RU2324547C1

RU2324547C1 - Unbalance vibration generator

Info

Publication number: RU2324547C1
Application number: RU2006144371/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Дмитриев (RU); Владимир Николаевич Дмитриев; Алексей Александрович Горбунов (RU); Алексей Александрович Горбунов
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2008-05-20

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: device can be implemented in various sectors of industry where vibrating devices working under hard conditions are required: heavy startup or resonant mode. The unbalance vibration generator comprises case wherein a drive shaft is installed; the first and the second unbalances are arranged between two poles so that centers of balance gravity are located on the opposite sides against the axis of the drive shaft. At that the first unbalance has a wing shape; the poles are made as unbalances and are assembled on the drive shaft and are turn able; the second unbalance is assembled rigidly on the shaft and is attached to poles by means of a torsion spring.

EFFECT: increased reliability and enhanced functions.

2 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях промышленности, где требуются вибрационные устройства с тяжелыми условиями эксплуатации: затрудненный пуск, резонансные режимы.The invention relates to vibration technology and can be used in various industries where vibration devices with difficult operating conditions are required: difficult start-up, resonant modes.

Известен дебалансный вибратор, содержащий вал, дебаланс, устройство для закрепления дебаланса на заданном расстоянии от вала, дебаланс выполнен в виде тела, имеющего в поперечном сечении профиль крыла, и при этом дебаланс установлен с возможностью поворота вокруг оси. Кроме того, дебаланс снабжен установочно-подвижной пластиной, размещенной на стороне, обращенной к валу, позволяющей увеличивать площадь этой стороны. Изменяя угол установки дебаланса и положение установочно-подвижной пластины, можно изменять величину аэродинамической подъемной силы, воздействующей на дебаланс (А.с. СССР №526399, кл. В06В 1/16, 1975 г.). Недостатком данного вибратора являются тяжелые условия пуска, связанные с необходимостью преодоления двигателем статического момента дебаланса в первый полупериод вращения.Known unbalance vibrator containing a shaft, unbalance, a device for fixing the unbalance at a given distance from the shaft, the unbalance is made in the form of a body having a wing profile in cross section, and the unbalance is mounted to rotate around the axis. In addition, the unbalance is equipped with an installation-movable plate located on the side facing the shaft, which allows to increase the area of this side. By changing the angle of installation of the unbalance and the position of the installation-movable plate, it is possible to change the magnitude of the aerodynamic lifting force acting on the unbalance (AS USSR No. 526399, class B06B 1/16, 1975). The disadvantage of this vibrator is the difficult starting conditions associated with the need to overcome the engine's static moment of unbalance in the first half-cycle of rotation.

Известен вибровозбудитель, содержащий полый приводной вал, дебаланс в виде крыла, закрепленного посредством стоек на приводном валу, управляющий электромеханизм, расположенный на торце приводного вала, и исполнительный гидравлический механизм, установленный в теле дебаланса, причем крыло выполнено из установленных в направляющих двух стягиваемых пружинами симметричных частей, между которыми установлен гидравлический исполнительный механизм для раздвижения их по направляющим (А.с. СССР №683813, кл. В06В 1/16, 1979 г.). Недостатками данного изобретения являются тяжелые условия пуска, связанные с необходимостью преодоления двигателем статического момента дебаланса в первый полупериод вращения, а также сложность конструкции вибровозбудителя.A vibration exciter is known, comprising a hollow drive shaft, an unbalance in the form of a wing fixed by struts on the drive shaft, a control electromechanism located on the end of the drive shaft, and an hydraulic actuator installed in the unbalance body, the wing being made of symmetrical mounted in the guides two spring-tightened springs parts between which a hydraulic actuator is installed to move them along the guides (A.S. USSR No. 683813, class B06B 1/16, 1979). The disadvantages of this invention are difficult starting conditions associated with the need to overcome the engine's static moment of unbalance in the first half-cycle of rotation, as well as the complexity of the design of the exciter.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранный в качестве прототипа дебалансный вибровозбудитель, содержащий корпус, установленный в нем приводной вал, размещенные на валу первый и второй дебалансы, установленные между двух дисковых стоек так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала, причем оба дебаланса имеют профиль крыла (А.с. СССР №482207, кл. В06В 1/16, 1974 г.).The closest in technical essence to the claimed invention is a unbalanced vibration exciter selected as a prototype, comprising a housing, a drive shaft mounted therein, first and second unbalances mounted on the shaft, mounted between two disk racks so that the centers of gravity of the unbalances are located on different sides relative to the axis a drive shaft, both unbalances having a wing profile (AS USSR No. 482207, class B06B 1/16, 1974).

Недостатком известного устройства является малая вибрационная сила, что объясняется нерациональным распределением сил, прилагаемых к элементам вибровозбудителя в рабочем режиме, т.к. центробежные силы дебалансных масс направлены встречно и взаимно компенсируются, и в создании вибраций участвуют только аэродинамические силы.A disadvantage of the known device is the small vibrational force, which is explained by the irrational distribution of forces applied to the elements of the vibration exciter in the operating mode, because the centrifugal forces of unbalanced masses are directed counter and mutually compensated, and only aerodynamic forces participate in the creation of vibrations.

Технический результат - увеличение вибрационных усилий за счет суммирования в рабочем режиме центробежных и аэродинамических сил.The technical result is an increase in vibrational forces due to the summation of the centrifugal and aerodynamic forces in the operating mode.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - содержит корпус, установленный в нем приводной вал, размещенные на валу первый и второй дебалансы, установленные между двух стоек так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала, причем первый дебаланс имеет профиль крыла, стойки выполнены в виде дебалансов и установлены на приводном валу с возможностью поворота, а второй дебаланс установлен на валу неподвижно и связан со стойками посредством пружины кручения.To achieve a technical result, the claimed invention, an unbalanced vibration exciter, comprises a housing, a drive shaft mounted therein, first and second unbalances placed on the shaft mounted between two struts so that the centers of gravity of the unbalances are located on different sides relative to the axis of the drive shaft, and the first unbalance has wing profile, struts are made in the form of unbalances and rotatably mounted on the drive shaft, and the second unbalance is fixed on the shaft and connected to the struts by torsion springs.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - дебалансный вибровозбудитель, на фиг.2 - вид А-А на фиг.1.The essence of the invention is illustrated by drawings, which depict: in Fig.1 - unbalanced vibration exciter, in Fig.2 - view aa in Fig.1.

Устройство содержит корпус 1, установленный в нем приводной вал 2, на котором размещены первый дебаланс 3 и второй дебаланс 4, установленные между двух стоек 5 так, что центры тяжести дебалансов расположены по разные стороны относительно оси приводного вала 2, причем первый дебаланс 3 имеет профиль крыла, стойки 5 выполнены в виде дебалансов и установлены на приводном валу 2 с возможностью поворота, а второй дебаланс 4 установлен на приводном валу 2 неподвижно и связан со стойками 5 посредством пружины кручения 6. Первый дебаланс 3 закреплен между стойками 5 с помощью болтов 7 и 8. Для изменения угла атаки первого дебаланса 3, имеющего профиль крыла, в стойках 5 имеется несколько отверстий 9, в одном из которых устанавливается болт 8. В целях изменения статического момента дебалансного вибровозбудителя стойки 5 имеют несколько отверстий 10, в одном из которых устанавливается упор 11, выполненный, например, в виде болта и предназначенный для ограничения углового перемещения стоек 5.The device comprises a housing 1, a drive shaft 2 mounted therein, on which a first unbalance 3 and a second unbalance 4 are placed, mounted between two struts 5 so that the centers of gravity of the unbalances are located on different sides relative to the axis of the drive shaft 2, and the first unbalance 3 has a profile the wings, posts 5 are made in the form of unbalances and rotatably mounted on the drive shaft 2, and the second unbalance 4 is fixed on the drive shaft 2 and connected to the posts 5 by means of a torsion spring 6. The first unbalance 3 is fixed between struts 5 with bolts 7 and 8. To change the angle of attack of the first unbalance 3 having a wing profile, racks 5 have several holes 9, one of which has a bolt 8. In order to change the static moment of the unbalanced vibration exciter, racks 5 have several holes 10 , in one of which a stop 11 is installed, made, for example, in the form of a bolt and designed to limit the angular movement of the uprights 5.

Предлагаемый дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом. В исходном положении при помощи пружины кручения 6 первый дебаланс 3 вместе со стойками 5, выполненными в виде дебалансов, и второй дебаланс 4 расположены таким образом, что их центры тяжести находятся по разные стороны от оси приводного вала 2, при этом суммарный статический момент вибровозбудителя равен нулю из-за того, что статический момент второго дебаланса 4 уравновешивается суммарным статическим моментом первого дебаланса 3 и стоек 5. Вследствие этого обеспечивается легкий пуск вибровозбудителя и безопасное прохождение им резонансной зоны. При вращении приводного вала 2 возникает подъемная аэродинамическая сила, приложенная к первому дебалансу 3, имеющему профиль крыла. При этом результирующая аэродинамическая сила F раскладывается на две составляющие: нормальную к воздушному потоку силу F_Н и силу лобового сопротивления F_Л.The proposed unbalanced vibration exciter operates as follows. In the initial position, using torsion spring 6, the first unbalance 3 together with the struts 5, made in the form of unbalances, and the second unbalance 4 are located so that their centers of gravity are on different sides from the axis of the drive shaft 2, while the total static moment of the vibration exciter is zero due to the fact that the static moment of the second unbalance 4 is balanced by the total static moment of the first unbalance 3 and racks 5. As a result, the vibration exciter is easily started and resonant passage through it is resonant th zone. When the drive shaft 2 rotates, a lifting aerodynamic force is applied to the first unbalance 3 having a wing profile. In this case, the resulting aerodynamic force F is decomposed into two components: the force F _N normal to the air flow and the drag force F _L.

где С - безразмерный коэффициент, зависящий от числа Рейнольдса,where C is a dimensionless coefficient depending on the Reynolds number,

С_у - коэффициент нормальной к воздушному потоку силы F_Н, обратно пропорциональный углу атаки первого дебаланса 3,With _y - coefficient normal to the air flow force F _N , inversely proportional to the angle of attack of the first unbalance 3,

С_х- коэффициент силы лобового сопротивления F_Л, пропорциональный углу атаки первого дебаланса 3,C _x - drag coefficient of force F _L , proportional to the angle of attack of the first unbalance 3,

S - площадь поверхности первого дебаланса 3, на которую воздействует воздушный поток,S is the surface area of the first unbalance 3, which is affected by the air flow,

р - плотность среды, в которой вращаются дебалансы,p is the density of the medium in which the unbalances rotate,

ω - частота вращения приводного вала 2.ω is the frequency of rotation of the drive shaft 2.

С увеличением угловой частоты вращения приводного вала 2 под действием силы лобового сопротивления F_Л, приложенной к первому дебалансу 3, стойки 5, преодолевая восстанавливающую силу пружины кручения 6, начинают поворачиваться в направлении, противоположном направлению вращения приводного вала 2. При номинальной скорости вращения приводного вала 2 стойки 5 с закрепленным на них первым дебалансом 3 занимают положение, соответствующее определенному значению суммарного статического момента вибровозбудителя, при котором угол раздвига между стойками 5 и вторым дебалансом 4 определяется положением упора 11, установленного в одном из отверстий 10, который ограничивает угловое перемещение стоек 5. В таком положении составляющая F_Н суммируется с центробежными силами первого дебаланса 3, второго дебаланса 4 и стоек 5, тем самым увеличивая вибрационные усилия.With an increase in the angular frequency of rotation of the drive shaft 2 under the action of the drag force F _L applied to the first unbalance 3, the posts 5, overcoming the restoring force of the torsion spring 6, begin to turn in the direction opposite to the direction of rotation of the drive shaft 2. At the nominal speed of rotation of the drive shaft 2 racks 5 with the first unbalance 3 attached to them occupy a position corresponding to a certain value of the total static moment of the vibration exciter, at which the angle of spread between uprights 5 and the second unbalance 4 defines the stop position 11, installed in one of the holes 10, which limits the angular movement of the struts 5. In this position F _H component is added to the centrifugal forces of the unbalanced mass of the first 3, second 4 and the unbalance rack 5, thus increasing the vibrating efforts.

Соотношение сил F_Н и F_Л определяется углом атаки первого дебаланса 3. При угле атаки, равном нулю, составляющая F_Л является минимальной, а результирующая сила F приближается по величине к F_H. С увеличением угла атаки первого дебаланса 3 увеличивается сила лобового сопротивления F_Л.The ratio F _H and F _L of forces determined by the angle of attack of the first unbalanced mass 3. When the angle of attack is zero, component F _R is the minimum, and the resultant force F is close in magnitude to F _H. With an increase in the angle of attack of the first unbalance 3, the drag force F _L increases.

При торможении приводного вала 2 результирующая сила уменьшается пропорционально квадрату его угловой частоты, и стойки 5 под действием восстанавливающей силы пружины кручения 6 постепенно возвращаются в исходное положение, при котором суммарный статический момент вибровозбудителя равен нулю. Тем самым обеспечивается безопасное прохождение вибровозбудителем резонансной зоны при торможении.When braking the drive shaft 2, the resulting force decreases in proportion to the square of its angular frequency, and the strut 5 under the action of the restoring force of the torsion spring 6 gradually returns to its original position, at which the total static moment of the vibration exciter is zero. This ensures the safe passage of the resonant zone by the exciter during braking.

Таким образом, предлагаемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель - обладает по сравнению с прототипом повышенными вибрационными усилиями за счет суммирования в рабочем режиме центробежных и аэродинамических сил.Thus, the present invention is an unbalanced vibration exciter, which has increased vibrational forces compared to the prototype due to the summation of the centrifugal and aerodynamic forces in the operating mode.

Claims

An unbalanced vibration exciter, comprising a housing, a drive shaft mounted therein, first and second unbalances placed on the shaft mounted between two struts so that the centers of gravity of the unbalances are located on different sides relative to the axis of the drive shaft, the first unbalance having a wing profile, characterized in that the racks are made in the form of unbalances and mounted on the drive shaft with the possibility of rotation, and the second unbalance is fixed on the shaft and is connected to the racks by means of a torsion spring.