RU2532235C2 - Vibration transporting machine - Google Patents

Vibration transporting machine Download PDF

Info

Publication number
RU2532235C2
RU2532235C2 RU2012129338/28A RU2012129338A RU2532235C2 RU 2532235 C2 RU2532235 C2 RU 2532235C2 RU 2012129338/28 A RU2012129338/28 A RU 2012129338/28A RU 2012129338 A RU2012129338 A RU 2012129338A RU 2532235 C2 RU2532235 C2 RU 2532235C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
resonant
machine
vibration
rotors
mass
Prior art date
Application number
RU2012129338/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012129338A (en
Inventor
Василий Иванович Антипов
Раиса Ивановна Антипова
Александр Викторович Кошелев
Николай Николаевич Денцов
Original Assignee
Василий Иванович Антипов
Раиса Ивановна Антипова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Василий Иванович Антипов, Раиса Ивановна Антипова filed Critical Василий Иванович Антипов
Priority to RU2012129338/28A priority Critical patent/RU2532235C2/en
Publication of RU2012129338A publication Critical patent/RU2012129338A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2532235C2 publication Critical patent/RU2532235C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: vibration transporting machine includes a working element connected via an elastic connection to a jet part carrying a resonant one-directional vibration device, and shock absorbers of low stiffness; besides, the resonant one-directional vibration device is made in the form of at least a pair of similar parametric vibration exciters mounted on the jet part of the machine and installed so that rotors of inertia elements can be rotated in opposite directions in vertical planes and brought into rotation from independent electric motors, and resonant frequency of the resonant one-directional vibration device is determined as follows: ω=λ12, λ1=ν·ω, 0<ν<1, where ω - averaged value of partial angular speeds of rotors, λ1 - effective proper frequency of swinging pendulums of rotors of inertia elements, λ 2 = C / M r e d u c e d
Figure 00000012
- partial proper frequency of the working element, which corresponds to an opposite-phase shape of one-directional free vibrations, Mreduced=M1M2/(M1+M2) - reduced mass, C - stiffness of an elastic connection, M1 - mass of the working element, M2 - total mass of the machine jet part.
EFFECT: achievement of high stability of a resonant operating mode of a machine at high quality of its vibrating system; as a result, creation of energy-saving vibration transporting machines.
2 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано во всех отраслях промышленности для транспортирования различных кусковых и сыпучих материалов в пылеплотном или герметичном исполнении и, если необходимо, одновременной обработки сыпучих грузов (классификация, дозирование, смешивание, сушка, уплотнение).The invention relates to vibration technology and can be used in all industries for the transportation of various bulk and bulk materials in dustproof or airtight design and, if necessary, the simultaneous processing of bulk cargo (classification, dosing, mixing, drying, compaction).

Общим названием вибротранспортирующая машина (ВТМ) обозначают группу машин: вибрационные конвейеры, вибрационные питатели, вибрационные грохоты, питатели-грохоты и т.п.The general name vibrotransport machine (VTM) refers to a group of machines: vibration conveyors, vibration feeders, vibrating screens, screen feeders, etc.

Для привода ВТМ используют инерционные (дебалансные), эксцентриковые, электромагнитные, гидравлические и пневматические вибровозбудители.For VTM drive, inertial (unbalanced), eccentric, electromagnetic, hydraulic and pneumatic exciters are used.

В настоящее время в подавляющем большинстве ВТМ работают в режиме вынужденных колебаний с зарезонансной настройкой. Резонансные режимы работы ВТМ, являющиеся энергетически наиболее эффективными, практически нереализуемы из-за их низкой стабильности при обычном резонансе вынужденных колебаний.Currently, the vast majority of VTMs operate in the forced oscillation mode with a resonant tuning. The resonant operation modes of VTMs, which are the most energetically efficient, are practically unrealizable due to their low stability under the usual resonance of forced oscillations.

Некоторое распространение в промышленности получили и резонансные машины с электромагнитным приводом небольшой производительности. При допустимых размерах электромагнитного вибровозбудителя требуемую амплитуду колебаний рабочего органа можно получить только в околорезонансном режиме, который характеризуется низкой стабильностью. При этом имеет место значительное изменение амплитуды колебаний при изменении материала на рабочем органе, что приводит к снижению интенсивности технологического процесса [Вибрации в технике в 6 томах. Т.4. Вибрационные процессы. М.: Машиностроение, 1982. С.257].Resonance machines with an electromagnetic drive of small capacity have also gained some popularity in industry. With the permissible size of the electromagnetic vibration exciter, the required amplitude of oscillations of the working body can be obtained only in the near-resonance mode, which is characterized by low stability. At the same time, there is a significant change in the amplitude of oscillations with a change in material on the working body, which leads to a decrease in the intensity of the process [Vibrations in technology in 6 volumes. T.4. Vibration processes. M .: Mechanical Engineering, 1982. S. 257].

В современных конструкциях зарезонансных ВТМ широкое применение получили самосинхронизирующиеся инерционные (дебалансные) вибровозбудители и мотор-вибраторы, упрощающие компоновку и повышающие надежность конструкции [Блехман И.И. Что может вибрация? О «вибрационной механике» и вибрационной технике. М.: Наука, 1988. С.135].In modern designs of resonant VTMs, self-synchronizing inertial (unbalanced) vibration exciters and motor vibrators are widely used, simplifying the layout and increasing the reliability of the design [I. Blekhman What can vibration do? About "vibrational mechanics" and vibrational technology. M .: Nauka, 1988. P.135].

В статье [Антипов В.И., Палашова И.В. Динамика резонансной транспортно-технологической машины // Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского. 2010.3(1), с.141-147] предложена двухмассная транспортирующая машина с одним параметрическим (резонансным) вибровозбудителем. Недостатком этой машины является то, что вынуждающая сила постоянна по величине, но непрерывно меняется по направлению. В результате возбуждаются дополнительные «паразитные» колебания рабочего органа в поперечном направлении. Для исключения «паразитных» колебаний необходимо, чтобы вынуждающая сила действовала по прямой, периодически меняясь по величине и направлению. Такую силу можно получить путем применения двух одинаковых параметрических (резонансных) вибровозбудителей, вращающихся в противоположных направлениях [Патент № 2441714 РФ, МКИ В06В 1/10. Способ возбуждения резонансных механических колебаний / Антипов В.И., Антипова Р.И., опубл. 10.02.2012. Бюл.№4].In the article [Antipov V.I., Palashova I.V. Dynamics of a resonant transport-technological machine // Bulletin of the Nizhny Novgorod University. N.I. Lobachevsky. 2010.3 (1), pp. 141-147] a two-mass transporting machine with one parametric (resonant) vibration exciter is proposed. The disadvantage of this machine is that the driving force is constant in magnitude, but continuously changes in direction. As a result, additional “spurious” oscillations of the working body in the transverse direction are excited. To eliminate “spurious" oscillations, it is necessary that the driving force act in a straight line, periodically changing in magnitude and direction. This force can be obtained by using two identical parametric (resonant) vibration exciters rotating in opposite directions [RF Patent No. 2441714, MKI V06V 1/10. The method of excitation of resonant mechanical vibrations / Antipov V.I., Antipova R.I., publ. 02/10/2012. Bull. No. 4].

В качестве прототипа принята двухмассная ВТМ с зарезонансной настройкой, содержащая рабочий орган, опирающийся с помощью упругих связей на реактивную массу (на реактивную часть машины), которая установлена на основание через амортизаторы малой жесткости, и вибровозбудитель, закрепленный на реактивной массе, в виде двух спаренных самосинхронизирующихся инерционных (дебалансных) вибраторов с направленной вынуждающей силой [Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры питатели и вспомогательные устройства. М.: Машиностроение, 1972, с.17, рис.6, в. Вибрации в технике. Справочник в 6 томах. Т.4. Вибрационные процессы. М.: Машиностроение, 1981, с.308, рис.4, в].As a prototype, a two-mass VTM with a resonance tuning is adopted, containing a working body supported by elastic bonds on the reactive mass (on the reactive part of the machine), which is mounted on the base through shock absorbers of low stiffness, and a vibration exciter mounted on the reactive mass in the form of two paired self-synchronizing inertial (unbalanced) vibrators with directed driving force [Spivakovsky A.O., Goncharevich I.F. Vibratory conveyors feeders and accessories. M .: Mechanical Engineering, 1972, p.17, Fig. 6, c. Vibration in technology. Handbook in 6 volumes. T.4. Vibration processes. M.: Engineering, 1981, p. 308, Fig. 4, c].

Прототип имеет следующие недостатки.The prototype has the following disadvantages.

- Создаваемые при вращении дебалансов большие центробежные силы нагружают подшипники вибровозбудителя. Это снижает их ресурс, влечет большой непроизводительный расход энергии на преодоление сопротивлений вращению вала.- The large centrifugal forces created by the rotation of the unbalances load the vibration exciter bearings. This reduces their resource, entails a large unproductive energy consumption to overcome resistance to rotation of the shaft.

- Применение инерционных (дебалансных) вибровозбудителей в низкочастотных режимах нерационально, так как в этом случае необходимо значительно увеличить массу дебалансов для получения достаточно большой амплитуды вынуждающей силы.- The use of inertial (unbalanced) vibration exciters in low-frequency modes is irrational, since in this case it is necessary to significantly increase the mass of unbalances to obtain a sufficiently large amplitude of the driving force.

- При зарезонансной настройке для преодоления области интенсивных колебаний нужно иметь двигатель, мощность которого в 5-6 раз превышает мощность, необходимую для работы в зарезонансном режиме.- In the case of resonance tuning, in order to overcome the region of intense oscillations, it is necessary to have an engine whose power is 5-6 times higher than the power needed to operate in the resonance mode.

- В зарезонансном режиме работы ВТМ энергия вибровозбудителя расходуется не только на преодоление сил трения, но и на преодоление сил инерции масс системы.- In the resonant mode of operation of the VTM, the energy of the vibration exciter is consumed not only to overcome the friction forces, but also to overcome the inertia forces of the masses of the system.

Эти недостатки устраняются предлагаемым решением. Решается задача по созданию принципиально новой энергосберегающей многовибраторной ВТМ на многократном комбинационном параметрическом резонансе с расширением функциональных и эксплуатационных возможностей.These shortcomings are eliminated by the proposed solution. The problem of creating a fundamentally new energy-saving multivibrator VTM at multiple Raman parametric resonance with the expansion of functional and operational capabilities is being solved.

Технический результат - это достижение высокой стабильности резонансного режима работы машины при высокой добротности ее колебательной системы, что открывает большие возможности в отношении создания энергосберегающих ВТМ с виброизоляцией и динамического уравновешивания колеблющихся масс с проявлением синергетического эффекта, т.е. взаимного стимулирования колебаний масс системы.The technical result is the achievement of high stability of the resonant mode of operation of the machine with a high quality factor of its oscillatory system, which opens up great opportunities for creating energy-saving VTM with vibration isolation and dynamic balancing of oscillating masses with a synergistic effect, i.e. mutual stimulation of mass oscillations of the system.

Этот технический результат достигается тем, что в вибрационной транспортирующей машине, включающей рабочий орган, соединенный упругой связью с реактивной частью, несущей средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний, и амортизаторы малой жесткости, средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний выполнено в виде смонтированных на реактивной части машины, по меньшей мере, пары одинаковых параметрических вибровозбудителей, установленных с возможностью вращения роторов инерционных элементов в противоположных направлениях в вертикальных плоскостях и приводимых во вращение от независимых электродвигателей, а резонансная частота средства для сообщения резонансных однонаправленных колебаний определяется из соотношений ω=λ12, λ1=v·ω, 0<v<1, где ω - усредненное значение парциальных угловых скоростей роторов, λ1 - эффективная собственная частота качающихся маятников роторов инерционных элементов, λ 2 = C / M п р

Figure 00000001
- парциальная собственная частота рабочего органа, соответствующая противофазной форме однонаправленных свободных колебаний, Mпр=M1M2/(M1+M2) - приведенная масса, C - жесткость упругой связи, M1 - масса рабочего органа, M2 - общая масса реактивной части машины.This technical result is achieved by the fact that in a vibrating transporting machine, including a working body, connected by an elastic connection with a reactive part, carrying a means for communicating resonant unidirectional vibrations, and shock absorbers of low stiffness, a means for communicating resonant unidirectional vibrations is made in the form of machines mounted on the reactive part at least a pair of identical parametric vibration exciters installed with the possibility of rotation of the rotors of inertial elements in the opposite false directions in vertical planes and driven by independent electric motors, and the resonant frequency of the means for communicating resonant unidirectional oscillations is determined from the relations ω = λ 1 + λ 2 , λ 1 = v · ω, 0 <v <1, where ω is the averaged the value of the partial angular velocities of the rotors, λ 1 is the effective natural frequency of the swinging pendulums of the rotors of inertial elements, λ 2 = C / M P R
Figure 00000001
- partial natural frequency of the working body, corresponding to the antiphase form of unidirectional free vibrations, M CR = M 1 M 2 / (M 1 + M 2 ) - reduced mass, C - stiffness of the elastic bond, M 1 - mass of the working body, M 2 - total mass of the reactive part of the machine.

В предложенной ВТМ одновременно проявляются эффекты как маятниковой, так и роторной самосинхронизации.The proposed TMV simultaneously manifests the effects of both pendulum and rotor self-synchronization.

Схема вибрационной транспортирующей машины изображена на фиг.1, 2. Две массы машины M1 и M2, одна из которых - рабочий транспортирующий орган 1, а другая - реактивная 2, соединены между собой основной упругой связью 3 жесткостью C (фиг.1). На реактивной массе закреплено средство для сообщения однонаправленных резонансных колебаний в виде, по меньшей мере, пары одинаковых самосинхронизирующихся параметрических вибровозбудителей 4 с возможностью вращения в противоположных направлениях. Рабочий транспортирующий орган 1 опирается на основание 5 через амортизаторы 6 малой жесткости (вспомогательные упругие связи). Плоскости вращения роторов располагаются в вертикальных плоскостях.A diagram of a vibrating transporting machine is shown in FIGS. 1, 2. Two masses of the machine M 1 and M 2 , one of which is a working transporting body 1, and the other is reactive 2, are interconnected by a main elastic bond 3 of rigidity C (FIG. 1) . A means for communicating unidirectional resonant oscillations in the form of at least a pair of identical self-synchronizing parametric vibration exciters 4 with the possibility of rotation in opposite directions is fixed on the reactive mass. The working transporting body 1 rests on the base 5 through shock absorbers 6 of low stiffness (auxiliary elastic bonds). The planes of rotation of the rotors are located in vertical planes.

За рабочие колебания принимаются резонансные колебания на частоте λ2, соответствующей поступательной противофазной форме свободных колебаний масс M1 и M2 в направлении оси ox.For operating vibrations, resonance vibrations are taken at a frequency λ 2 corresponding to the translational antiphase form of free vibrations of masses M 1 and M 2 in the direction of the ox axis.

Парциальная собственная частота рабочего органа определяется по формуле:The partial natural frequency of the working body is determined by the formula:

λ 2 = C / M п р

Figure 00000002
, λ 2 = C / M P R
Figure 00000002
,

где Mпр=M1M2/(M1+M2) - приведенная масса системы.where M CR = M 1 M 2 / (M 1 + M 2 ) is the reduced mass of the system.

Для свободных колебаний имеет место соотношение:For free vibrations, the relation holds:

A1/A2=M2/M1=l1/l2,A 1 / A 2 = M 2 / M 1 = l 1 / l 2 ,

где A1, A2 - амплитуды колеблющихся масс M1 и M2, l1, l2 - координаты центра масс системы.where A 1 , A 2 are the amplitudes of the oscillating masses M 1 and M 2 , l 1 , l 2 are the coordinates of the center of mass of the system.

При этом предполагается, что форма стационарных резонансных колебаний совпадает с формой свободных колебаний (постулат Видлера).It is assumed that the form of stationary resonant oscillations coincides with the form of free vibrations (Widler's postulate).

На фиг.2 показана схема инерционного элемента (ИЭ) параметрического вибровозбудителя.Figure 2 shows a diagram of an inertial element (IE) of a parametric vibration exciter.

Ротор этой системы набирается из отдельных одинаковых уравновешенных дисков 7 с барабанными частями. В каждом диске образована пара незамкнутых беговых дорожек 8 кругового профиля, которые расположены симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных его диаметров, а их центры смещены от оси вращения ротора в диаметрально противоположных направлениях на одинаковые расстояния AB=l. На беговых дорожках размещены одинаковые уравновешенные тела качения (маятники) 9 с возможностью обкатки. Диски соединяются в единую конструкцию так, что в смежных дисках оси обкатки повернуты вокруг оси вращения ротора на одинаковый угол γ=π/s, где s - число дисков (четное число). Ротор ИЭ содержит N=2s тел качения.The rotor of this system is recruited from separate identical balanced discs 7 with drum parts. In each disk, a pair of open racetracks 8 of a circular profile is formed, which are located symmetrically with respect to two mutually perpendicular diameters, and their centers are offset from the axis of rotation of the rotor in diametrically opposite directions by equal distances AB = l. On treadmills are placed the same balanced rolling bodies (pendulums) 9 with the possibility of break-in. The disks are connected in a single design so that the break-in axes in adjacent disks are rotated around the rotor axis of rotation by the same angle γ = π / s, where s is the number of disks (an even number). The IE rotor contains N = 2s rolling elements.

Число дисков устанавливается в зависимости от мощности машины и требуемой амплитуды колебаний рабочего органа. Роторы двух идентичных ИЭ в собранном виде жестко крепятся на консольных концах вала электодвигателя асинхронного типа или электродвигателя постоянного тока с одинаковой ориентацией беговых дорожек. В этом случае вибровозбудитель представляет собой мотор-вибратор и включается в колебательную систему вибромашины. В других случаях предпочтительнее вибровозбудитель, получающий вращение от отдельного электродвигателя, вынесенного из колебательной системы машины.The number of disks is set depending on the power of the machine and the required amplitude of the oscillations of the working body. The rotors of two identical IEs in assembled form are rigidly mounted on the cantilever ends of the shaft of an asynchronous type electric motor or a DC motor with the same orientation of the treadmills. In this case, the vibration exciter is a motor-vibrator and is included in the oscillatory system of the vibrator. In other cases, a vibration exciter is preferred that receives rotation from a separate electric motor removed from the oscillatory system of the machine.

Далее будем предполагать, что s=2, а параметрический возбудитель колебаний представляет собой мотор-вибратор. Система координат o'x'y'z' с началом в центре масс роторно-маятниковой системы (без тел качения) каждого из вибровозбудителей движется поступательно относительно неподвижной oxyz, причем ось z параллельна осям вращения роторов. С центром каждого диска роторно-маятниковой системы связана подвижная система Ax'y'z', оси которой параллельны соответствующим осям системы o'x'y'z' (фиг.2).Further, we will assume that s = 2, and the parametric oscillator is a vibrator motor. The coordinate system o'x'y'z 'with the beginning in the center of mass of the rotor-pendulum system (without rolling elements) of each of the vibration exciters moves progressively relative to the stationary oxyz, and the z axis is parallel to the axes of rotation of the rotors. A movable system Ax'y'z 'is connected with the center of each disk of the rotor-pendulum system, the axes of which are parallel to the corresponding axes of the system o'x'y'z' (Fig. 2).

Вертикальная плоскость oxy принимается за основную плоскость, относительно которой роторы ИЭ совершают плоское движение. Рассматриваются однонаправленные колебания активной и реактивной масс в направлении оси ox. Необходимая форма траектории обеспечивается направленной жесткостью основной упругой системы, например малогистерезной плоскорессорной упругой системой. Ориентация центров кривизны беговых дорожек (осей обкатки) определяется углами ψ k ( i ) = ω t ( i ) + 2 π k / N , k = 1,2, N , N = 4

Figure 00000003
. Здесь N - число беговых дорожек одного ротора вибровозбудителя, ω(i) - парциальная частота вращения i-го вибровозбудителя, i=1,2. За обобщенные координаты принимают углы ϕ k ( i )
Figure 00000004
, определяющие положения тел качения одного ротора i-го вибровозбудителя, и перемещения x1, x2 масс M1, M2. Предполагается, что тела качения другого ротора определяются теми же углами.The vertical plane oxy is taken as the main plane, relative to which the IE rotors make a plane motion. Unidirectional vibrations of the active and reactive masses in the direction of the ox axis are considered. The necessary shape of the trajectory is provided by the directed stiffness of the main elastic system, for example, a low-sheare plane spring elastic system. The orientation of the centers of curvature of the treadmills (break-in axes) is determined by the angles ψ k ( i ) = ω t ( i ) + 2 π k / N , k = 1,2 ... N , N = four
Figure 00000003
. Here N is the number of treadmills of one rotor of the vibration exciter, ω (i) is the partial frequency of rotation of the i-th vibration exciter, i = 1.2. For the generalized coordinates take the angles ϕ k ( i )
Figure 00000004
determining the position of the rolling bodies of one rotor of the i-th vibration exciter, and the movement x 1 , x 2 masses M 1 , M 2 . It is assumed that the rolling bodies of the other rotor are determined by the same angles.

При равномерном вращении вибровозбудителей, каждый из них образует в поле центробежных сил инерции подсистему 2N одинаковых осцилляторов качения (маятников) с осями обкатки в центрах кривизны беговых дорожек и одинаковыми парциальными собственными частотами λi=v·ωi во вращающейся вместе с ротором системе координат. Здесь v = m ρ c l / J B

Figure 00000005
- безразмерный коэффициент, m - масса тела качения, JB - момент инерции тела качения относительно оси обкатки, l=AB, ρc=BCk. Вторую подсистему осцилляторов образуют упругосвязанные массы M1 и M2.With a uniform rotation of the vibration exciters, each of them forms a subsystem of 2N identical rolling oscillators (pendulums) in the field of centrifugal inertia forces with rolling axes at the center of curvature of the treadmills and the same partial natural frequencies λi = v · ω i in the coordinate system rotating with the rotor. Here v = m ρ c l / J B
Figure 00000005
is the dimensionless coefficient, m is the mass of the rolling body, J B is the moment of inertia of the rolling body relative to the running axis, l = AB, ρ c = BC k . The second subsystem of oscillators is formed by elastically coupled masses M 1 and M 2 .

Рассмотрим случай работы одного параметрического вибровозбудителя. Пусть роторы ИЭ вращаются с постоянной угловой скоростью ω. Равномерное вращение роторов приводит к периодическому изменению во времени инертных свойств колебательной системы машины с периодом 2π/ω. При настройке ω=λ12, где λ1=v·ω, v=0.25, и выполнении порогового условия ε > σ 8 v n ˜ 0 n ˜ / ( 1 v )

Figure 00000006
самовозбуждается многократный комбинационный параметрический резонанс. Здесь ε=v2Nµ/2, µ=mρc/(M2l), σ=2; n ˜ 0 = n 0 / λ 2
Figure 00000007
, n ˜ = n / λ 2
Figure 00000008
- относительные коэффициенты линейного демпфирования соответственно осцилляторов качения и масс M1, M2. Вследствие качаний маятников ИЭ их общий центр масс описывает окружность в плоскости o'x'y'. Угловая скорость его вращения Ω2 по этой окружности равна приблизительно частоте λ2 свободных колебаний рабочего органа. Иначе говоря, автоматически образуется неуравновешенность ИЭ «невидимый дебаланс». Поскольку Ω2≈λ2, то неуравновешенная центробежная сила инерции будет возбуждать резонансные колебания масс M1 и M2, а колебания этих масс вызывают колебания осцилляторов качения (маятников). В результате реализуется синергетический эффект, т.е. взаимное стимулирование колебаний элементов системы. В резонансной зоне выполняется соотношение ω=Ω12, где Ω1≈v·ω, Ω2≈λ2 - некратные частоты генерации осцилляторов качения и рабочего органа соответственно. При этом осцилляторы качения самосинхронизируются по Гюйгенсу, автоматически компенсируя погрешности изготовления роторно-маятниковой системы.Consider the case of one parametric vibration exciter. Let the IE rotors rotate with a constant angular velocity ω. The uniform rotation of the rotors leads to a periodic change in time of the inert properties of the vibrational system of the machine with a period of 2π / ω. When setting ω = λ 1 + λ 2 , where λ 1 = v · ω, v = 0.25, and the threshold condition is satisfied ε > σ 8 v n ˜ 0 n ˜ / ( one - v )
Figure 00000006
multiple Raman parametric resonance self-excited. Here ε = v 2 Nµ / 2, µ = mρ c / (M 2 l), σ = 2; n ˜ 0 = n 0 / λ 2
Figure 00000007
, n ˜ = n / λ 2
Figure 00000008
- the relative coefficients of linear damping, respectively, of the rolling oscillators and masses M 1 , M 2 . Due to the swings of the IE pendulums, their common center of mass describes a circle in the o'x'y 'plane. The angular velocity of its rotation Ω 2 along this circle is approximately equal to the frequency λ 2 of free vibrations of the working body. In other words, the imbalance of IE “invisible unbalance” is automatically formed. Since Ω 2 ≈λ 2 , the unbalanced centrifugal inertia force will excite the resonant oscillations of the masses M 1 and M 2 , and the oscillations of these masses cause oscillations of the rolling oscillators (pendulums). As a result, a synergistic effect is realized, i.e. mutual stimulation of oscillations of system elements. In the resonance zone, the relation ω = Ω 1 + Ω 2 holds, where Ω 1 ≈v · ω, Ω 2 ≈λ 2 are the multiple frequencies of the generation of the rolling oscillators and the working body, respectively. In this case, the rolling oscillators self-synchronize according to Huygens, automatically compensating for the manufacturing errors of the rotor-pendulum system.

В зоне многократного комбинационного параметрического резонанса ВТМ приобретает новые свойства.In the zone of multiple Raman parametric resonance, the TMV acquires new properties.

При совместной работе параметрических вибровозбудителей с близкими парциальными угловыми скоростями ω(1), ω(2) осуществляется их самосинхронизация по типу неуравновешенных роторов. В результате устанавливается синхронный режим, при котором общий центр масс качающихся маятников каждого из вибровозбудителей «невидимый дебаланс» вращается вокруг их осей с одинаковой угловой скоростью Ω2≈λ2 в противоположных направлениях, сообщая рабочему органу прямолинейные колебания, тогда как угловые скорости самих роторов могут быть различными. При вращении «невидимых дебалансов» возникает суммарная вынуждающая сила в направлении оси ox, изменяющаяся периодически с частотой Ω2≈λ2≈0.75ω, где ω=(ω(1)(2))/2 - усредненные значения парциальных угловых скоростей вибровозбудителей. При настройке ω=λ12, λ1=v·ω, v=0.5 возбуждаются прямолинейные колебания рабочего органа с частотой Ω2≈λ2≈0.5ω.When parametric vibration exciters work together with close partial angular velocities ω (1) , ω (2) , they self-synchronize as unbalanced rotors. As a result, a synchronous mode is established in which the common center of mass of the swinging pendulums of each of the vibration exciters “invisible unbalance” rotates around their axes with the same angular velocity Ω 2 ≈λ 2 in opposite directions, informing the working body of linear oscillations, while the angular velocities of the rotors themselves can to be different. When the “invisible unbalances” rotate, a total driving force arises in the direction of the ox axis, periodically changing with a frequency of Ω 2 ≈λ 2 ≈0.75ω, where ω = (ω (1) + ω (2) ) / 2 are the average values of the partial angular velocities vibration exciters. When setting ω = λ 1 + λ 2 , λ 1 = v · ω, v = 0.5, rectilinear vibrations of the working body with a frequency of Ω 2 ≈λ 2 ≈0.5ω are excited.

При совместной работе параметрических вибровозбудителей настройка ВТМ формально не меняется, но под величиной со следует понимать среднюю угловую скорость вращения вибровозбудителей.When parametric vibration exciters work together, the VTM setting does not formally change, but the value of ω should mean the average angular velocity of the vibration exciters.

В настоящее время возрос интерес к проблеме снижения частоты колебаний ВТМ. Это объясняется тем, что интенсификация некоторых технологических процессов связана с применением низкочастотных механических колебаний, например, для подачи тонкодисперсных материалов, нанопорошков.Currently, interest has increased in the problem of reducing the oscillation frequency of TMV. This is due to the fact that the intensification of some technological processes is associated with the use of low-frequency mechanical vibrations, for example, for feeding fine materials, nanopowders.

Генерирование низкочастотных колебаний можно осуществить при настройке ω=λ12, где λ1=v·ω, v=0.5. В этом случае самовозбуждаются прямолинейные колебания с частотой Ω2≈λ2≈0.5ω. Уменьшение частоты колебаний рабочего органа ВТМ при неизменной амплитуде снижает скорость транспортирования приблизительно во столько же раз, во сколько раз уменьшилась частота. Поэтому для сохранения необходимой скорости следует увеличить амплитуду колебаний, что для резонансной машины не представляет проблемы.The generation of low-frequency oscillations can be carried out by setting ω = λ 1 + λ 2 , where λ 1 = v · ω, v = 0.5. In this case, rectilinear oscillations with a frequency of Ω 2 ≈λ 2 ≈0.5ω self-excite. The decrease in the frequency of oscillations of the working body of the VTM at a constant amplitude reduces the speed of transportation by approximately the same amount as the frequency decreases. Therefore, to maintain the required speed, the amplitude of the oscillations should be increased, which is not a problem for a resonant machine.

Предложенная резонансная вибрационная транспортирующая машина обладает важными достоинствами, которые наделяют ее новыми качествами.The proposed resonant vibration transporting machine has important advantages that give it new qualities.

1. Воспроизведение стабильных резонансных колебаний рабочего органа большой амплитуды и низкой частоты, причем снижение частоты обеспечивается без применения дополнительных преобразователей частоты. Снижение частоты колебаний в два раза приводит к уменьшению сил инерции тоже в два раза. Во столько же раз уменьшается нагрузка на опорные конструкции. Кроме того, жесткость дорогостоящей упругой системы уменьшается в четыре раза ( 1 / [ λ 2 / λ 2 ) 2 ] = 4, λ 2 / λ 2 = 1 / 2 )

Figure 00000009
. Снижается также шум машины.1. Reproduction of stable resonant oscillations of the working body of large amplitude and low frequency, and the frequency reduction is provided without the use of additional frequency converters. A halving of the oscillation frequency leads to a halving of the inertia forces. The load on the supporting structures is reduced by the same amount. In addition, the rigidity of an expensive elastic system is reduced by four times ( one / [ λ 2 / λ 2 ) 2 ] = four, λ 2 / λ 2 = one / 2 )
Figure 00000009
. Car noise is also reduced.

2. Производительность ВТМ легко изменяется на ходу от нуля до максимума путем изменения амплитуды колебаний. При этом амплитуда колебаний может регулироваться в широких пределах за счет плавного изменения частоты вращения вибровозбудителей. Для прекращения подачи материала достаточно вывести машину из резонансной зоны (без выключения вибровозбудителей). Это позволяет эффективно применять резонансную ВТМ в автоматизированных линиях, а также в тех случаях, когда необходима дозированная или регулируемая подача материала.2. The performance of the VTM easily changes on the go from zero to maximum by changing the amplitude of the oscillations. In this case, the amplitude of the oscillations can be regulated over a wide range due to the smooth change in the frequency of rotation of the vibration exciters. To stop the supply of material, it is enough to remove the machine from the resonance zone (without turning off the vibration exciters). This makes it possible to effectively use resonant VTM in automated lines, as well as in cases where a metered or controlled supply of material is required.

3. Резонансная ВТМ характеризуется малой энергоемкостью. Установочная мощность вибропривода снижается более чем в два раза по сравнению с используемыми в промышленности инерционными или кинематическими вибровозбудителями.3. Resonance VTM is characterized by low energy consumption. The installation power of the vibro drive is reduced by more than two times in comparison with the inertial or kinematic vibration exciters used in industry.

4. Проявляется способность ВТМ к самосинхронизации и самоорганизации резонансных колебаний, т.е. машина включает в себя элементы технического интеллекта.4. The TMV's ability to self-synchronize and self-organize resonant oscillations, i.e. the machine includes elements of technical intelligence.

5. Предложенная ВТМ обладает достоинствами машин с инерционным (дебалансным) и электромагнитным вибровозбудителями и не имеет их недостатков.5. The proposed TMV has the advantages of machines with inertial (unbalanced) and electromagnetic vibration exciters and does not have their drawbacks.

Анализ показывает, что предлагаемое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».The analysis shows that the proposed solution meets the criteria of "novelty", "inventive step" and "industrial applicability".

Claims (1)

Вибрационная транспортирующая машина, включающая рабочий орган, соединенный упругой связью с реактивной частью, несущей средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний, и амортизаторы малой жесткости, отличающаяся тем, что средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний выполнено в виде смонтированных на реактивной части машины, по меньшей мере, пары одинаковых параметрических вибровозбудителей, установленных с возможностью вращения роторов инерционных элементов в противоположных направлениях в вертикальных плоскостях и приводимых во вращение от независимых электродвигателей, а резонансная частота средства для сообщения резонансных однонаправленных колебаний определяется из соотношений ω=λ12, λ1=ν·ω, 0<ν<1, где ω - усредненное значение парциальных угловых скоростей роторов, λ1 - эффективная собственная частота качающихся маятников роторов инерционных элементов,
Figure 00000001
- парциальная собственная частота рабочего органа, соответствующая противофазной форме однонаправленных свободных колебаний, Mпр=M1M2/(M1+M2) - приведенная масса, C - жесткость упругой связи, M1 - масса рабочего органа, M2 - общая масса реактивной части машины.
Vibration transporting machine, comprising a working body, connected by an elastic connection with a reactive part, carrying means for communicating resonant unidirectional vibrations, and shock absorbers of low stiffness, characterized in that the means for communicating resonant unidirectional vibrations is made in the form of at least mounted on the reactive part of the machine , pairs of identical parametric vibration exciters installed with the possibility of rotation of the rotors of inertial elements in opposite directions in vert cial planes and driven in rotation by independent motors, and the resonant frequency means for communicating the resonance unidirectional vibrations is determined from the ratios of ω = λ 1 + λ 2, λ 1 = ν · ω, 0 <ν <1, where ω - the average value of the partial angular rotor speeds, λ 1 is the effective natural frequency of the swinging pendulums of the rotors of inertial elements,
Figure 00000001
- partial natural frequency of the working body, corresponding to the antiphase form of unidirectional free vibrations, M CR = M 1 M 2 / (M 1 + M 2 ) - reduced mass, C - stiffness of the elastic bond, M 1 - mass of the working body, M 2 - total mass of the reactive part of the machine.
RU2012129338/28A 2012-07-11 2012-07-11 Vibration transporting machine RU2532235C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129338/28A RU2532235C2 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Vibration transporting machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129338/28A RU2532235C2 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Vibration transporting machine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012129338A RU2012129338A (en) 2014-01-20
RU2532235C2 true RU2532235C2 (en) 2014-10-27

Family

ID=49944899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129338/28A RU2532235C2 (en) 2012-07-11 2012-07-11 Vibration transporting machine

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2532235C2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604005C1 (en) * 2015-07-23 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Vibration grinder
RU180678U1 (en) * 2018-02-02 2018-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Two-mass resonant vibrating screen
RU2728886C1 (en) * 2019-07-01 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for correction of dynamic state of working member of process vibration machine with vibration exciter on elastic support and device for implementation thereof
RU2749364C2 (en) * 2019-07-01 2021-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) A method of forming, adjusting and adjusting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines based on the introduction of additional elastic connections and a device for its implementation
RU2755646C1 (en) * 2020-10-21 2021-09-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation
RU2782158C1 (en) * 2022-01-20 2022-10-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина" (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) Vibratory grain material conveying machine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2958228A (en) * 1956-10-24 1960-11-01 Chain Belt Co Resonant vibration exciter
SU1609515A1 (en) * 1988-12-09 1990-11-30 Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова Method and apparatus for exciting resonant vibrations of mechanical system
RU2441714C1 (en) * 2010-06-07 2012-02-10 Василий Иванович Антипов Mode of excitation of resonant mechanical oscillations

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2958228A (en) * 1956-10-24 1960-11-01 Chain Belt Co Resonant vibration exciter
SU1609515A1 (en) * 1988-12-09 1990-11-30 Институт Машиноведения Им.А.А.Благонравова Method and apparatus for exciting resonant vibrations of mechanical system
RU2441714C1 (en) * 2010-06-07 2012-02-10 Василий Иванович Антипов Mode of excitation of resonant mechanical oscillations

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2604005C1 (en) * 2015-07-23 2016-12-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Vibration grinder
RU180678U1 (en) * 2018-02-02 2018-06-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Two-mass resonant vibrating screen
RU2728886C1 (en) * 2019-07-01 2020-07-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for correction of dynamic state of working member of process vibration machine with vibration exciter on elastic support and device for implementation thereof
RU2749364C2 (en) * 2019-07-01 2021-06-09 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) A method of forming, adjusting and adjusting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines based on the introduction of additional elastic connections and a device for its implementation
RU2755646C1 (en) * 2020-10-21 2021-09-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation
RU2782158C1 (en) * 2022-01-20 2022-10-21 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина" (ФГБОУ ВО Вологодская ГМХА) Vibratory grain material conveying machine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012129338A (en) 2014-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2532235C2 (en) Vibration transporting machine
US3053379A (en) Material handling vibrating machine
RU2292943C1 (en) Turbo-mixer with the electromechanical vibration exciter
RU2528550C2 (en) Method of excitation of mechanical oscillations of force factors with predicted parameters
RU2399486C1 (en) Device for concrete mix mixing
RU2501608C2 (en) Vibratory mill
CN107185823B (en) A kind of twin-engined drives subresonance self-synchronous vibration flip flop screen
RU179996U1 (en) Vibration Resonance Roller Mill
Yatsun et al. Equations of motion of vibration machines with a translational motion of platforms and a vibration exciter in the form of a passive auto-balancer
US2958228A (en) Resonant vibration exciter
Aipov et al. Research of the work of the sieve mill of a grain-cleaning machine with a linear asynchronous drive
RU2441714C1 (en) Mode of excitation of resonant mechanical oscillations
RU180678U1 (en) Two-mass resonant vibrating screen
RU2604005C1 (en) Vibration grinder
Tomchina Control of vibrational field in a cyber-physical vibration unit
RU2410167C1 (en) Procedure for excitation of resonance mechanical oscillations and device for its implementation (versions)
CN201799391U (en) Chaotic vibration exciter with secondary pendulum
JPS6115003B2 (en)
US2947181A (en) Resonant vibration exciter
RU2790957C1 (en) Rotary-pendulum inertial element
RU2697525C1 (en) Method of controlling parameters of the law of mechanical oscillations of power factors in a centrifugal vibration exciter
RU2486017C1 (en) Method of exciting resonant mechanical vibrations and device to this end
CN202655233U (en) Planar revolving vibration sieve with position-adjustable vibration exciter
RU2620484C1 (en) Method of excitation of mechanical vibrations of force factors with regulated parameters
Badretdinov et al. Mathematical Description and Study of the Vibration Deck of a Grain Sorting Machine.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140930

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20151110