RU2324548C1

RU2324548C1 - Unbalance vibration generator

Info

Publication number: RU2324548C1
Application number: RU2006144372/28A
Authority: RU
Inventors: Владимир Николаевич Дмитриев (RU); Владимир Николаевич Дмитриев; Алексей Александрович Горбунов (RU); Алексей Александрович Горбунов; Иль с Ильгиз рович Мавзютов (RU); Ильяс Ильгизярович Мавзютов
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 branches of industry where vibrating devices working under hard conditions are required. The unbalance vibration generator consists of electrical motor and of unbalances assembled on the output shaft; one of the unbalances is fixed, while the other is turn able, the unbalances are tied with a spring element. A fan is installed between a turn able unbalance and the electrical motor, the said fan is secured on the turn able unbalance, and a spring element is made as a torsion spring, the both ends of which are attached to unbalances.

EFFECT: increase of reliability and enhancement of functions.

1 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, длительные перегрузки приводного электродвигателя и, как следствие, его перегрев.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, long overloads of the drive electric motor and, as a result, its overheating.

Известен дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, приводной вал, установленный на нем дебаланс, состоящий из двух частей, одна из которых закреплена на валу, а другая установлена с возможностью поворота вокруг вала. Поворотная часть дебаланса имеет замкнутую выемку, а в закрепленной части выполнен радиальный паз, в котором расположен связывающий обе части дебаланса элемент, подпружиненный в радиальном направлении (А.с. СССР №637169, кл. В06В 1/16, 1978 г.). Недостатками аналога являются сложность конструкции вибровозбудителя и малая надежность, обусловленная как сложностью конструкции, так и малым сроком службы электродвигателя из-за отсутствия системы его охлаждения.Known unbalanced vibration exciter containing an electric motor, a drive shaft, an unbalance mounted on it, consisting of two parts, one of which is mounted on the shaft, and the other is mounted to rotate around the shaft. The rotary part of the unbalance has a closed recess, and a radial groove is made in the fixed part, in which there is an element connecting the two parts of the unbalance, spring-loaded in the radial direction (AS USSR No. 637169, class B06B 1/16, 1978). The disadvantages of the analogue are the design complexity of the exciter and low reliability due to both the design complexity and the short life of the electric motor due to the lack of a cooling system.

Известен также дебалансный вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, приводной вал с установленными на нем двумя дебалансами, один из которых закреплен на валу неподвижно, а другой установлен с возможностью поворота посредством копира и пружины, стягивающей их (А.с. СССР №784945, кл. В06В 1/16, 1980 г.). Недостатками данного вибровозбудителя являются также сложность конструкции и малая надежность из-за отсутствия охлаждения, а также неудовлетворительный линейный закон изменения раздвигающей силы от скорости, что затрудняет переход вибровозбудителя через резонансную зону.Also known is an unbalanced vibration exciter containing an electric motor, a drive shaft with two unbalances installed on it, one of which is fixed to the shaft fixedly, and the other is mounted with the possibility of rotation by means of a copier and a spring tightening them (A.S. USSR No. 784945, class B06B 1/16, 1980). The disadvantages of this vibration exciter are also the design complexity and low reliability due to the lack of cooling, as well as an unsatisfactory linear law of variation of the spreading force from speed, which makes it difficult for the vibration exciter to pass through the resonance zone.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является вибровозбудитель, содержащий электродвигатель, на выходном валу которого установлены неподвижный и подвижный в окружном направлении дебалансы, связанные между собой упругим элементом, причем центры тяжести дебалансов расположены в плоскости, проходящей через ось вращения выходного вала, по разные стороны от последней, в валу выполнены центральное и глухое радиальные отверстия, и механизм фиксации подвижного дебаланса, выполненный в виде размещенной в глухом радиальном отверстии шаровой шпонки, связанной с ней упругой пластины, установленной в глухом радиальном отверстии перпендикулярно оси вала, и управляющего стержня, размещенного в центральном цилиндрическом отверстии, а на посадочной поверхности подвижного дебаланса выполнен сегментный паз со сферическими углублениями (А.с. СССР №1310040, кл. В06В 1/16, 1987 г.).The closest set of essential features to the claimed invention is a vibration exciter containing an electric motor, on the output shaft of which there are fixed and movable in the circumferential direction unbalances interconnected by an elastic element, and the centers of gravity of the unbalances are located in a plane passing through the axis of rotation of the output shaft, different sides from the latter, in the shaft there are central and blind radial holes, and a mechanism for fixing the moving unbalance made in the form of bent in a blind radial hole of a ball key, an elastic plate connected to it, installed in a blind radial hole perpendicular to the axis of the shaft, and a control rod placed in a central cylindrical hole, and a segment groove with spherical recesses is made on the seating surface of the moving unbalance (A.S. USSR No. 1310040, class B06B 1/16, 1987).

Недостатками прототипа являются малая надежность устройства, обусловленная сложностью конструкции вибровозбудителя и малым сроком службы электродвигателя из-за отсутствия системы его охлаждения, а также небольшая раздвигающая сила (только за счет лобового аэродинамического сопротивления поворотного дебаланса), что с учетом вибрационного момента и трения в контакте «вал - поворотный дебаланс» может вызвать «застревание» поворотного дебаланса на валу.The disadvantages of the prototype are the low reliability of the device, due to the complexity of the design of the exciter and the short life of the electric motor due to the lack of a cooling system, as well as a small spreading force (only due to the aerodynamic drag of the rotational unbalance), which, taking into account the vibration moment and friction in the contact, shaft - rotary unbalance ”can cause a“ jam ”of the rotary unbalance on the shaft.

Технический результат - упрощение конструкции вибровозбудителя за счет исключения из устройства таких элементов как центральное и глухое радиальные отверстия в валу, шаровая шпонка, связанная с ней упругая пластина, установленная в глухом радиальном отверстии перпендикулярно оси вала, и управляющий стержень, размещенный в центральном цилиндрическом отверстии, увеличение раздвигающей силы, а также - повышение надежности как за счет упрощения конструкции вибровозбудителя, так и за счет снижения температуры электродвигателя.The technical result is a simplification of the design of the vibration exciter due to the exclusion from the device of such elements as the central and blind radial holes in the shaft, the ball key, the associated elastic plate installed in the blind radial hole perpendicular to the shaft axis, and a control rod located in the central cylindrical hole an increase in the spreading force, as well as an increase in reliability both by simplifying the design of the vibration exciter and by lowering the temperature of the electric motor.

Для достижения технического результата заявляемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель содержит электродвигатель, на выходном валу которого установлены неподвижный и подвижный в окружном направлении дебалансы, связанные между собой упругим элементом, причем центры тяжести дебалансов расположены в плоскости, проходящей через ось вращения выходного вала, по разные стороны от последней, между подвижным дебалансом и электродвигателем установлен вентилятор, закрепленный на подвижном дебалансе, а упругий элемент выполнен в виде пружины кручения, концы которой закреплены на дебалансах.To achieve a technical result, the claimed invention - an unbalanced vibration exciter contains an electric motor, on the output shaft of which there are fixed and movable in the circumferential direction unbalances interconnected by an elastic element, and the centers of gravity of the unbalances are located in the plane passing through the axis of rotation of the output shaft, on different sides from last, between the movable unbalance and the electric motor a fan is mounted, mounted on a movable unbalance, and the elastic element is made in the form of torsion dinners, the ends of which are fixed on unbalances.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - дебалансный вибровозбудитель, на фиг.2 - неподвижный дебаланс вибровозбудителя.The invention is illustrated by drawings, which depict: in figure 1 - unbalanced vibration exciter, figure 2 - fixed unbalance of the vibration exciter.

Дебалансный вибровозбудитель содержит электродвигатель 1, на выходном валу 2 которого установлены неподвижный дебаланс 3 и подвижный дебаланс 4 одинаковой массы, соединенные между собой пружиной кручения 5. Между подвижным дебалансом 4 и электродвигателем 1 установлен вентилятор 6, закрепленный на подвижном дебалансе 4 с возможностью их совместного поворота относительно выходного вала 2 и неподвижного дебаланса 3. Для изменения статического момента вибровозбудителя неподвижный дебаланс 3 имеет несколько отверстий 7, в одном из которых устанавливается упор 8, выполненный, например, в виде болта и предназначенный для ограничения углового перемещения подвижного дебаланса 4.The unbalanced vibration exciter contains an electric motor 1, on the output shaft 2 of which there is a fixed unbalance 3 and a movable unbalance 4 of the same mass, interconnected by a torsion spring 5. Between the movable unbalance 4 and the electric motor 1 there is a fan 6 mounted on the movable unbalance 4 with the possibility of their joint rotation relative to the output shaft 2 and the fixed unbalance 3. To change the static moment of the vibration exciter, the fixed unbalance 3 has several holes 7, in one of which navlivaetsya abutment 8 made of, e.g., a bolt and adapted to limit the angular displacement of the movable unbalanced mass 4.

Дебалансный вибровозбудитель работает следующим образом. В исходном положении подвижный дебаланс 4 и неподвижный дебаланс 3, установленные на выходном валу 2 электродвигателя 1, раздвинуты на угол 180°, что обеспечивается пружиной кручения 5. При этом их суммарный статический момент равен нулю, что существенно облегчает процесс пуска дебалансного вибровозбудителя. По мере разгона электродвигателя 1 пропорционально квадрату его угловой скорости увеличивается момент сопротивления вентилятора 6, под действием которого подвижный дебаланс 4, преодолевая восстанавливающую силу пружины кручения 5, начинает поворачиваться в направлении, противоположном направлению вращения выходного вала 2, и при номинальной скорости вращения выходного вала 2 занимает положение, соответствующее заданному значению суммарного статического момента дебалансов, при котором угол раздвига между неподвижным дебалансом 3 и подвижным дебалансом 4 определяется положением упора 8, установленного в одном из отверстий 7, который ограничивает угловое перемещение подвижного дебаланса 4. При торможении электродвигателя 1 момент сопротивления вентилятора 6 уменьшается вследствие уменьшения угловой скорости выходного вала 2, и подвижный дебаланс 4 возвращается в исходное положение, при котором суммарный статический момент дебалансов равен нулю. При необходимости изменения центробежной силы в рабочем режиме в неподвижном состоянии вибровозбудителя меняют положение упора 8.Unbalanced vibration exciter works as follows. In the initial position, the moving unbalance 4 and the fixed unbalance 3 mounted on the output shaft 2 of the electric motor 1 are spaced apart through an angle of 180 °, which is ensured by the torsion spring 5. Moreover, their total static moment is zero, which greatly facilitates the process of starting the unbalanced vibration exciter. As the electric motor 1 accelerates in proportion to the square of its angular speed, the moment of resistance of the fan 6 increases, under the influence of which the moving unbalance 4, overcoming the restoring force of the torsion spring 5, starts to rotate in the direction opposite to the direction of rotation of the output shaft 2, and at the nominal speed of rotation of the output shaft 2 occupies a position corresponding to a given value of the total static moment of unbalances, at which the angle of spread between the fixed unbalance 3 and moving unbalance 4 is determined by the position of the stop 8, which is installed in one of the holes 7, which limits the angular movement of the moving unbalance 4. When the motor 1 is braked, the moment of resistance of the fan 6 decreases due to a decrease in the angular velocity of the output shaft 2, and the moving unbalance 4 returns to its original position, when where the total static moment of unbalance is zero. If necessary, changes in the centrifugal force in the operating mode in the stationary state of the exciter change the position of the stop 8.

Вентилятор 6, являясь устройством для изменения взаимного углового положения дебалансов, одновременно выполняет другую полезную функцию - охлаждает электродвигатель 1. Мощность вентилятора 6 выбирается из условия обеспечения допустимого уровня температуры электродвигателя 1 и определяется геометрическими размерами вентиляционных лопаток. Коэффициент угловой жесткости С пружины кручения 5 выбирается исходя из условия максимального разворота подвижного дебаланса 4 в номинальном режиме на угол 180°:Fan 6, being a device for changing the mutual angular position of unbalances, simultaneously performs another useful function - it cools the electric motor 1. The power of the fan 6 is selected from the condition of ensuring the permissible temperature level of the electric motor 1 and is determined by the geometric dimensions of the ventilation blades. The coefficient of angular stiffness With a torsion spring 5 is selected based on the condition of maximum reversal of the moving unbalance 4 in the nominal mode at an angle of 180 °:

Нм/рад,

Nm / rad

где Р_ВЕНТ - мощность вентилятора в номинальном режиме,where R _VENT - fan power in nominal mode,

ω_н - номинальная частота вращения вибровозбудителя.ω _n - nominal speed exciter.

При правильном выборе параметров вышеназванных элементов обеспечивается легкий пуск и безопасное прохождение резонансного режима при пуске и торможении дебалансного вибровозбудителя, а также улучшаются условия охлаждения электродвигателя 1. Большая вентиляционная раздвигающая сила и ее квадратичная зависимость от скорости обусловливают малую зависимость угла поворота подвижного дебаланса 4 от нестабильных и трудноучитываемых вибрационных сил и сил трения, что также повышает надежность устройства.With the right choice of parameters of the above-mentioned elements, easy start-up and safe passage of the resonant mode during start-up and braking of the unbalanced vibration exciter are ensured, and the cooling conditions of the electric motor 1 are improved. The large ventilation shear force and its quadratic dependence on speed result in a small dependence of the angle of rotation of the moving unbalance 4 on unstable and difficult to account vibrational forces and friction forces, which also increases the reliability of the device.

Таким образом, предлагаемое изобретение - дебалансный вибровозбудитель обладает, по сравнению с прототипом, простотой конструкции, достаточной раздвигающей силой и повышенной надежностью.Thus, the present invention is an unbalanced vibration exciter, in comparison with the prototype, has a simplicity of design, sufficient spreading force and increased reliability.

Claims

An unbalanced vibration exciter containing an electric motor, on the output shaft of which there is a fixed and movable in the circumferential direction unbalances, interconnected by an elastic element, the centers of gravity of the unbalances being located in the plane passing through the rotation axis of the output shaft, on different sides from the last, characterized in that between the movable unbalance and the electric motor there is a fan mounted on the movable unbalance, and the elastic element is made in the form of a torsion spring, the ends of which are fixed on unbalances.