracowania generatora drgań oraz maszyny wibracyjnej, pracujących jako systemy o częstotliwości drgań własnych. Przedmiotowy wynalazek odnosi się również do systemów o częstotliwości drgań własnych.

Systemy z częstotłiwościądrgań własnych są konstruowane w taki sposób, że dwie masy są połączone za pomocą elementów sprężystych, podczas pracy ustawionych w przeciwfazie, dzięki czemu energia jest periodycznie przesyłana podczas przemieszczania się mas, ze ściśniętych sprężyn do ruchomych mas i z powrotem do ściskanych sprężyn. Korzystną cechą systemów o częstotliwości drgań własnych jest to, że wymaga się dostarczenia jedynie niewielkiej ilości energii w celu wymuszenia pierwszej oscylacji, której częstotliwość bliska jest częstotliwości rezonansowej . Ponadto wiadomo, że problemy związane z przenoszeniem drgań na podstawę można w istotny sposób ograniczyć, dzięki indywidualnemu sprężystemu umocowaniu każdej z mas oscylujących w przeciwfazie.

Sposób podtrzymywania częstotliwości drgań własnych maszyny jest znany z opisu patentowego nr DE 1 017 530. W przedstawionym tam znanym rozwiązaniu środki dwóch mas oscylujących w przeciwfazie leżą na tak zwanej linii ruchu, przy czym dwie pośredniczące sprężyny rezonansowe są zamocowane w taki sposób względem środka masy wypadkowej, że każda z mas wyznacza ruch postępowy względem podstawy. Ponadto utworzone jest sprężyste połączenie z podstawą, w postaci sprężyn mocujących, o stałych współczynnikach sprężystości, które sąproporcjonalne do odpowiadającej im masy.

Z opisu patentowego nr EP 512 261 znany jest kołowy podajnik z generatorem drgań o masach oscylujących w przeciwfazie, który umożliwia regulację współczynnika sprężystości dla całego układu sprężystego za pomocą pokrętła. Sprężyny są osadzone w mechaniźmie blokującym, który składa się z oprawki usytuowanej wzdłuż osi przechodzącej przez zwoje sprężyny, i wyposażonej na obu końcach w pokrętło do nastawiania całkowitej długości sprężyn. W ten sposób możliwa jest regulacja częstotliwości rezonansowej lub częstotliwości drgań własnych układu. Regulacja mechanizmu nie powoduje wystąpienia możliwej nierównowagi, związanej z obecnością ciężaru elementów ruchomych układu, tak więc unika się w ten sposób przenoszenia się energii drgań pochodzącej z tej nierównowagi na podstawę mocującą.

Z amerykańskiego opisu patentowego nr 3 291 289 jest znany przenośnik wibracyjny, w którym masy oscylujące w przeciwfazie stanowiąukład o częstotliwości drgań własnych i w którym masy oscylujące w przeciwfazie tworzą przenośnik. Wszystkie układy sprężyn tworzące część układu wibracyjnego są zbudowane z dwóch sprężyn umieszczonych szeregowo, leżących na wspólnej osi i sprzężonych ze sobąza pomocą środków podporowych. Punktem sprzęgnięcia musi być punkt środkowy sprężystości sprężyn. Przenoszenie się drgań na podstawę jest w ten sposób w znacznym stopniu wyeliminowane, zależnie od tego, jak blisko jest umieszczona podstawa względem środkowego punktu sprężystości sprężyn.

Przedmiotem wynalazku jest generator drgań mechanicznych do maszyny lub osprzętu pracującego ze wzmocnieniem rezonansowym, zawierający przynajmniej jeden zespół mas oscylujących w przeciwfazie, zamocowanych w układzie sprężyn, które jednocześnie utrzymująte masy, przy czym sprężyny rezonansowe stanowią sprężyny śrubowe. Ponadto generator zawiera wbudowany weń wyważony układ napędowy. Generator drgań jest podwieszony za pomocą elementów mocujących, które są połączone ze sprężynami rezonansowymi wokół punktu ich środka sprężystości. Generator tego rodzaju, według wynalazku charakteryzuje się tym, że sprężyny rezonansowe są zamocowane w regulowanych elementach mocujących, które są połączone trwale z podstawą lub podporą, przy czym stosunek długości sprężyn rezonansowych na odcinku od regulowanego elementu mocującego do mas oscylujących w przeciwfazie jest zmienny.

Korzystne jest, że przez każdy regulowany element mocujący przechodzi zwój sprężyny rezonansowej. Regulowany element mocujący zawiera giętki zacisk, korzystnie wykonany z gumy.

177 503

Każda z mas oscylujących w przeciwfazie jest połączona za pośrednictwem drążków łączących z wyważonym układem napędowym, który zawiera silnik elektryczny, na którego wale są osadzone mimośrody. Układ napędowy zawiera korzystnie przynajmniej jeden silnik pneumatyczny lub hydrauliczny, ewentualnie zawiera mechanizm napędu elektromagnetycznego.

W korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, generator jest zbudowany jako niezależny zespół wyważonego generatora drgań z elementami mocującymi wykonanymi w postaci belki, do której jest zamocowana rama stalowa dla zamocowania na maszynie lub ramie maszyny, oraz ze wspornikiem wibracyjnym dla połączenia z rynną podajnika, która stanowi co najmniej część jednej z mas oscylujących w przeciwfazie.

Dzięki wykonaniu generatora drgań według wynalazku, uzyskuje się w praktyczny sposób możliwość całkowitego wyeliminowania przenoszenia się drgań, a co za tym idzie również energii na podstawę. Sprężyny rezonansowe wykonane w kształcie śrubowych sprężyn zwojowych sąwykorzystywane zarównojako element podtrzymujący, jak równieżjako sprężyny rezonansowe dla mas oscylujących w przeciwfazie. Sprężyny śrubowe mogą być obrócone wokół swych osi w ten sposób, że można uwzględnić aktualną długość skoku oscylujących w przeciwfazie mas, aby uzyskać punkt całkowitej równowagi statycznej zwoju sprężyn (ze zwoju), który jest sprzężony z obudową i dzięki temu z podłogą lub podstawą, tak że nie przenosi się energii drgań na podłogę, czy podstawę.

Dzięki temu można w prosty sposób korygować drgania maszyny lub nastawiać częstotliwość drgań generatora w stosunku do maszyny, z którą jest on sprzężony, tak aby całkowicie uniknąć przenoszenia się drgań na podstawę lub obudowę maszyny.

Ponadto, jak stwierdzono w praktyce, w rozwiązaniu według wynalazku, straty sąmniejsze od strat powstających w znanych generatorach, czy maszynach. Rozwiązanie według wynalazku wykorzystuje mniejszy ciężar mas, a co za tym idzie mniejsze sąkoszty elementów oraz zmniejszony jest poziom hałasu, ponieważ ruchy mas sąharmoniczne, a więc unika się nieprzyjemnych tonów wyższych, takich jak ton narastający, który występuje w znanych rozwiązaniach. W wyniku tego występuje wiele zalet umożliwiających szersze stosowanie rozwiązania według wynalazku, niż dla znanych rozwiązań. Sam generator, jak również jego gniazdo wyjściowe lub obudowa są w całkowitym spoczynku. Generator może być również budowany na maszynach specjalnych., na przykład na pojazdach. W niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych maszyny z generatorem drgań według wynalazku, można do generatora wbudować wyważony układ napędowy.

Zwykle masy oscylujące w przeciwfazie, które są mocowane na sprężynach rezonansowych, są podtrzymywane wyłącznie przez sprężyny, tworząc jedyne sztywne połączenie z podstawą lub podpórkami, poprzez punkty mocowania sprężyn. W niektórych rodzajach maszyn dodatkowo wykorzystuje się w znany sposób łopatki naprowadzające lub im podobne, na przykład z rynny do podstawy, na końcu wypływowym rynny, w tak zwanym podajniku wibracyjnym, zapewniając w ten sposób oscylującym masom określony ruch postępowy.

W rozwiązaniu według wynalazku zmniejszono o połowę ilość sprężyn w porównaniu do znanych rozwiązań oraz zmniejszono ciężar, bez pogorszenia właściwości generatora. Ponadto wyeliminowano problemy związane z łączeniem ze sobą dwóch sprężyn, połączonych ze sobą szeregowo.

Uzyskane w rozwiązaniu według wynalazku zamocowanie tworzy odpowiednio sztywne połączenie z maszyną lub wyposażeniem, do którego mająprzenikać drgania, bez którego to podwieszenia uzyskuje się wzrost hałasu, straty lub inne niedogodności.

Wyważony generator drgań według wynalazku zawiera wbudowany wyważony układ napędowy, który stanowi prostą, solidną konstrukcję, nie obarczoną wadami występującymi w znanych układach. Ponadto możliwe jest uzyskanie znacznie większej długości skoku niż w znanych wibratorach. Konstrukcja według wynalazku jest szczególnie odpowiednia do pracy i regulacji za pośrednictwem przemienników częstotliwości, gdy wykorzystuje się standardowy silnik elektryczny, który umożliwia uzyskanie prostego sprzężenia z siecią zasilającą o częstotliwościach innych niż te, na jakie zaprojektowano silnik, ruchome generatory i tym podobne urządzenia.

177 503

Wyważony generator drgań według wynalazku może zostać wykonany jako całkowicie niezależny układ. Dzięki ternu uzyskuje się całkowicie nowy rodzaj generatora w postaci zwartego układu drgającego, który może być mocowany na wszystkich rodzajach maszyn wibracyjnych, takich jak podajniki, przenośniki, sita i tym podobne. Po zamocowaniu generatora drgań na odpowiednim osprzęcie lub maszynie do której ma zostać doprowadzona energia drgań, nastawia się sprężyny rezonansowe w ten sposób, aby maszyna pracowała w warunkach optymalnych, szczególnie mając na względzie wyeliminowanie przenoszenie się energii drgań na obudowę maszyny lub na podstawę.

Przedmiot wynalazku objaśnionyjest w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia generator drgań sprzężony z rynnąpodajnika, w przekroju poprzecznym, fig. 2 - generator drgań z fig. 1, ale bez osłony i bez rynny podajnika, w rzucie II-II z fig. 1, fig. 3 - generator drgań w widoku z góry, w rzucie III-III z fig. 1, częściowo w przekroju, fig. 4 - szczegół regulowanego zamocowania sprężyn zwojowych, w powiększeniu, fig. 5 - szczegół zamocowania jak na fig. 4, ale w rzucie V-V z fig. 4, fig. 6 - rynnę podajnika z lejem w częściowym przekroju oraz z generatorem drgań według wynalazku, a fig. 7 przedstawia drugi przykład wykonania regulowanego zamocowania sprężyn zwojowych, w powiększeniu.

Na figurach 1 do 3 przedstawiono wyważony generator drgań 1, który w przedstawionym przykładzie jest połączony z rynną podajnika 20, którą pokazano jedynie w części. Generator drgań 1 jest połączony z rynnąpodajnika 20 za pomocą sztywnego wspornika wibracyjnego 2 w taki sposób, że rynna podajnika 20, wspornik wibracyjny 2 oraz płyta 16 stanowią jednąz dwóch mas oscylujących w przeciwfazie, przy czym druga masa zawiera płytę podstawowa^ i ewentualnie dodatkowe płyty, mocowane do wspomnianej płyty podstawowej 4. Pomiędzy płytami 16 i 4 umieszczony jest zespół sprężyn rezonansowych 3. który w przedstawionym przykładzie zawiera cztery zwoje rezonansowe. Sprężyny rezonansowe 3 zamocowane sądopłyt 16oraz4 wznany sposób. W środkowym punkcie sprężystości sprężyn rezonansowych 3 są one zamocowane do sztywnej ramy stalowej 11 za pomocą regulowanych elementów mocujących, korzystnie wykonanych w postaci zacisków 9, które przedstawione są na fig. 4 i fig. 5. Sztywna rama stalowa 11 jest zamocowana do belki 10, przy czym całkowity ciężar generatora drgań 1 oraz rynny podajnika 20 jest podparty na tej belce 10.

Każda z dwóch mas oscylujących w przeciwfazie jest połączona za pośrednictwem oddzielnych drążków napędowych lub drążków łączących 6 z silnikiem napędowym, który w przedstawionym przykładzie jest silnikiem elektrycznym 8, który w osi wału posiada dwa mimośrody 7 ustawione pod kątem 180° względem siebie. Dwa drążki łączące 6 są trwale połączone z dwoma płytami 16, 4, za pomocą gumowych cylindrów 5.

Generator drgań umieszczony jest w metalowej obudowie 17, która obejmuje cały ten generator, ale posiada otwór na wspornik wibracyjny 2.

Wraz z uruchomieniem silnika elektrycznego 8, dwie masy oscylujące w przeciwfazie zostająprzemieszczone w układzie rezonansowym, który składa się z czterech sprężyn śrubowych. Jeżeli regulowane elementy mocujące w postaci zacisków 9 znajdują się dokładnie w punkcie równowagi statycznej sprężyn, to nie wystąpi przenoszenie energii drgań na belkę 10, a co za tym idzie i na podstawę maszyny, lecz cała energia zostanie przekazana dwóm masom oscylującym w przeciwfazie oraz sprężynom rezonansowym 3, co oznacza, że rynna podajnika 20 będzie pracowała zgodnie ze stawianymi jej wymogami.

Nastawianie zamocowania sprężyn rezonansowych 3 zostanie wyjaśnione z uwzględnieniem fig. 4 i fig. 5, które przedstawiają w powiększeniu przekrój poprzeczny regulowanych elementów mocujących w postaci zacisków 9 wykonanych z gumy lub innych materiałów giętkich, które są trwale zamocowane do ramy stalowej 11 za pomocą płyty 12 i śrub 13. Przez poluzowanie śrub 13 i ewentualnie również końcówki wspornika mocującego względem sprężyn rezonansowych 3, możliwe jest obracanie zwoju 15 sprężyny rezonansowej 3 wokół osi wzdłużnej 14, dopóki nie ustawi się punktu równowagi statycznej każdego ze zwojów 15 sprężyny, za pomocą zacisków 9. Gdy uzyska się takie położenie, śruby 13 zostają ponownie dokręcone, a generator gotowy jest do pracy.

177 503

Na figurze 6 przedstawiono drugi przykład wykonania konstrukcyjnego, w którym generator drgań 1 jest podwieszony pod lejem 21, z którego przenoszony materiał jest przekazywany do rynny podajnika 20. Generator jest przymocowany do belki 10, która z kolei jest podwieszona do specjalnego wspornika 22, który jest zamocowany obrotowo wokół punktu 23. Zrównoważony generator drgań 1 z rynnąpodajnika 20 jest zamocowany do leja w taki sposób, że nachylenie rynny podajnika 20 jest regulowane za pomocą elementu nastawczego 24.

Na figurze 7 przedstawiono drugi przykład wykonania regulowanego elementu mocującego, który wykonany jest w postaci obejmy 28, która obejmuje jeden ze zwojów 15 sprężyny rezonansowej 3. Obejma 28 przystosowana jest do ściśnięcia lub poluzowania za pomocą śruby 29, tak że sprężyna rezonansowa 3 po obróceniu wokół osi 14 zostaje dopasowana w taki sposób, że połączenie obejmy 28 ze zwojem 15 następuje w dokładnie określonym punkcie, w którym sprężyna znajduje się w położeniu równowagi statycznej. Obejma 28 umocowana jest na ramie maszyny 26, za pośrednictwem giętkiego łącznika 27. Taka konstrukcja umożliwia obejmie 28 określony skręt pod wpływem działania sprężyny rezonansowej 3. Ponadto przeciwdziała to występowaniu ewentualnych oscylacji, które mogłyby się przenieść na ramę maszyny 26.

Każda sprężyna rezonansowa 3 jest korzystnie na każdym końcu zaopatrzona w oczko środkowe 30, dla dołączenia mas oscylujących w przeciwfazie za pomocą śruby. Dzięki temu, w prosty sposób można zamocować sprężynę, tak aby przeciwdziała przemieszczeniu, co oznacza możliwość uzyskania większych amplitud oscylacji.

¹77503

177 503

F 6

177 503

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Generator drgań mechanicznych, do maszyny lub osprzętu pracującego ze wzmocnieniem rezonansowym, który zawiera przynajmniej jeden zespół mas oscylujących w przeciwfazie, zamocowanych w układzie sprężyn, które jednocześnie utrzymują te masy, przy czym sprężyny rezonansowe stanowią sprężyny śrubowe, ponadto zawiera wbudowany weń wyważony układ napędowy, przy czym generator drgań jest podwieszony za pomocą elementów mocujących, które sąpołączone ze sprężynami rezonansowymi wokół punktu ich środka sprężystości, znamienny tym, że sprężyny rezonansowe (3) są zamocowane w regulowanych elementach mocujących (9,28), które sąpołączone trwale z podstawąlub podporą, przy czym stosunek długości sprężyn rezonansowych (3) na odcinku od regulowanego elementu mocującego (9,28) mas oscylujących w przeciwfazie (4,16, 20) jest zmienny.
2. 2. Generator, według z astrz.. 1, znamienzy tym, że prym każpy regulowany element mocujący (9, 28) przechodzi zwój (15) sprężyny rezonansowej (3).
3. 3. Generator, według zastrz. 2, znamienny tym, że regulowany element mocujący (9,28) zawiera giętki zacisk, korzystnie wykonany z gumy'.
4. 4. Generator,· według eastt'e.. 1, znamienny tymi, że każda z mas oscylujących w przeciwfaz.ie (4,16, 20) jest połączona za pośrednictwem drążków łączących (6) z wyważonym układem napędowym, który zawiera silnik elektryczny (8), na którego wale sąosadzone mimośrody (7).
5. 5. Generator, według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z mas oscylujących w przeciwfazie (4,16, 20) jest połączona za pośrednictwem drążków łączących (6) z wyważonym układem napędowym, który zawiera przynajmniej jeden silnik pneumatyczny lub hydrauliczny.
6. 6. Generator, według zastrz. 1, znamienny tym, że każda z mas oscylujących w przeciwfazie (4,16, 20) jest połączona za pośrednictwem drążków łączących (6) z wyważonym układem napędowym, który zawiera mechanizm napędu elektromagnetycznego.
7. 7. Generator, według zastrz, 1, znamienny tym, że jest zbudowany jako niezależny zespół wyważonego generatora drgań (1) z elementami mocującymi wykonanymi w postaci belki (10) do której jest zamocowana rama stalowa (11), dla zamocowania na maszynie lub ramie maszyny, oraz ze wspornikiem wibracyjnym (2) dla połączenia z rynną podajnika (20), która stanowi co najmniej część jednej z mas oscylujących w preeciwfazie.