RU2015748C1

RU2015748C1 - Planetary vibration exciter

Info

Publication number: RU2015748C1
Authority: RU
Inventors: А.Б. Ермилов; М.В. Дудкин
Original assignee: Ермилов Александр Борисович
Priority date: 1991-05-29
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1994-07-15

Abstract

FIELD: vibration facilities. SUBSTANCE: planetary vibration exciter has housing with non-round, for instance, elliptical race. Carrier 2 is installed with displacement relative to center of curvature of race 1 equal to value of eccentrically, is provided with radial fork 3 and is rigidly coupled with drive shaft 4. Vibration exciter has sprocket 12 of chain drive 14 rigidly mounted on intermediate axle and sprocket 17 rigidly secured on axle of rotor 6 and coupled with sprocket 13. Weight is made in form of gear 10 installed for rotation on axle 11 and idler gear 12 secured on intermediate axle and installed for free rotation on pendulum. Idler gear is kinematically coupled with gear 10. EFFECT: enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к планетарным вибровозбудителям. The invention relates to planetary vibration exciters.

Известна конструкция планетарного вибровозбудителя, содержащего беговую дорожку и инерционный бегунок, ось вращения которого размещена внутри радиального паза водила, установленного с эксцентриситетом относительно центра кривизны беговой дорожки. Бегунок перемещается по беговой дорожке с переменным радиусом относительно оси вращения водила, вследствие чего на него оказывают совместное действие центробежные и кориолисовы силы, что увеличивает вынуждающую силу вибровозбудителя. A known design of a planetary vibration exciter containing a treadmill and an inertial runner, the axis of rotation of which is located inside the radial groove of the carrier, installed with eccentricity relative to the center of curvature of the treadmill. The runner moves along the treadmill with a variable radius relative to the axis of rotation of the carrier, as a result of which centrifugal and Coriolis forces exert a joint effect on it, which increases the driving force of the vibration exciter.

Недостаток известного устройства состоит в том, что действие на бегунок кориолисовых сил приводит к спонтанному возникновению крутящего момента бегунка, который заставляет его пробуксовывать при увеличении радиуса траектории движения по беговой дорожке и идти юзом при уменьшении этого радиуса. В результате сопротивление качению бегунка переходит в сопротивление его скольжению по беговой дорожке, что повышает примерно на порядок энергоемкость привода вибровозбудителя, приводит к перегреву бегунка и, в большинстве случаев, к срыву колебаний. A disadvantage of the known device is that the action of the Coriolis forces on the runner leads to spontaneous occurrence of the torque of the runner, which causes it to slip with an increase in the radius of the trajectory along the treadmill and use it with a decrease in this radius. As a result, the rolling resistance of the runner turns into its sliding resistance along the treadmill, which increases the energy intensity of the vibration exciter drive by approximately an order of magnitude, leads to overheating of the runner and, in most cases, to the breakdown of vibrations.

Прототипом изобретения является планетарный вибровозбудитель, содержащий корпус с беговой дорожкой, взаимодействующий с ней бегунок, подвижно соединенное с ним, и установленное со смещением относительно центра кривизны беговой дорожки поводковое водило и маятник, выполненный в виде шарнирно закрепленной на оси вращения бегунка штанги с расположенным на ее конце грузом, размещенным снаружи беговой дорожки. Установка груза на маятнике позволяет уменьшить собственную инерционную массу и радиус траектории движения бегунка без снижения вынуждающей силы вибровозбудителя, что уменьшает действующий на бегунок спонтанный крутящий момент кориолисовых сил и вероятность его проскальзывания по беговой дорожке. Одновременно действующие на груз маятника центробежная и кориолисова силы прижимают бегунок к поверхности беговой дорожки, также уменьшая тем самым его проскальзывание. A prototype of the invention is a planetary vibration exciter, comprising a housing with a treadmill, a runner interacting with it, movably connected to it, and a carrier and a pendulum mounted with an offset relative to the center of curvature of the treadmill, made in the form of a rod pivotally mounted on the axis of rotation with a rod located on it end weight placed outside the treadmill. The installation of the load on the pendulum makes it possible to reduce the inertial mass and the radius of the trajectory of the runner without reducing the driving force of the vibration exciter, which reduces the spontaneous torque of the Coriolis forces acting on the runner and the likelihood of it slipping along the treadmill. At the same time, the centrifugal and Coriolis forces acting on the load of the pendulum press the runner to the surface of the treadmill, thereby reducing its slippage.

Недостаток прототипа состоит в том, что маятниковое устройство противоскольжения не исключает полностью вероятность проскальзывания инерционного бегунка, особенно с увеличением частоты вращения водила до 10000-12000 об/мин и более, от квадрата которой зависит величина вынуждающей силы вибровозбудителя. Причина этого состоит в том, что уменьшение собственной массы и радиуса вращения бегунка ограничено пропорциональным ростом его собственной угловой скорости вращения при неизменной угловой скорости водила, а рост собственной угловой скорости бегунка резко увеличивает тепловые потери энергии привода даже при незначительной длине пути проскальзывания бегунка по беговой дорожке. Разрешение данного технического противоречия может быть обеспечено дополнительным воздействием на бегунок внешнего крутящего момента со стороны маятникового груза, который компенсирует спонтанный крутящий момент бегунка от действия на него кориолисовых сил. The disadvantage of the prototype is that the pendulum anti-skid device does not completely exclude the possibility of slipping of the inertial runner, especially with an increase in the carrier speed to 10,000-12,000 rpm or more, the value of the driving force of the vibration exciter depends on its square. The reason for this is that the decrease in the runner’s own mass and radius of rotation is limited by the proportional increase in its own angular rotation speed at a constant angular velocity of the carrier, and the increase in the runner’s own angular velocity sharply increases the heat loss of the drive’s energy even with an insignificant length of the runner’s slip path along the treadmill . The resolution of this technical contradiction can be ensured by the additional impact on the runner of external torque from the side of the pendulum load, which compensates for the spontaneous torque of the runner from the action of Coriolis forces on it.

Целью изобретения является повышение эффективности вибровозбудителя. The aim of the invention is to increase the efficiency of the vibration exciter.

Для этого груз выполнен в виде шестерни, установленной на оси с возможностью вращения, и кинематически связанной с ней паразитной шестерней, закрепленной на промежуточной оси, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике, а вибровозбудитель снабжен установленной жестко на промежуточной оси звездочкой цепной передачи и связанной с ней другой звездочкой, жестко закрепленной на оси бегунка. For this, the load is made in the form of a gear mounted on the axis with the possibility of rotation, and a spurious gear kinematically connected with it, mounted on the intermediate axis, mounted with the possibility of free rotation on the pendulum, and the vibration exciter is equipped with a chain sprocket mounted rigidly on the intermediate axis and connected with her another asterisk, rigidly fixed to the axis of the slider.

На фиг. 1 схематично показан планетарный вибровозбудитель в радиальной плоскости вращения водила; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a planetary vibration exciter in the radial plane of rotation of the carrier; in FIG. 2 is a section AA in FIG. 1.

Планетарный вибровозбудитель содержит корпус с беговой дорожкой 1 некруглой, например, эллиптической формы. Поводковое водило 2 установлено со смещением на величину эксцентриситета e относительно центра кривизны беговой дорожки 1, снабжено радиальной вилкой 3 и жестко связано с приводным валом 4. Внутри вилки 3 размещена ось 5 инерционного бегунка 6, установленного на внутренней поверхности беговой дорожки 1. На оси 5 бегунка 6 при помощи шарнира 7 закреплен маятник, выполненный в виде штанги 8 с грузом 9 на конце, размещенным снаружи беговой дорожки 1. Часть груза 9 выполнена в виде шестерни 10, установленной на оси 11 с возможностью вращения и кинематически связанной с паразитной шестерней 12, которая жестко соединена со звездочкой 13 цепной передачи 14 и закреплена на промежуточной оси 15, установленной с возможностью свободного вращения на маятнике в подшипнике 16. Другая звездочка 17 цепной передачи 14 жестко закреплена на оси 5 инерционного бегунка 6. The planetary vibration exciter contains a housing with a treadmill 1 non-circular, for example, elliptical in shape. The lead carrier 2 is installed with an eccentricity offset e relative to the center of curvature of the treadmill 1, is equipped with a radial fork 3 and is rigidly connected to the drive shaft 4. Inside the fork 3 there is an axis 5 of the inertial runner 6 mounted on the inner surface of the treadmill 1. On axis 5 the slider 6 is secured by a hinge 7 with a pendulum made in the form of a rod 8 with a load 9 at the end located outside the treadmill 1. Part of the load 9 is made in the form of a gear 10 mounted on the axis 11 for rotation and kinematic ki associated with the idler gear 12, which is rigidly connected to the sprocket 13, a chain transmission 14 and is fixed to the intermediate shaft 15 mounted for free rotation on a pendulum bearing 16. Another sprocket 17, chain drive 14 is fixedly secured on the axis 5 of the inertial slider 6.

Работа планетарного вибровозбудителя осуществляется следующим образом. The work of the planetary vibration exciter is as follows.

При вращении водила 2 инерционный бегунок 6 катится по беговой дорожке 1 с переменным радиусом R относительно приводного вала 4. На бегунок 6 действуют центробежная сила Р_цб и кориолисова сила Р_б = Р^l _б + Р^ll _б , составляющие которой Р^l _б и Р^ll _б имеют разную величину вследствие разной удаленности от вала 2 условных половинок бегунка 6 и обеспечивают негативное действие на бегунок спонтанного крутящего момента М_К1, приводящего на определенных участках траектории движения к проскальзыванию бегунка - его пробуксовке при увеличении радиуса R и его юзу при уменьшении этого радиуса, когда кориолисовы силы Р_б и спонтанный момент М_К1 меняют свой знак на обратный. На груз 9 маятника и шестерню 10 действуют аналогичные центробежная сила Р_цм и кориолисовы силы Р_м, геометрическая сумма которых заставляет маятник отклоняться на угол α относительно радиуса R траектории движения бегунка 6 назад, против направления движения последнего, при увеличении радиуса R и вперед, по направлению движения, при уменьшении радиуса R. На условные половинки шестерни 10 действует пара кориолисовых сил Р^l _м и Р^ll _м , перпендикулярных радиусу вращения груза 9 относительно вала 4. Эта пара кориолисовых сил обеспечивает действие на шестерню 10 спонтанного крутящего момента М_К2, направленного в ту же стороны, что и момент М_К1 инерционного бегунка 6. Соответственно, на паразитную шестерню 12 действует тот же момент М_К2 (без учета КПД зубчатой передачи), направленный противоположно. Цепной передачей 14 этот момент М_К2 передается (без учета КПД цепной передачи) на бегунок 6, причем за счет подбора соотношения масс бегунка 6 и шестерни 10, а также передаточных чисел зубчатой и цепной передач в соответствии с длиной штанги 8, радиусом кривизны беговой дорожки 1 и эксцентриситетом e водила 2 указанные спонтанные моменты М_К1 и М_К2 взаимно компенсируют друг друга, тем самым предупреждая проскальзывание бегунка 6 по поверхности беговой дорожки 1. Паразитная шестерня 12 необходима для изменения знака действия спонтанного момента М_К2 на противоположный. Шестерня 10 непрерывно вращается на оси 11 в соответствии с качением бегунка 6 по дорожке 1, однако знак действия моментов М_К1 и М_К2 постоянно меняется в зависимости от увеличения или уменьшения радиуса R, при этом сила Р_н натяжения цепи 14 периодически переходит из одной ветви цепи в другую. Эта сила Р_н направлена в сторону обкатываемой бегунком 6 поверхности беговой дорожки 1 и вместе с составляющими центробежной силы Р_цм и кориолисовой силы Р_м, а также центробежной силой Р_цб обеспечивает прижатие бегунка 6 к дорожке 1. Геометрическая сумма всех указанных сил определяет величину переменной вынуждающей силы планетарного вибровозбудителя, передаваемой бегунком 6 на беговую дорожку 1.When the carrier 2 rotates, the inertial slider 6 rolls along the treadmill 1 with a variable radius R relative to the drive shaft 4. The centrifugal force P _cb and the Coriolis force P _b = P ^l _b + P ^ll _b , the components of which R ^l _b and P, act on the slider 6 ^ll _b have different values due to different distances from the shaft 2 of conditioned runner halves 6 and provide negative effects on the slider spontaneous torque M _K1, resulting in certain parts of the path of movement to the thumb slipping - it slips with increasing radius R e, and yuzu with decreasing radius that when Coriolis force F _b and spontaneous moment M _K1 change its sign reversed. The centrifugal force R _cm and Coriolis forces R _m act on the load of the pendulum 9 and gear 10, the geometric sum of which causes the pendulum to deviate by an angle α relative to the radius R of the trajectory of the runner 6 backward, against the direction of the latter, with increasing radius R and forward, the direction of movement, with a decrease in the radius R. A pair of Coriolis forces P ^l _m and P ^ll _m , perpendicular to the radius of rotation of the load 9 relative to the shaft 4, acts on the conditional halves of gear 10. This pair of Coriolis forces provides an action on the gear 10 of spontaneous torque M _K2 directed in the same direction as the moment M _{K1 of the} inertial runner 6. Accordingly, on the parasitic gear 12 the same moment M _K2 acts (excluding the efficiency of the gear transmission), directed opposite. By chain transmission 14, this moment M _K2 is transmitted (without taking into account the efficiency of the chain transmission) to the runner 6, moreover, due to the selection of the mass ratio of the runner 6 and gear 10, as well as the gear ratios of the gear and chain gears in accordance with the length of the rod 8, the radius of curvature of the treadmill 1 and the eccentricity e of the carrier 2 indicated spontaneous moments M _K1 and M _K2 cancel each other, thereby preventing slippage of the slider 6 on the tread surface 1. the idler gear 12 is required to change the spontaneous action of the moment M mark ₂ to the opposite. The gear 10 rotates continuously on the axis 11 in accordance with the rolling of the runner 6 along track 1, however, the sign of the action of the moments M _K1 and M _K2 constantly changes depending on the increase or decrease of the radius R, while the tension force P _{n of} the chain 14 periodically moves from one branch chain to another. This force P _{n is} directed towards the surface of the treadmill 1 rolled around by the runner 6 and together with the components of the centrifugal force R _cm and the Coriolis force R _m , as well as the centrifugal force R _{cb, presses} the runner 6 to track 1. The geometric sum of all these forces determines the value of the variable driving force of the planetary vibration exciter transmitted by the slider 6 to the treadmill 1.

Преимущество изобретения состоит в автоматической компенсации действующего на инерционный бегунок спонтанного момента кориолисовых сил и предупреждении проскальзывания бегунка по беговой дорожке независимо от ее геометрической формы. An advantage of the invention is the automatic compensation of the spontaneous moment of the Coriolis forces acting on the inertial runner and the prevention of the runner slipping on the treadmill regardless of its geometric shape.

Claims

PLANETARY VIBRATOR, comprising a case with a treadmill, a runner interacting with it, movably connected to it and mounted with an offset relative to the center of curvature of the treadmill, a carrier and a pendulum made in the form of a rod pivotally mounted on the axis of rotation of the runner and located at its end of the load outside the treadmill, characterized in that, in order to increase efficiency, the load is made in the form of a gear mounted on the axis with the possibility of rotation and kinematically connected with it a parasitic gear mounted on an intermediate axis mounted with the possibility of free rotation on the pendulum, and the planetary vibration exciter is equipped with a chain sprocket mounted rigidly on the intermediate axis and another sprocket connected to it rigidly fixed to the axis of the slider.