RU2220895C1

RU2220895C1 - Vibratory transportation device

Info

Publication number: RU2220895C1
Application number: RU2002124789/03A
Authority: RU
Inventors: Д.М. Белый
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-01-10

Abstract

FIELD: materials handling facilities. SUBSTANCE: invention is designed for vibratory transportation of loose construction and chemical materials. Proposed device contains horizontal base connected with vibration disturbance source, longitudinal guide plate secured on two vertical posts in direction of transportation, and movable mechanism installed on plate. Said movable mechanism is made in form of housing consisting of two semihousings installed in parallel with planes of plate at different sides of plate and interconnected by pin enclosing the plate at both sides. Closed cylindrical space is made in one of semihousings whose axis is tilted at acute angle relative to longitudinal axis of plate. Cylindrical inertia mass is freely mounted inside space, said mass being separated from bases of speed by flexible gaskets. Friction coatings differing in sliding friction coefficients are applied to planes of semihousings pointed to plate. EFFECT: simplified design of device, reduced cost of transportation, enlarged operating capabilities. 2 dwg

Description

Изобретение относится к подъемно-транспортному машиностроению и может быть использовано для вибрационного транспортирования сыпучей массы, строительных и химических материалов.The invention relates to hoisting and transport engineering and can be used for vibration transportation of granular mass, building and chemical materials.

Известны устройства для вибрационного транспортирования, содержащие горизонтально расположенную на упругой подвеске транспортирующую платформу, соединенную с вибровозбудителем низкочастотных гармонических колебаний в плоскости транспортирования, а также с генератором импульсов высокочастотных колебаний, перпендикулярных плоскости транспортирования /см. а.с. СССР №757418, кл. В 65 G 27/24, 1980 [1]; а.с. СССР №1022895, кл. В 65 G 27/00, 27/18, 1983 [2]/.Known devices for vibration transportation, containing a transporting platform horizontally mounted on an elastic suspension, connected to a vibration exciter of low-frequency harmonic vibrations in the transport plane, as well as with a high-frequency oscillation pulse generator perpendicular to the transport plane / cm. A.S. USSR No. 757418, class B 65 G 27/24, 1980 [1]; A.S. USSR No. 1022895, cl. B 65 G 27/00, 27/18, 1983 [2] /.

Известны также устройства для вибрационного транспортирования, содержащие установленный на регулируемых амортизаторах горизонтальный транспортирующий орган, соединенный с высокочастотными вибраторами продольных бегущих волн и дополнительных вертикальных колебаний с частотой, отличной от частоты возбуждаемой продольной бегущей волны в транспортирующем органе /см. а.с. СССР №565004, кл. В 65 G 27/00, 1977 [3]; а.с. СССР №593982, кл. В 65 G 27/00, 1978 [4]/.Vibratory transportation devices are also known, comprising a horizontal transporting body mounted on adjustable shock absorbers connected to high-frequency vibrators of longitudinal traveling waves and additional vertical vibrations with a frequency different from the frequency of the excited longitudinal traveling wave in the transporting body / cm. A.S. USSR No. 565004, cl. B 65 G 27/00, 1977 [3]; A.S. USSR No. 593982, class In 65 G 27/00, 1978 [4] /.

Недостатками известных устройств являются большие энергетические затраты для создания виброрежимов, значительная сложность конструкций, схемных решений и режимов эксплуатации и, как следствие, ограничение областей применения, что обусловлено сложностью установки транспортирующего органа на регулируемой упругой подвеске с возможностью одновременного смещения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, наличием специального электромеханического оборудования, а главное сложностью регулировки и взаимной синхронизации транспортирующего органа, представляющего собой колебательную систему с несколькими степенями свободы, причем в разных плоскостях, вибровозбудителей низко- и высокочастотных колебаний в различных плоскостях, а также генератора высокочастотных импульсов. Кроме того, известные устройства предъявляют серьезные требования к характеру колебаний, не позволяют использовать для вибротранспортирования паразитные вторичные вибрации любого направления, возникающие на производстве как неизбежные последствия сложных производственных процессов, а требуют специальных синхронизированных режимов колебаний.The disadvantages of the known devices are the high energy costs for creating vibration modes, the significant complexity of the designs, circuit designs and operating modes and, as a result, the limitation of the applications, due to the complexity of installing the transporting body on an adjustable elastic suspension with the possibility of simultaneous displacement in horizontal and vertical planes, the presence of special electromechanical equipment, and most importantly, the complexity of the adjustment and mutual synchronization of the protractor pilot member constituting an oscillating system with several degrees of freedom, and in different planes, vibroexciters low- and high-frequency vibrations in different planes, as well as a generator of high-frequency pulses. In addition, the known devices impose serious requirements on the nature of the vibrations, do not allow the use of parasitic secondary vibrations of any direction for vibrotransportation that occur in production as unavoidable consequences of complex production processes, but require special synchronized vibration modes.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявленному изобретению по совокупности признаков является устройство для вибрационного транспортирования, включающее горизонтальное основание, связанное с вибровозбудителем низкочастотных гармонических колебаний в плоскости транспортирования, направляющую продольную балку, установленную вдоль направления транспортирования на двух вертикальных стойках, и грузонесущий орган в виде упругого днища /см. а.с. СССР №994362, кл. В 65 G 27/04, 1983 [5]/, и принятое за прототип.The closest device of the same purpose to the claimed invention in terms of features is a device for vibration transportation, comprising a horizontal base connected with a vibration exciter of low-frequency harmonic vibrations in the transportation plane, a longitudinal beam, installed along the transportation direction on two vertical racks, and a load-carrying body in the form elastic bottom / cm. A.S. USSR No. 994362, class In 65 G 27/04, 1983 [5] /, and adopted as a prototype.

Недостатками данного устройства являются сложность конструкции, значительные энергозатраты на виброперемещение, ограниченные функциональные возможности устройства. Последнее объясняется самим принципом работы устройства-прототипа, предусматривающим как необходимость наклона упругого днища в сторону транспортирования, так и подбрасывание вверх груза в процессе транспортирования. Во многих случаях и для ряда грузов эти требования просто невыполнимы.The disadvantages of this device are the design complexity, significant energy consumption for vibration displacement, limited functionality of the device. The latter is explained by the very principle of operation of the prototype device, which provides for the need to tilt the elastic bottom towards transportation, and tossing up the load during transportation. In many cases, and for a number of goods, these requirements are simply not feasible.

Сущность изобретения заключается в создании устройства для вибрационного транспортирования, обеспечивающего формирование однонаправленного тягового усилия при периодических внешних вибрационных возмущениях за счет различных величин сил сухого трения скольжения, действующих на подвижный механизм в каждый из полупериодов вибрационных возмущений.The essence of the invention lies in the creation of a device for vibration transportation, which provides the formation of unidirectional traction with periodic external vibrational disturbances due to various values of dry sliding friction forces acting on the movable mechanism in each of the half-periods of vibrational disturbances.

Технический результат - упрощение устройства, снижение энергозатрат на транспортирование и расширение функциональных возможностей устройства.The technical result is a simplification of the device, reducing energy costs for transportation and expanding the functionality of the device.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известном устройстве для вибрационного транспортирования, включающем горизонтальное основание, связанное с источником вибрационных возмущений, направляющую продольную пластину, закрепленную вдоль направления транспортирования на двух вертикальных стойках, и установленный на направляющей пластине подвижной механизм, особенность заключается в том, что подвижный механизм выполнен в виде корпуса, состоящего из двух полукорпусов, расположенных параллельно плоскостям пластины по разные стороны от последней и соединенных между собой свободно охватывающими пластину с боков штырями с возможностью регулировки расстояния между полукорпусами, при этом в одном из полукорпусов выполнена замкнутая цилиндрическая полость, ось которой наклонена под острым углом к продольной оси направляющей пластины, внутри полости свободно установлена цилиндрическая инерционная масса, отделенная от оснований полости также свободно установленными упругими прокладками, а на обращенные к направляющей пластине плоскости полукорпусов нанесены фрикционные покрытия с различными коэффициентами трения скольжения.The specified technical result during the implementation of the invention is achieved by the fact that in the known device for vibration transportation, including a horizontal base connected with a source of vibration disturbances, a longitudinal plate fixed along the transportation direction on two vertical racks, and a movable mechanism mounted on the guide plate, the feature is in that the movable mechanism is made in the form of a housing consisting of two half-bodies located in parallel with the planes of the plate on different sides of the latter and connected by pins freely covering the plate from the sides with the possibility of adjusting the distance between the half-shells, in one of the half-shells a closed cylindrical cavity is made, the axis of which is inclined at an acute angle to the longitudinal axis of the guide plate, inside the cavity freely installed cylindrical inertial mass, separated from the base of the cavity also freely installed elastic gaskets, and facing the guide rail Friction coatings with different slip friction coefficients are applied to the plane of the half-shells.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено предлагаемое устройство, общий вид с продольным разрезом; на фиг.2 - разрез по А-А на фиг.1.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 schematically shows the proposed device, a General view with a longitudinal section; figure 2 is a section along aa in figure 1.

Устройство для вибрационного транспортирования содержит горизонтальное основание 1, свободно установленное на подвижной платформе 2, связанной с источником вибрационных возмущений 3. В общем случае под источником 3 понимается либо специальный возбудитель низкочастотных гармонических колебаний, либо источник случайных паразитных вибраций, возникающих при производственных процессах. Также в общем случае вибрационные возмущения могут иметь любое направление в вертикальной плоскости либо действовать в любой другой плоскости, но при разложении по ортогональным составляющим хотя бы одна составляющая лежала бы в вертикальной плоскости. При этом подвижная платформа 2 способна передавать данные возмущения от источника 3 основанию 1. На основании 1 установлены две вертикальные стойки 4, 5, несущие направляющую продольную пластину 6, ориентированную вдоль направления транспортирования. На направляющей пластине 6 установлен подвижный механизм, выполненный в виде корпуса, состоящего из двух полукорпусов 7, 8, расположенных параллельно плоскостям пластины 6 по разные стороны от последней и соединенных между собой свободно охватывающими пластину 6 с боков резьбовыми штырями 9. При этом штыри 9 дают возможность регулировать расстояние между полукорпусами 7, 8, то есть степень прижатия полукорпусов 7,8 к пластине 6, а также выполняют роль ограничителей боковых перемещений при движении корпуса вдоль пластины 6, причем для уменьшения трения при таком движении на штыри 9 надеты фторпластиковые втулки 10. В одном из полукорпусов 7 /верхнем на фиг.1/ выполнена замкнутая цилиндрическая полость, ось которой наклонена под острым углом к продольной оси направляющей пластины 6. В данном конкретном случае полость образована глухим отверстием 11 и резьбовой заглушкой 12, ввернутой в резьбу в верхней части отверстия 11. Внутри полости свободно установлена цилиндрическая инерционная масса 13, отделенная от дна отверстия 11 и заглушки 12 также свободно установленными по обе стороны массы 13 упругими прокладками 14, 15, исходное поджатие которых к массе 13 регулируется заглушкой 12. На обращенные к направляющей пластине 6 плоскости полукорпусов 7, 8 нанесены фрикционные покрытия 16, 17 с различными коэффициентами трения скольжения. Например, пластина 6, полукорпусы 7, 8 выполнены из стали, слой 16 - бронза, слой 17 - резина, при этом коэффициент трения скольжения стали по бронзе f₁=0,12, стали по резине f₂=0,6÷0,7. Сверху на пластине 6 установлена и прикреплена к полукорпусу 7 подвижного механизма емкость для размещения транспортируемого груза /на чертежах данная емкость не показана/. Работа предлагаемого устройства осуществляется следующим образом.The device for vibration transportation contains a horizontal base 1, freely mounted on a movable platform 2, connected to a source of vibration disturbances 3. In general, a source 3 is understood to mean either a special causative agent of low-frequency harmonic oscillations or a source of random spurious vibrations arising from production processes. Also in the general case, vibrational disturbances can have any direction in the vertical plane or act in any other plane, but if decomposed into orthogonal components, at least one component would lie in the vertical plane. In this case, the movable platform 2 is capable of transmitting disturbance data from the source 3 to the base 1. On the base 1, two vertical posts 4, 5 are installed, bearing a longitudinal plate 6 oriented along the conveying direction. A movable mechanism is mounted on the guide plate 6, made in the form of a housing consisting of two half-bodies 7, 8 located parallel to the planes of the plate 6 on different sides of the latter and interconnected by freely covering the plate 6 from the sides with threaded pins 9. In this case, the pins 9 give the ability to adjust the distance between the half-shells 7, 8, that is, the degree of pressing of the half-shells 7.8 to the plate 6, and also act as limiters of lateral movements when the body moves along the plate 6, and to reduce In this friction, the fluoroplastic sleeves 10 are put on the pins 9. A closed cylindrical cavity is made in one of the half-shells 7 / upper in FIG. 1 /, the axis of which is inclined at an acute angle to the longitudinal axis of the guide plate 6. In this particular case, the cavity is formed by a blind hole 11 and a threaded plug 12 screwed into the thread in the upper part of the hole 11. A cylindrical inertial mass 13 is freely installed inside the cavity, separated from the bottom of the hole 11 and the plug 12 are also freely mounted on both sides of the mass 13 with elastic gaskets 14, 15, the initial compression of which to the mass 13 is regulated by a plug 12. Friction coatings 16, 17 with different sliding friction coefficients are applied to the planes of the half-shells 7, 8 facing the guide plate 6. For example, plate 6, half-shells 7, 8 are made of steel, layer 16 is bronze, layer 17 is rubber, while the coefficient of friction of steel sliding on bronze is f ₁ = 0.12, steel on rubber is f ₂ = 0.6 ÷ 0, 7. On top of the plate 6 is installed and attached to the half-housing 7 of the movable mechanism, a container for accommodating the transported cargo / this container is not shown in the drawings /. The work of the proposed device is as follows.

Пусть, например, для определенности направление вибрационных возмущений горизонтально /см. фиг.1/, при этом частота

ω₁ возмущения меньше собственной частоты ω₂ колебательной системы массы 13 - прокладки 14, 15, то есть ω₁<ω₂ /дорезонансная область/, причем жесткость прокладок 14, 15 и соответственно частота ω₂ колебательной системы могут регулироваться в довольно широких пределах усилием поджатия резьбовой заглушки 12. В первый полупериод вибрационное возмущение направлено, например, вправо, естественно в этом же направлении возмущение прикладывается к пластине 6 и подвижному механизму, инерционное воздействие к массе 13 приложено горизонтально влево. Данное воздействие можно разложить на нормальную составляющую, прижимающую массу 13 к стенке отверстия 11, и осевую составляющую, под действием которой масса 13 движется вниз вдоль отверстия. Сразу укажем, что практически при любом направлении внешних вибрационных воздействий /кроме возмущений, перпендикулярных оси отверстия 11/, масса 13 будет получать осевое перемещение, то есть будет происходить вибротранспортирование подвижного механизма. При движении массы 13 вниз вдоль оси отверстия 11, с одной стороны, весь подвижный механизм стремится сдвинуться влево относительно пластины 6, а с другой - верхний полукорпус 7 прижимается покрытием 16 с малым коэффициентом трения f₁ к верхней плоскости пластины 6, в результате чего подвижный механизм смещается влево. Во второй полупериод, когда вибрационное возмущение направлено влево, масса 13 движется в отверстии 11 вверх, подвижный механизм стремится сместиться вправо, и нижний полукорпус 8 с покрытием 17 прижимается к нижней плоскости пластины 6. Вследствие значительного коэффициента трения f₂ движение подвижного механизма вправо в этот полупериод не происходит. В результате при действии внешних вибрационных возмущений происходит непрерывное интенсивное однонаправленное перемещение подвижного механизма по продольной пластине 6 влево. Изменяя поворотом штырей 9 силы давления полукорпусов 7, 8 на пластину 6 при одновременном правильном подборе конструктивно-технологических параметров: коэффициентов трения f₁ и f₂, величины массы 13, угла наклона оси отверстия 11 к плоскости пластины 6 и т.д., можно добиться, с одной стороны, полного отсутствия смещения подвижного механизма во второй полупериод действия вибрационных возмущений, а с другой - максимальной интенсивности перемещения подвижного механизма в первый полупериод. При частоте вибрационных возмущений ω₁ большей ω₂ - собственной частоте колебаний массы 13 с прокладками 14, 15 ω₁>ω₂ /зарезонансная область/ при том же направлении внешнего возмущения направление движения массы 13 изменяется на противоположное. Нетрудно показать, что в этом случае происходит реверс, то есть подвижный механизм начинает перемещаться вдоль пластины 6 вправо.Suppose, for example, for definiteness, the direction of vibrational disturbances is horizontal / cm. figure 1 /, with the frequency

ω _{1 of the} perturbation is less than the natural frequency ω _{2 of the} vibrational system of mass 13 -

gaskets

14, 15, that is, ω ₁ <ω ₂ / pre-resonance region /, and the stiffness of the

gaskets

14, 15 and, accordingly, the frequency ω _{2 of the} vibrational system can be regulated over a fairly wide range by preloading the threaded plug 12. In the first half-period, the vibrational perturbation is directed, for example, to the right, of course, in the same direction, the perturbation is applied to the plate 6 and the movable mechanism, the inertial action is applied to the mass 13 horizontally to the left. This effect can be decomposed into a normal component, which presses the mass 13 against the wall of the hole 11, and an axial component, under the action of which the mass 13 moves down along the hole. We point out right away that with virtually any direction of external vibrational influences / except for disturbances perpendicular to the axis of the hole 11 /, the mass 13 will receive axial displacement, that is, the moving mechanism will vibrate. When the mass 13 moves down along the axis of the hole 11, on the one hand, the entire movable mechanism tends to move to the left relative to the plate 6, and on the other, the upper half-housing 7 is pressed by the coating 16 with a small coefficient of friction f ₁ to the upper plane of the plate 6, as a result of which the movable the mechanism shifts to the left. In the second half-period, when the vibration disturbance is directed to the left, the mass 13 moves upward in the hole 11, the movable mechanism tends to shift to the right, and the lower half-housing 8 with the coating 17 is pressed to the lower plane of the plate 6. Due to the significant coefficient of friction f _{2, the} movement of the movable mechanism to the right in this half period does not occur. As a result, under the action of external vibrational perturbations, a continuous intensive unidirectional movement of the movable mechanism along the longitudinal plate 6 to the left occurs. Changing the pressure force of the half-

shells

7, 8 to the plate 6 by turning the pins 9 with the correct selection of the structural and technological parameters: friction coefficients f ₁ and f ₂ , mass 13, angle of inclination of the axis of the hole 11 to the plane of the plate 6, etc., it is possible to achieve, on the one hand, the complete absence of displacement of the movable mechanism in the second half-period of the action of vibrational disturbances, and on the other, the maximum intensity of movement of the movable mechanism in the first half-period. When the frequency of vibrational disturbances ω _{1 is} greater than ω ₂ - the natural frequency of oscillations of mass 13 with

spacers

14, 15 ω ₁ > ω ₂ / the resonance region / with the same direction of the external disturbance, the direction of motion of the mass 13 is reversed. It is easy to show that in this case a reverse occurs, that is, the movable mechanism begins to move along the plate 6 to the right.

Очевидно, что предложенное устройство для вибрационного транспортирования отличается предельной простотой конструкции, регулировки и эксплуатации. Устройство может быть использовано для вибротранспортирования практически любых грузов без их подбрасывания, наклонов и т.п., практически при любом направлении вибрационных воздействий, причем, позволяя использовать для вибротранспортирования случайные паразитные вибрации любого характера и направления, возникающие при производственных процессах. Все это предельно расширяет функциональные возможности предлагаемого устройства, а также позволяет значительно снизить энергозатраты.It is obvious that the proposed device for vibration transportation is extremely simple design, adjustment and operation. The device can be used for vibrotransportation of virtually any cargo without tossing, tilting, etc., with virtually any direction of vibration, and, allowing the use of random parasitic vibrations of any nature and direction that arise during production processes for vibrotransport. All this greatly expands the functionality of the proposed device, and also allows you to significantly reduce energy consumption.

Claims

A device for vibration transportation, comprising a horizontal base connected to a source of vibration disturbances, a longitudinal plate fixed along the transportation direction on two vertical racks, and a movable mechanism mounted on the guide plate, characterized in that the movable mechanism is made in the form of a housing consisting of two half-bodies located parallel to the planes of the plate on different sides of the latter and interconnected freely spanning astin from the sides with pins with the ability to adjust the distance between the half-shells, while in one of the half-shells a closed cylindrical cavity is made, the axis of which is inclined at an acute angle to the longitudinal axis of the guide plate, a cylindrical inertial mass is freely installed inside the cavity, separated from the base of the cavity by freely installed elastic gaskets, and friction coatings with different sliding friction coefficients are applied to the planes of the half-shells facing the guide plate.