RU2302909C1

RU2302909C1 - Vibration exciter

Info

Publication number: RU2302909C1
Application number: RU2006115517/28A
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Погарский (RU); Юрий Валентинович Погарский; Борис Ферапонтович Симонов (RU); Борис Ферапонтович Симонов; Борис Борисович Сиволап (RU); Борис Борисович Сиволап; Галина Павловна Казанцева (RU); Галина Павловна Казанцева
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2007-07-20

Abstract

FIELD: seismic vibration equipment, namely directed oscillation generator to vibration sources for seismic-wave action upon oil-gas deposits from earth surface and in building production.

SUBSTANCE: vibration exciter includes first and second weight shafts of each pair that are mutually joined through normally closed clutch. The last has mounted in housing electromagnetic drive with contact-free linear movement pickup, both connected with timing control system. Contact-free frequency and unbalance phase angle pickup of first shaft of each pair is mounted on end of housing in such a way that its disc-code carrier is joined with first weight shaft by means of flexible link. Shaft of rotor of electric motor of electric drive unit is joined by means of flexible link with disc-code carrier of contact-free frequency and unbalance phase angle pickup of second weight shaft of each pair, said pickup is mounted on lid of back bearing assembly of electric motor.

EFFECT: enhanced operational properties of vibration exciter due to its simplified design and lowered mass and size.

4 dwg

Description

Изобретение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано в качестве генератора направленных колебаний в виброисточниках, предназначенных для промыслового сейсмоволнового воздействия на нефтегазовые месторождения с земной поверхности, а также в строительном производстве.The invention relates to a vibroseismic technique and can be used as a generator of directional vibrations in vibration sources intended for field seismic wave impact on oil and gas fields from the earth's surface, as well as in construction industry.

Известен вибровозбудитель по а.с. СССР №1692669, В06В 1/16, E02D 7/18, опубл. в БИ №43, 1991 г., содержащий корпус, параллельно установленные в нем первые дебалансные валы с первыми дебалансами, шестеренчатый синхронизатор вращения первых валов с приводом и механизм регулирования статического момента вибровозбудителя, выполненный в виде планетарной передачи с приводом, соединенной с шестерней синхронизатора. Вибровозбудитель снабжен вторыми валами, выполненными полыми, установленными коаксиально первым дебалансным валам с возможностью вращения относительно них, дополнительными шестернями, установленными на полых дебалансных валах, связанными через шестеренчатый синхронизатор с приводом первых валов и вторыми дебалансами, попарно закрепленными в полых дебалансных валах симметрично первым дебалансам, которые установлены с возможностью радиального перемещения и взаимодействия посредством связанных с ними тел качения с внутренними поверхностями полых дебалансных валов.Known vibration exciter by and.with. USSR No. 1692669, BVB 1/16, E02D 7/18, publ. BI No. 43, 1991, comprising a housing, first unbalanced shafts with first unbalances installed therein, a gear synchronizer of rotation of the first shafts with a drive and a mechanism for controlling the static moment of vibration exciter, made in the form of a planetary gear with a drive connected to the synchronizer gear. The vibration exciter is equipped with second shafts made hollow, coaxially mounted to the first unbalanced shafts with the possibility of rotation relative to them, additional gears mounted on the hollow unbalanced shafts, connected through a gear synchronizer to the drive of the first shafts and second unbalances, pairwise mounted in the hollow unbalanced shafts symmetrically to the first unbalances, which are installed with the possibility of radial movement and interaction by means of associated rolling bodies with internal surfaces the surface of hollow unbalanced shafts.

Наличие в конструкции вибровозбудителя многорядных силовых зубчатых передач, включая планетарную передачу и самотормозящую червячную, существенно усложняет конструкцию и удорожает изготовление машины. Значительно снижается эксплуатационная надежность вибровозбудителя, ухудшается ремонтопригодность.The presence in the design of the vibration exciter of multi-row power gears, including a planetary gear and a self-braking worm gear, significantly complicates the design and increases the cost of manufacturing the machine. The operational reliability of the vibration exciter significantly decreases, maintainability deteriorates.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является вибровозбудитель по патенту РФ №2231399, В06В 1/16, опубл. в БИ№18, 2004, содержащий параллельно установленные в корпусе первые грузовые валы с дебалансами, вторые, выполненные полыми, грузовые валы с дебалансами, установленные на подшипниках коаксиально первым грузовым валам с возможностью вращения относительно них, и привод грузовых валов. Каждая пара коаксиально установленных друг относительно друга первых и вторых грузовых валов смонтирована в отдельном корпусе, содержащем механически независимые электроприводы первого и второго грузовых валов, выполненные каждый в виде установленного в корпусе электродвигателя, вал которого соединен с соответствующим грузовым валом посредством муфты, снабженной диском-носителем кода бесконтактного датчика частоты вращения и фазового угла дебаланса, считывающая головка которого, закрепленная в корпусе, соединена с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя. Дебалансы вторых грузовых валов установлены на их внешней поверхности.The closest in technical essence and the set of essential features to the proposed technical solution is the vibration exciter according to the patent of the Russian Federation No. 2231399, B06B 1/16, publ. in BI№18, 2004, containing the first cargo shafts with unbalances installed in parallel in the housing, the second hollow cargo shafts with unbalances mounted on bearings coaxially with the first cargo shafts with the possibility of rotation relative to them, and the drive of the cargo shafts. Each pair of first and second cargo shafts coaxially mounted relative to each other is mounted in a separate housing containing mechanically independent electric drives of the first and second cargo shafts, each made in the form of an electric motor installed in the housing, the shaft of which is connected to the corresponding cargo shaft by means of a coupling provided with a carrier disk code of a non-contact speed sensor and phase unbalance angle, the read head of which is fixed in the housing, is connected to the synchronizing th exciter control system. The imbalances of the second cargo shafts are installed on their outer surface.

В таком вибровозбудителе каждая пара коаксиально установленных в корпусе грузовых валов с электроприводом образует технологически автономный вибромодуль. При этом наличие в каждом вибромодуле двух механически независимых электродвигателей, регулируемых соединенными с датчиками частоты и фазового угла дебалансов блоками синхронизирующей системы управления, позволяет осуществлять прецизионное программное управление режимами вибровоздействия с непрерывными циклами изменения частоты и статического момента вибровоздействия. Подобные режимы, безусловно, необходимы для исследовательских работ, в том числе при сейсморазведке. Для длительного промыслового вибровоздействия на подземные пласты газонефтяных месторождений, а также для работ в области строительного производства, например, при погружении в грунт свай-оболочек и т.п., вполне допустимо дискретное регулирование частоты и статического момента вибровозбудителя, что практически не снижает эффективности производства указанных работ. Однако в этом случае наличие двух электродвигателей в каждом из вибромодулей машины становится не нужным, так как является фактором, снижающим эксплуатационные качества вибровозбудителя за счет усложнения конструкции и увеличения массогабаритных параметров вибромодулей и синхронизирующей системы управления.In such a vibration exciter, each pair of electrically driven freight shaft coaxially installed in the housing forms a technologically autonomous vibration module. At the same time, the presence of two mechanically independent electric motors in each vibromodule, controlled by synchronizing control units connected to frequency and unbalance phase sensors, allows precise programmed control of vibration modes with continuous cycles of changing the frequency and static moment of vibration exposure. Such modes are, of course, necessary for research work, including seismic exploration. For long-term field vibration exposure to underground reservoirs of gas and oil fields, as well as for work in the field of construction production, for example, when piles-shells are immersed in soil, discrete regulation of the frequency and static moment of vibration exciter is quite acceptable, which practically does not reduce production efficiency specified works. However, in this case, the presence of two electric motors in each of the vibration modules of the machine becomes unnecessary, as it is a factor that reduces the operational properties of the vibration exciter due to the complexity of the design and the increase in weight and size parameters of the vibration modules and the synchronizing control system.

Другим недостатком известного вибровозбудителя, ухудшающим его эксплуатационные качества, является размещение бесконтактных датчиков частоты и фазового угла дебалансов в глубине корпусов вибромодулей у муфт, соединяющих валы электродвигателей с указанными грузовыми валами, что существенно затрудняет доступ к этим датчикам при настройке синхронизирующей системы управления, а также при техническом обслуживании и ремонте.Another disadvantage of the known vibration exciter, worsening its performance, is the placement of proximity sensors of frequency and phase angle of unbalance in the depth of the housing of the vibration modules at the couplings connecting the motor shafts with the indicated cargo shafts, which greatly complicates access to these sensors when setting up a synchronizing control system, as well as when maintenance and repair.

Задачей предлагаемого технического решения является улучшение эксплуатационных качеств вибровозбудителя за счет упрощения его конструкции и снижения массогабаритных параметров.The objective of the proposed technical solution is to improve the operational properties of the vibration exciter by simplifying its design and reducing weight and size parameters.

Поставленная задача решается тем, что в вибровозбудителе, содержащем, по крайней мере, две пары коаксиально установленных друг относительно друга в отдельных корпусах первых и выполненных полыми вторых грузовых валов с дебалансами, электроприводом в виде электродвигателей и бесконтактными датчиками частоты и фазового угла дебалансов, считывающая головка каждого из которых соединена с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, согласно техническому решению первый и второй грузовые валы каждой пары соединены нормально замкнутой сцепной муфтой, снабженной смонтированным в корпусе электромагнитным приводом с бесконтактным датчиком линейных перемещений, которые соединены с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя. При этом бесконтактный датчик частоты и фазового угла дебаланса первого грузового вала каждой пары смонтирован на торце корпуса так, что его диск-носитель кода соединен с первым грузовым валом гибкой связью, а вал ротора электродвигателя электропривода соединен гибкой связью с диском-носителем кода смонтированного на крышке заднего подшипника электродвигателя бесконтактного датчика частоты и фазового угла дебаланса второго грузового вала каждой пары.The problem is solved in that in the vibration exciter containing at least two pairs of coaxially mounted relative to each other in separate housings of the first and hollow second cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalance, a read head each of which is connected to a synchronizing exciter control system, according to the technical solution, the first and second cargo shafts of each pair are connected normally for closed coupling, equipped with an electromagnetic drive mounted in the housing with a non-contact linear displacement sensor, which are connected to a synchronizing control system of the vibration exciter. In this case, the non-contact frequency and phase unbalance sensor of the first cargo shaft of each pair is mounted on the end of the housing so that its code carrier disk is connected to the first cargo shaft by a flexible connection, and the rotor shaft of the electric motor drive is connected by flexible connection to the code disk carrier mounted on the cover the rear bearing of the motor of a non-contact frequency sensor and the phase angle of the unbalance of the second cargo shaft of each pair.

Наличие нормально замкнутой сцепной муфты, соединяющей коаксиально установленные друг относительно друга первый и выполненный полым второй грузовые валы, снабженной смонтированным в корпусе электромагнитным приводом с бесконтактным датчиком линейных перемещений, которые связаны с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, позволяет реализовать электропривод каждой пары грузовых валов одним электродвигателем, что упрощает конструкцию, снижает массу и габариты вибровозбудителя и его синхронизирующей системы управления. Тем самым существенно улучшаются эксплуатационные качества машины. При этом сохраняется функция дискретного регулирования статического момента дебалансов вибровозбудителя, реализуемая электромагнитным приводом нормально замкнутой сцепной муфты.The presence of a normally closed coupling coupling connecting the first and hollow second cargo shafts coaxially mounted relative to each other, equipped with an electromagnetic drive mounted in the housing with a non-contact linear displacement sensor, which are connected to a synchronizing vibration exciter control system, makes it possible to realize the electric drive of each pair of cargo shafts with one electric motor, which simplifies the design, reduces the mass and dimensions of the exciter and its synchronizing system i. This greatly improves the performance of the machine. At the same time, the function of discrete regulation of the static moment of unbalance of the vibration exciter, implemented by the electromagnetic drive of a normally closed coupler, is retained.

Соединение первого грузового вала гибкой связью с диском-носителем кода смонтированного на торце корпуса бесконтактного датчика частоты и фазового угла дебаланса первого грузового вала каждой пары и соединение вала ротора электродвигателя электропривода гибкой связью с диском-носителем кода смонтированного на крышке заднего подшипника электродвигателя бесконтактного датчика частоты и фазового угла дебаланса второго грузового вала каждой пары обеспечивает свободный доступ к указанным датчикам со стороны торцов корпуса каждой пары грузовых валов. Таким образом, существенно упрощается техническое обслуживание указанных датчиков и настройка синхронизирующей системы управления. Реализуется возможность применения стандартных бесконтактных датчиков частоты и фазового угла дебалансов промышленного изготовления. При этом существенно улучшаются эксплуатационные качества машины.The connection of the first cargo shaft with flexible connection to the code carrier disk mounted on the end of the housing of the non-contact frequency sensor and the phase angle of the unbalance of the first cargo shaft of each pair and the connection of the rotor shaft of the electric motor drive by flexible communication with the code carrier disk mounted on the cover of the rear bearing of the electric motor of the non-contact frequency sensor and the phase angle of the unbalance of the second cargo shaft of each pair provides free access to these sensors from the ends of the hull of each pair Truck rolls. Thus, the maintenance of these sensors and the adjustment of the synchronizing control system are greatly simplified. The possibility of using standard non-contact frequency sensors and the phase angle of the unbalance of industrial manufacturing. At the same time, the operational qualities of the machine are significantly improved.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показан общий вид вибровозбудителя (продольный разрез единичного вибромодуля), на фиг.2 - выноска А по фиг.1, на фиг.3 - выноска Б по фиг.1, на фиг.4 - структурная схема синхронизирующей системы управления вибровозбудителя.The essence of the proposed technical solution is illustrated by a specific embodiment and drawings, in which Fig. 1 shows a general view of the vibration exciter (longitudinal section of a single vibration module), Fig. 2 - callout A in Fig. 1, Fig. 3 - callout B in Fig. 1 , Fig.4 is a structural diagram of a synchronizing control system of a vibration exciter.

Вибровозбудитель (фиг.1), содержащий, например, две пары коаксиально установленных друг относительно друга грузовых валов с дебалансами, выполнен соответственно из двух конструктивно и параметрически идентичных и механически не связанных между собой сборочных единиц - вибромодулей 1. Каждый вибромодуль 1 включает корпус 2, размещенные в нем коаксиально друг относительно друга первый грузовой вал 3 и выполненный полым второй грузовой вал 4, состоящий из барабана 5 со ступицами 6, 7, снабженными цапфами соответственно 8, 9. Цапфами 8, 9 второй грузовой вал 4 оперт на подшипники 10 в корпусах 11, жестко соединенных с корпусом 2. Корпусы 11 подшипников 10 снабжены крышками 12, 13 и защитными шайбами 14. В ступицах 6, 7 второго грузового вала 4 смонтированы подшипники 15 первого грузового вала 3, зафиксированные крышками 16 и защитными шайбами 17. На первом грузовом валу 3 смонтирован дебаланс 18, закрепленный посредством шпонки 19. На внешней поверхности барабана 5 второго грузового вала 4 размещен дебаланс 20, закрепленный к ступицам 6, 7 болтами 21 со стопорными шайбами 22. Первый грузовой вал 3, консольная часть 23 которого размещена в осевом канале 24 (фиг.2.) цапфы 8 ступицы 6, снабжен шлицевым концом 25. Первый 3 и второй 4 грузовые валы (фиг.1, 2) соединены нормально замкнутой сцепной, например кулачковой, муфтой 26 (далее - сцепная муфта 26), полумуфта 27 которой выполнена на втулке 28, установленной с возможностью поступательного перемещения на шлицевом конце 25 первого грузового вала 3. Полумуфта 29 сцепной муфты 26 выполнена на упорной втулке 30 подшипника 10 и закреплена на цапфе 8 шпонкой 31. На втулке 28 смонтирован радиально-упорный подшипник 32, зафиксированный от осевых перемещений в корпусе 33, выполненном на траверсе 34. Траверса 34 установлена на направляющих пальцах 35 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поджата пружинами 36. Направляющие пальцы 35 с пружинами 36 смонтированы в закрепленном к корпусу 2 торцевом упоре 37, оборудованном электромагнитами 38 с сердечниками 39, установленными с возможностью взаимодействия с траверсой 34.The vibration exciter (Fig. 1), containing, for example, two pairs of cargo shafts coaxially mounted relative to each other with unbalances, is made of two structurally and parametrically identical and mechanically unconnected assembly units, vibration modules 1. Each vibration module 1 includes a housing 2, placed therein coaxially relative to each other, the first cargo shaft 3 and the hollow second cargo shaft 4, consisting of a drum 5 with hubs 6, 7, equipped with pins 8, 9, respectively. The pins 8, 9 of the second load The new shaft 4 is supported by bearings 10 in the housings 11, which are rigidly connected to the housing 2. The housings 11 of the bearings 10 are provided with covers 12, 13 and protective washers 14. In the hubs 6, 7 of the second cargo shaft 4, the bearings 15 of the first cargo shaft 3 are mounted, fixed by the covers 16 and protective washers 17. On the first cargo shaft 3, an unbalance 18 is mounted, fixed by means of a key 19. On the outer surface of the drum 5 of the second cargo shaft 4, an unbalance 20 is mounted, fixed to the hubs 6, 7 with bolts 21 with lock washers 22. The first cargo shaft 3 cantilever h Part 23 of which is located in the axial channel 24 (FIG. 2) of the pin 8 of the hub 6 is provided with a splined end 25. The first 3 and second 4 load shafts (FIGS. 1, 2) are connected by a normally closed coupling, for example, cam coupling 26 (hereinafter - a coupling coupling 26), the coupling half 27 of which is made on the sleeve 28, mounted for translational movement on the splined end 25 of the first cargo shaft 3. The coupling coupling 29 of the coupling 26 is made on the thrust sleeve 30 of the bearing 10 and secured to the pin 8 by a key 31. On the sleeve 28 mounted angular contact bearing 32, secured axial displacements in the housing 33, made on the traverse 34. The traverse 34 is mounted on the guide pins 35 with the possibility of reciprocating movement and preloaded by the springs 36. The guide pins 35 with the springs 36 are mounted in the end stop 37 fixed to the housing 2, equipped with electromagnets 38 with cores 39 installed with the possibility of interaction with the traverse 34.

На шлицевом конце 25 первого грузового вала 3 болтами 40 со стопорной планкой 41 закреплена муфта 42 с эластичной диафрагмой 43, которой обод 44 муфты 42 соединен с центральной втулкой 45. В осевое отверстие втулки 45, например квадратного сечения, вставлен имеющий такое же квадратное сечение конец оси 46 диска-носителя кода бесконтактного датчика 47 частоты и фазового угла (далее - датчик 47) дебаланса 18 первого грузового вала 3. Причем датчик 47 смонтирован на торцевой части корпуса 2.A clutch 42 with an elastic diaphragm 43 is attached to the spline end 25 of the first cargo shaft 3 with bolts 40 with a retaining plate 41, with which the rim 44 of the clutch 42 is connected to the central sleeve 45. An end having the same square section is inserted into the axial hole of the sleeve 45, for example of square section axis 46 of the carrier disk of the code of the proximity sensor 47 of the frequency and phase angle (hereinafter referred to as sensor 47) of the unbalance 18 of the first cargo shaft 3. Moreover, the sensor 47 is mounted on the front of the housing 2.

В корпусе 2 в плоскости траверсы 34 установлен с возможностью взаимодействия с ней бесконтактный, например индуктивный, датчик 48 линейных перемещений (БДЛП).In the housing 2 in the plane of the beam 34 is installed with the possibility of interaction with it non-contact, for example inductive, sensor 48 linear displacements (BDLP).

Цапфа 9 второго грузового вала 4 соединена постоянной муфтой 49 с валом 50 ротора электродвигателя 51, смонтированного в корпусе 2.The axle 9 of the second cargo shaft 4 is connected by a constant clutch 49 to the shaft 50 of the rotor of the electric motor 51 mounted in the housing 2.

Бесконтактный датчик 52 частоты и фазового угла (далее - датчик 52) дебаланса 20 второго грузового вала 4 (фиг.1, 3) конструктивно и параметрически идентичен датчику 47. Датчик 52 смонтирован на крышке 53 заднего подшипника 54 электродвигателя 51. Причем конец оси 46 диска-носителя кода датчика 52 соединен с валом 50 ротора муфтой 55, закрепленной к торцу вала 50 болтами 40 со стопорной шайбой 41. Муфта 55 содержит элементы, аналогичные элементам муфты 42, - обод 44, соединенный эластичной диафрагмой 43 с центральной втулкой 45.The proximity sensor 52 of the frequency and phase angle (hereinafter referred to as the sensor 52) of the unbalance 20 of the second cargo shaft 4 (Figs. 1, 3) is structurally and parametrically identical to the sensor 47. The sensor 52 is mounted on the cover 53 of the rear bearing 54 of the electric motor 51. Moreover, the end of the disk axis 46 - the carrier of the sensor code 52 is connected to the rotor shaft 50 by a coupling 55 fixed to the shaft end 50 by bolts 40 with a lock washer 41. The coupling 55 contains elements similar to those of the coupling 42, a rim 44 connected by an elastic diaphragm 43 to the central sleeve 45.

Синхронизирующая система управления вибровозбудителя (фиг.1, 4) содержит смонтированные в блоке 56 программный генератор 57, схему «И» 58 и две однотипные группы элементов управления вибромодулями 1 в составе частотных дискриминаторов 59, блоков 60 управления сцепными муфтами (БУСМ) 26, соединенных силовыми каналами 61 с обмотками электромагнитов 38, фазовращателей 62 и 63, блоков 64 автоматической подстройки фазового угла (БАПФУ), сумматоров 65, пропорционально интегрально-дифференциальных регуляторов (ПИД- регуляторов) 66, тиристорных блоков 67 питания электродвигателей 51, соединенных с последними силовыми каналами 68.The vibration exciter control system (FIGS. 1, 4) contains a program generator 57 mounted in block 56, an “I” circuit 58, and two groups of the same type of vibration control elements 1 as part of frequency discriminators 59, coupler couplings (BUSM) control units 60 connected power channels 61 with windings of electromagnets 38, phase shifters 62 and 63, blocks 64 for automatic phase angle adjustment (BAPFU), adders 65, proportionally integrated-differential controllers (PID controllers) 66, thyristor power supplies 67 I have electric motors 51 connected to the last power channels 68.

Считывающая головка датчика 47 каждого вибромодуля 1 соединена фазовым каналом 69 с фазовращателем 63. Считывающая головка датчика 52 каждого вибромодуля 1 соединена фазовым каналом 70 с БАПФУ 64, а частотным каналом 71 с частотным дискриминатором 59. БДЛП 48 каждого вибромодуля 1 соединены каналами 72 с фразовращателями 63 и каналами 73 со схемой «И» 58.The reading head of the sensor 47 of each vibration module 1 is connected by a phase channel 69 to the phase shifter 63. The reading head of the sensor 52 of each vibration module 1 is connected by a phase channel 70 to BAPFU 64, and the frequency channel 71 to the frequency discriminator 59. The BDLP 48 of each vibration module 1 are connected by channels 72 to the phrase shifters 63 and channels 73 with the circuit "And" 58.

Программный генератор 57 соединен с частотными дискриминаторами 59 частотными каналами 74 и каналами 75 временной задержки, а с фазовращателями 62, 63 фазовыми каналами 76.The program generator 57 is connected to frequency discriminators 59 by frequency channels 74 and time delay channels 75, and with phase shifters 62, 63 by phase channels 76.

Для реализации вертикально направленных колебаний электродвигатели 51 каждой пары коаксиально установленных первого 3 и второго 4 грузовых валов вибромодулей 1 обеспечивают синфазное вращение пар указанных валов 3, 4. В обесточенном состоянии сцепные муфты 26 (фиг.1, 2) включены, и грузовые валы 3, 4 каждой пары пребывают в силовом замыкании, при котором фазовый угол φ_Д дебалансов 18, 20, например, равен нулю, а значит, статический момент этих дебалансов 18, 20 вибровозбудителя имеет максимальное значение.To implement vertically directed vibrations, the electric motors 51 of each pair of coaxially mounted first 3 and second 4 cargo shafts of the vibration modules 1 provide in-phase rotation of the pairs of these shafts 3, 4. When de-energized, the clutch couplings 26 (FIGS. 1, 2) are turned on, and the cargo shafts 3, 4 of each pair are in a power circuit at which the phase angle φ _{D of the} unbalance 18, 20, for example, is zero, and therefore, the static moment of these unbalance 18, 20 of the vibration exciter has a maximum value.

Перед включением вибровозбудителя программным генератором 57 формируются следующие сигналы.Before the vibration exciter is turned on by the program generator 57, the following signals are generated.

1. Эталонный сигнал №1 нулевого фазового угла φ₀ пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1.1. Reference signal No. 1 of a zero phase angle φ ₀ pairs of cargo shafts 3, 4 vibration modules 1.

2. Эталонный сигнал №2 частоты вращения пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1, соответствующий максимальной величине статического момента дебалансов 18, 20, при фазовом угле φ_Д дебалансов 18, 20, равном нулю.2. Reference signal No. 2 of the frequency of rotation of the pairs of cargo shafts 3, 4 of vibration modules 1, corresponding to the maximum value of the static moment of unbalance 18, 20, with a phase angle φ _{D of} unbalance 18, 20, equal to zero.

3. Эталонный сигнал №3 рабочего значения фазового угла φ_ДР дебалансов 18, 20, кратного угловому шагу кулачков сцепной муфты 26.3. Reference signal No. 3 of the working value of the phase angle φ _{DR of the} unbalance 18, 20, multiple of the angular pitch of the cams of the coupling 26.

4. Эталонный сигнал №4 рабочей частоты вращения пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1, соответствующий величине статического момента дебалансов 18, 20 вибровозбудителя 1 при рабочем значении их фазового угла φ_ДР.4. Reference signal No. 4 of the operating frequency of the rotation of the pairs of cargo shafts 3, 4 of the vibration modules 1, corresponding to the value of the static moment of the unbalance 18, 20 of the vibration exciter 1 at the working value of their phase angle φ _ДР .

5. Сигнал запрета №5, устанавливающий время функционирования вибровозбудителя в рабочем режиме.5. Prohibition signal No. 5, which sets the vibration exciter operating time in operating mode.

Вибровозбудитель работает следующим образом. Эталонный сигнал №1 поступает по фазовым каналам 76 на фазовращатели 62 и оттуда в БАПФУ 64. Эталонный сигнал №2 по частотным каналам 74 поступает на частотные дискриминаторы 59. Эталонный сигнал №3 по фазовым каналам 76 поступает на фазовращатели 63.Vibration exciter works as follows. Reference signal No. 1 is supplied through phase channels 76 to phase shifters 62 and from there to BAPFU 64. Reference signal No. 2 via frequency channels 74 is supplied to frequency discriminators 59. Reference signal No. 3 via phase channels 76 is supplied to phase shifters 63.

Производится запуск электродвигателей 51 пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1. Импульсы сигналов текущих значений фазового угла пар грузовых валов 3, 4 и частоты их вращения поступают от датчиков 52 каждого вибромодуля 1 соответственно по фазовым каналам 70 в БАПФУ 64 и частотным каналам 71 в частотные дискриминаторы 59. БАПФУ 64 вырабатывают каждый сигнал рассогласования текущего значения фазового угла пар грузовых валов 3, 4 со значением эталонного сигнала №1. Частотные дискриминаторы 59 вырабатывают каждый сигналы рассогласования текущих значений частоты вращения пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1 со значением эталонного сигнала №2. Сигналы рассогласования по фазовому углу и частоте вращения поступают соответственно с БАПФУ 64 и частотных дискриминаторов 59 в сумматоры 65, которые формируют интегральный сигнал рассогласования по фазовому углу и частоте вращения пар грузовых валов 3, 4.The electric motors of 51 pairs of cargo shafts 3, 4 of vibration modules 1 are started. Pulses of signals of the current values of the phase angle of pairs of cargo shafts 3, 4 and their rotational speeds are received from sensors 52 of each vibration module 1, respectively, through phase channels 70 in BAPFU 64 and frequency channels 71 to frequency discriminators 59. BAPFU 64 generate each signal of the mismatch of the current value of the phase angle of the pairs of cargo shafts 3, 4 with the value of the reference signal No. 1. Frequency discriminators 59 generate each mismatch signals of the current values of the rotational speed of the pairs of cargo shafts 3, 4 of the vibration modules 1 with the value of the reference signal No. 2. The phase angle and frequency inconsistency signals are received respectively from the BAPFU 64 and the frequency discriminators 59 to the adders 65, which form an integrated phase angle and frequency inconsistency signal of the pairs of cargo shafts 3, 4.

Эти сигналы поступают в ПИД-регуляторы 66, вырабатывающие управляющие сигналы для тиристорных блоков 67 питания. Тиристорные блоки 67 питания подают пропорциональные величине управляющих сигналов напряжения на электродвигатели 51 вибромодулей 1, регулируя таким образом частоту вращения их роторов. Вышеописанное функционирование синхронизирующей системы управления осуществляется постоянно как в описываемый выше период разгона электродвигателей 51, так и в период установившегося вращения пар грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1 с заданной частотой или в период управления снижением частоты их вращения.These signals are fed to PID controllers 66, which generate control signals for the thyristor power supply units 67. Thyristor power units 67 supply proportional to the magnitude of the control voltage signals to the electric motors 51 of the vibration modules 1, thereby adjusting the speed of their rotors. The above-described functioning of the synchronizing control system is carried out continuously both during the acceleration period of the electric motors 51 described above and during the steady-state rotation of the pairs of cargo shafts 3, 4 of the vibration modules 1 at a predetermined frequency or during the period of controlling the reduction of their rotation frequency.

При достижении парами грузовых валов 3, 4 вибромодулей 1 частоты вращения, равной значению, установленному эталонным сигналом №2, частотные дискриминаторы 59 вырабатывают каждый сигнал, поступающий в БУСМ 60. По этим сигналам БУСМ 60 через силовые каналы 61 подают питание в обмотки электромагнитов 38 вибромодулей 1. Под действием электромагнитных сил электромагнитов 38 траверса 34 каждого вибромодуля 1 притянется к сердечникам 39, сжимая пружины 36. При этом траверса 34 (фиг.2) через радиально-упорный подшипник 32 в корпусе 33 переместит влево по шлицевому концу 25 грузового вала 3 втулку 28 с полумуфтой 27. Полумуфты 27 и 29 сцепной муфты 26 выйдут из зацепления. С этого момента грузовые валы 3 с дебалансами 18 вибромодулей 1 вращаются по инерции и за счет сил трения в подшипниках 15 теряют угловую скорость, следствием чего является рост фазового угла дебалансов 18, 20 каждой пары грузовых валов 3, 4. Одновременно с включением сцепной муфты 26 в результате перемещения траверсы 34 влево относительно БДЛП 48 последний вырабатывает сигнал, по которому на фазовращатели 63 по фазовым каналам 69 с датчиков 47 вибромодулей 1 поступают сигналы текущих значений фазовых углов дебалансов 18, 20 пар грузовых валов 3, 4. На фазовращателях 63 сигналы текущих значений фазовых углов дебалансов 18, 20 сравниваются с эталонным сигналом №3. По достижении равенства сигнала текущего значения фазового угла дебалансов 18, 20 каждого вибромодуля 1 эталонному сигналу №3 фазовращатели 63 формируют управляющий сигнал на БУСМ 60. По этому сигналу БУСМ 60 обесточивают обмотки электромагнитов 38. Под действием импульса сжатых пружин 36 траверсы 34 вибромодулей 1 (фиг.2) переместятся вправо. При этом траверса 34 каждого вибромодуля 1 через радиально-упорный подшипник 32 в корпусе 33 переместит вправо по шлицевому концу 25 грузового вала 3 втулку 28 с полумуфтой 27. Полумуфты 27 и 29 сцепных муфт 26 вибромодулей 1 войдут в зацепление. С этого момента грузовые валы 3, 4 пребывают в силовом замыкании и вращаются совместно, имея кратное угловому шагу кулачков сцепных муфт 26 рабочее значение φ_ДР фазового угла дебалансов 18, 20. Одновременно с включением сцепной муфты 26 в результате возврата траверсы 34 в исходное положение БДЛП 48 каждого вибромодуля 1 выработают сигнал, поступающий по каналам 73 на схему «И» 58. Схема «И» 58, срабатывающая при поступлении на нее сигналов БДЛП 48 обоих вибромодулей 1, генерирует сигнал, который поступает в программный генератор 57. По этому сигналу ранее сформированные частотным генератором 57 эталонный сигнал №4 и сигнал запрета №5 по каналам 75 поступят на частотные дискриминаторы 59, в которых произойдет замещение эталонного сигнала №2 эталонным сигналом №4. При этом частотные дискриминаторы 59 начнут вырабатывать сигналы рассогласования эталонного сигнала №4 рабочей частоты с сигналами текущих значений частоты вращения пар грузовых валов 3, 4, поступающих от датчиков 52 по частотным каналам 71. Сигналы рассогласования с частотных дискриминаторов 59 в описанном выше порядке поступают в сумматоры 65, формирующие интегральный сигнал рассогласования, который подается в ПИД-регуляторы 66. Управляющие сигналы, формируемые ПИД-регуляторами 66, поступают на тиристорные блоки 67 питания, которые по силовым каналам 68 подают пропорциональное величине управляющих сигналов напряжение на электродвигатели 51. По достижении равенства сигнала текущего значения частоты вращения пар грузовых валов 3, 4 каждого вибромодуля 1 значению частоты, установленному эталонным сигналом №4, частотные дискриминаторы 59 вырабатывают управляющий сигнал для БУСМ 60. При этом управляющий сигнал для БУСМ 60 блокируется ранее поступившим в частотные дискриминаторы 59 сигналом запрета №5, в силу чего вибровозбудитель функционирует далее в режиме заданных рабочих параметров в течение срока действия сигнала запрета №5.When the pairs of cargo shafts 3, 4 vibration modules 1 rotational speed equal to the value set by the reference signal No. 2, frequency discriminators 59 generate each signal received in the BUSM 60. These signals BUSM 60 through power channels 61 supply power to the windings of the electromagnets 38 of the vibration modules 38 1. Under the influence of the electromagnetic forces of the electromagnets 38, the crosshead 34 of each vibration module 1 will be attracted to the cores 39, compressing the springs 36. In this case, the crosshead 34 (Fig. 2) will move to the left through the spline through the angular contact bearing 32 in the housing 33 at the end 25 of the cargo shaft 3, the sleeve 28 with the coupling half 27. The coupling halves 27 and 29 of the coupling 26 will disengage. From this moment, the cargo shafts 3 with unbalances 18 of the vibration modules 1 rotate by inertia and, due to the friction forces in the bearings 15, lose angular velocity, resulting in an increase in the phase angle of the unbalances 18, 20 of each pair of cargo shafts 3, 4. Simultaneously with the coupling coupling 26 as a result of moving the traverse 34 to the left relative to the BDLP 48, the latter generates a signal that signals to the phase shifters 63 through the phase channels 69 from the sensors 47 of the vibration modules 1 receive the current values of the phase angles of unbalances 18, 20 pairs of cargo shafts 3, 4. On the phase rotators 63 signals of the current values of the phase angles of unbalances 18, 20 are compared with the reference signal No. 3. Upon reaching the equality of the signal of the current value of the phase angle of the unbalance 18, 20 of each vibration module 1 to the reference signal No. 3, the phase shifters 63 form a control signal on the BUSM 60. According to this signal, the BUSM 60 de-energizes the electromagnet windings 38. Under the influence of the compressed springs 36 of the crosshead 34 of the vibration modules 1 (Fig. .2) move to the right. In this case, the traverse 34 of each vibration module 1 through the angular contact bearing 32 in the housing 33 will move to the right along the splined end 25 of the cargo shaft 3 the sleeve 28 with the coupling half 27. The coupling halves 27 and 29 of the coupling couplings 26 of the vibration module 1 will engage. From this moment, the cargo shafts 3, 4 are in a power circuit and rotate together, having a multiple of the angular pitch of the cam couplings 26, the working value φ _DR of the unbalance phase angle 18, 20. Simultaneously with the coupling 26 being turned on as a result of the traverse 34 returning to the BDLP initial position 48 of each vibration module 1 will generate a signal arriving through channels 73 to the “I” circuit 58. The “I” circuit 58, which is triggered when the BDLP signals 48 of both vibration modules 1 arrive at it, generates a signal that enters the program generator 57. By this wound signal e generated frequency standard signal generator 57 and №4 №5 inhibiting signal on channels 75 will come to frequency discriminator 59, in which reference will substitution №2 reference signal №4 signal. In this case, the frequency discriminators 59 will begin to generate the mismatch signals of the reference signal No. 4 of the working frequency with the signals of the current values of the rotational speed of the pairs of cargo shafts 3, 4 coming from the sensors 52 via the frequency channels 71. The mismatch signals from the frequency discriminators 59 are received in the adders as described above 65, forming the integral error signal, which is fed to the PID controllers 66. The control signals generated by the PID controllers 66, are fed to the thyristor power units 67, which are power m channels 68 are supplied with a voltage proportional to the magnitude of the control signals to the electric motors 51. Upon reaching the equality of the signal of the current value of the rotational speed of the pairs of cargo shafts 3, 4 of each vibration module 1 to the frequency value set by the reference signal No. 4, frequency discriminators 59 generate a control signal for BUSM 60. When the control signal for the BUSM 60 is blocked by the prohibition signal No. 5 previously received by the frequency discriminators 59, due to which the vibration exciter functions further in the mode of the specified working pairs ters during the validity of the prohibition signal №5.

В случае необходимости перехода на новый режим работы вибровозбудитель не выключается. При этом программный генератор 57 формирует следующие сигналы.If it is necessary to switch to a new operating mode, the vibration exciter does not turn off. When this program generator 57 generates the following signals.

1. Эталонный сигнал нового рабочего значения φ_ДР1 фазового угла небалансов 18, 20, кратного угловому шагу кулачков сцепной муфты 26.1. The reference signal of the new operating value φ _{ДР1 of the} phase angle of unbalances 18, 20, a multiple of the angular pitch of the cams of the coupling 26.

2. Эталонный сигнал новой рабочей частоты вращения пар грузовых валов 3, 4, соответствующий величине статического момента дебалансов 18, 20 вибровозбудителя при новом рабочем значении φ_ДР1 их фазового угла.2. The reference signal of the new working frequency of rotation of the pairs of cargo shafts 3, 4, corresponding to the value of the static moment of unbalance 18, 20 of the vibration exciter with a new working value φ _{ДР1 of} their phase angle.

3. Сигнал запрета, устанавливающий время функционирования вибровозбудителя в новом рабочем режиме.3. Prohibition signal, which sets the vibration exciter operating time in the new operating mode.

Эталонный сигнал нового рабочего значения φ_ДР1 фазового угла дебалансов 18, 20 по фазовым каналам 76 поступает с программного генератора 57 в фазовращатели 63. По истечении времени действия сигнала запрета №5 (или его принудительного выключения) заблокированные этим сигналом в частотных дискриминаторах 59 управляющие сигналы поступают в БУСМ 60, в результате чего последние подают питание по силовым каналам 61 в обмотки электромагнитов 38 вибромодулей 1. С этого момента вышеописанный процесс регулирования параметров вибровозбудителя для реализации вибровоздействия в новом рабочем режиме повторится.The reference signal of the new operating value φ _ДР1 of the unbalance phase angle 18, 20 through the phase channels 76 is supplied from the program generator 57 to the phase shifters 63. After the time of the inhibit signal No. 5 (or its forced shutdown) expires, the control signals blocked by this signal in the frequency discriminators 59 arrive in BUSM 60, as a result of which the latter supply power through the power channels 61 to the windings of the electromagnets 38 of the vibration modules 1. From now on, the above-described process of controlling the parameters of the vibration exciter for realizing tion in a new vibro operation again.

Запуск вибровозбудителя и последующее регулирование его параметров могут производиться как при вышеописанном нулевом, так и при любом другом значении фазового угла φ_Д дебалансов 18, 20, кратном угловому шагу кулачков сцепной муфты 26.The start of the vibration exciter and the subsequent regulation of its parameters can be carried out both with the above zero and with any other value of the phase angle φ _{D of the} unbalance 18, 20, which is a multiple of the angular pitch of the cams of the coupling coupling 26.

Реализация однодвигательного привода пар грузовых валов 3, 4 не снижает качества синхронизации их вращения. При этом вдвое сокращается не только число электродвигателей 51 электропривода грузовых валов 3,4 вибромодулей 1, но и количество однотипных элементов синхронизирующей системы управления, в том числе наиболее габаритных и дорогих в изготовлении тиристорных блоков 67 питания электродвигателей 51.The implementation of a single-engine drive pairs of cargo shafts 3, 4 does not reduce the quality of synchronization of their rotation. This halves not only the number of electric motors 51 of the electric drive of the cargo shafts 3.4 vibromodules 1, but also the number of the same type of elements of the synchronizing control system, including the most dimensional and expensive in the manufacture of thyristor power supply units 67 of the electric motors 51.

Claims

Vibration exciter, containing at least two pairs of coaxially mounted relative to each other in separate housings of the first and hollow second cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalances, the read head of each of which is connected to a synchronization system exciter control system, characterized in that the first and second cargo shafts of each pair are connected by a normally closed coupler equipped with a mounted m in the casing with an electromagnetic drive with a non-contact linear displacement sensor, which are connected to a synchronizing exciter control system, the non-contact frequency and phase unbalance sensors of the first load shaft of each pair are mounted on the end of the case so that its code carrier disk is connected to the first load shaft by a flexible connection, and the rotor shaft of the electric motor motor is connected by a flexible connection with the disk-carrier code mounted on the cover of the rear bearing of a non-contact electric motor a frequency sensor and a phase angle of unbalance of the second cargo shaft of each pair.