RU2620484C1

RU2620484C1 - Method of excitation of mechanical vibrations of force factors with regulated parameters

Info

Publication number: RU2620484C1
Application number: RU2016111040A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Васильев; Владимир Александрович Васильев; Любовь Валентиновна Васильева; Диана Владимировна Кириллина; Александр Андреевич Кириллин; Марина Александровна Назарова
Original assignee: Александр Михайлович Васильев; Владимир Александрович Васильев; Любовь Валентиновна Васильева; Диана Владимировна Кириллина; Александр Андреевич Кириллин; Марина Александровна Назарова
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2016-03-25
Publication date: 2017-05-25

Abstract

FIELD: machine engineering.

SUBSTANCE: proposed method of excitation of mechanical oscillations of force factors with adjustable parameters by a centrifugal vibration exciter containing four unbalances, pairwise having the same imbalances rotating at the same angular velocities and having an initial position in which their centrifugal forces of inertia create maximum force factors, is achieved by the change in the initial position of rapidly rotating equilibria by turning them by an angle equal to 180°, provided that the transmission ratio of the synchronizing and phase-matching rotation of the unbalances is an even number. Perfection of equipment for transportation and separation of grain mixtures is achieved by communicating to the working bodies of traffic machines with parameters that ensure efficient flow of the process carried out in the equipment.

EFFECT: variation of the speed of transportation and increasing the efficiency of the processes of separation of grain mixtures.

15 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к технике агропромышленного комплекса, и может быть использовано на зерноперерабатывающих предприятиях в технологическом и транспортном оборудовании. Кроме того, изобретение может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных с переработкой сыпучих материалов.The invention relates to vibration technology, in particular to the technique of agriculture, and can be used at grain processing enterprises in technological and transport equipment. In addition, the invention can be used in other industries related to the processing of bulk materials.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей центробежного вибровозбудителя при его использовании в вибрационном оборудовании для сепарирования и транспортирования зерна и других сыпучих материалов, путем сообщения рабочим органам машин колебаний с параметрами, соответствующими осуществляемому процессу.The purpose of the invention is the expansion of the functionality of a centrifugal vibration exciter when used in vibrating equipment for separating and transporting grain and other bulk materials by communicating to the working bodies of vibration machines with parameters corresponding to the process being carried out.

Известны способы возбуждения механических колебаний силовых факторов (силы и/или момента) с применением центробежных вибровозбудителей. При этом вибровозбудитель может содержать один или несколько дебалансов. Дебаланс представляет собой вращающееся неуравновешенное звено. Дисбалансом дебаланса называют произведение неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения.Known methods of exciting mechanical vibrations of force factors (force and / or moment) using centrifugal vibration exciters. In this case, the vibration exciter may contain one or more unbalances. Imbalance is a rotating unbalanced link. An unbalance imbalance is the product of an unbalanced mass m and its eccentricity r with respect to the axis of rotation.

Известен способ возбуждения негармонических (подчиняющихся несимметричному закону) колебаний силы [1] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, равномерно вращающихся вокруг параллельных осей (фиг. 1). Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы попарно имеют одинаковые по величине угловые скорости противоположного направления. При этом величина угловой скорости первой пары дебалансов вдвое меньше величины угловой скорости второй пары дебалансов, то есть первая пара дебалансов вращается с угловой скоростью ω₁=ω, а вторая с угловой скоростью - ω₂=2ω. Дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, имеют одинаковые дисбалансы, то есть одинаковые по величине произведения неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения. Причем, дисбалансы дебалансов, вращающихся с частотой 2ω, в четыре раза меньше величины дисбалансов дебалансов, вращающихся с частотой ω. Для упрощения дальнейших рассуждений условимся называть одноименными дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, а отрезок, соединяющий оси вращения таких дебалансов, межосевым расстоянием одноименных дебалансов. Оси вращения одноименных дебалансов расположены симметрично относительно прямой, перпендикулярной их межосевому расстоянию. При этом оси вращения первой пары дебалансов и оси вращения второй пары дебалансов расположены симметрично относительно одной прямой.A known method of excitation of non-harmonic (obeying an asymmetric law) force fluctuations [1] by a centrifugal vibration exciter containing four unbalances uniformly rotating around parallel axes (Fig. 1). The axis of rotation of the unbalances is located on a common basis. Unbalances in pairs have the same angular velocity in the opposite direction. Moreover, the magnitude of the angular velocity of the first pair of unbalances is half the magnitude of the angular velocity of the second pair of unbalances, that is, the first pair of unbalances rotates with the angular velocity ω ₁ = ω, and the second with the angular velocity - ω ₂ = 2ω. Imbalances rotating with equal angular velocities have the same imbalances, that is, the same products of unbalanced mass m with its eccentricity r with respect to the axis of rotation. Moreover, the imbalances of unbalances rotating with a frequency of 2ω are four times smaller than the imbalances of unbalances rotating with a frequency of ω. To simplify further considerations, we agree to call unbalances of the same name rotating at equal angular velocities, and the segment connecting the rotation axes of such unbalances to the center distance of the unbalances of the same name. The rotation axes of the unbalance of the same name are located symmetrically with respect to a straight line perpendicular to their center distance. In this case, the axis of rotation of the first pair of unbalances and the axis of rotation of the second pair of unbalances are symmetrically relative to one straight line.

Поясним принцип действия такого центробежного вибровозбудителя. При равномерном вращении дебалансов развиваются центробежные силы инерции: P₁=m₁r₁ω₁ ²=m₁r₁ω² - центробежная сила инерции, развиваемая дебалансом первой пары; P₂=m₂r₂ω₂ ²=4m₂r₂ω² - центробежная сила инерции, развиваемая дебалансом второй пары. На рисунке (фиг. 2) показано некоторое произвольное положение дебалансов после поворота из начального положения первой пары дебалансов на угол δ₁=δ, второй пары - на угол δ₂=2δ. Как видно из рисунка, горизонтальные составляющие сил инерции одноименных дебалансов взаимно уравновешивают друг друга. Вертикальные составляющие сил инерции дебалансов складываясь образуют результирующую силу, зависимость которой от угла поворота дебалансов имеет видLet us explain the principle of action of such a centrifugal vibration exciter. With a uniform rotation of the unbalances, centrifugal inertia forces develop: P ₁ = m ₁ r ₁ ω ₁ ² = m ₁ r ₁ ω ² is the centrifugal inertia force developed by the unbalance of the first pair; P ₂ = m ₂ r ₂ ω ₂ ² = 4m ₂ r ₂ ω ² is the centrifugal inertia force developed by the unbalance of the second pair. The figure (Fig. 2) shows some arbitrary position of the unbalances after turning from the initial position of the first pair of unbalances by an angle δ ₁ = δ, the second pair - by an angle δ ₂ = 2δ. As can be seen from the figure, the horizontal components of the inertia forces of the same unbalance balance each other. The vertical components of the unbalance inertia forces folding form the resulting force, the dependence of which on the angle of rotation of the unbalances has the form

направленную вдоль прямой, представляющей собой ось симметрии расположения осей вращения дебалансов.directed along a straight line representing the axis of symmetry of the location of the axis of rotation of the unbalances.

Зависимость результирующей силы от угла поворота дебалансов, описываемая уравнением (1), получена при условии, когда за начальное положение дебалансов принято такое их положение, при котором центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов одновременно создают максимальные по величине равнодействующие силы одинакового направления. Равнодействующие центробежных сил инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении соответственно равны P_P1=2m₁r₁ω² и P_P2=8m₂r₂ω². Очевидно, что при этом в начальном положении дебалансов вибровозбудитель возбуждает максимально возможную по величине силу.The dependence of the resulting force on the angle of rotation of the unbalances described by equation (1) is obtained provided that the position of the unbalances is taken to be such that the centrifugal inertia forces of the first and second pairs of unbalances simultaneously create maximum resultant forces of the same direction. The resultant centrifugal inertia forces of the first and second pairs of unbalances in the initial position are respectively P _P1 = 2m ₁ r ₁ ω ² and P _P2 = 8m ₂ r ₂ ω ² . It is obvious that in this case, in the initial position of the unbalances, the vibration exciter excites the maximum possible force.

Как отмечено выше, дисбаланс быстровращающихся дебалансов в четыре раза меньше дисбаланса медленновращающихся дебалансов, то есть если дисбаланс медленновращающегося дебаланса равен m₁r₁=mr, то дисбаланс быстровращающегося дебаланса равен m₂r₂=0,25mr. Тогда результирующая сила, возбуждаемая вибровозбудителем, имеет видAs noted above, the imbalance of rapidly rotating unbalances is four times smaller than the imbalance of slowly rotating unbalances, that is, if the imbalance of the slowly rotating unbalance is m ₁ r ₁ = mr, then the imbalance of the rapidly rotating unbalance is m ₂ r ₂ = 0.25mr. Then the resulting force excited by the vibration exciter has the form

Зависимость возбуждаемой вибровозбудителем результирующей силы в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the resulting force excited by the vibration exciter in dimensionless expression can be represented as

На рисунке (фиг. 3) представлен график зависимости результирующей силы в безразмерном выражении от угла поворота дебалансов за цикл работы механизма вибровозбудителя. Заметим, что циклом механизма вибровозбудителя является время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное (исходное) положение. В рассматриваемом случае в течение кинематического цикла медленновращающиеся дебалансы совершают один оборот, а быстровращающиеся - два.The figure (Fig. 3) shows a graph of the dependence of the resulting force in a dimensionless expression on the angle of rotation of the unbalances for the cycle of operation of the vibration exciter mechanism. Note that the cycle of the vibration exciter mechanism is the time after which the unbalances return to their initial (initial) position. In the case under consideration, during a kinematic cycle, slowly rotating unbalances make one revolution, and fast rotating unbalances - two.

Как видно из графика (фиг. 3), функция результирующей силы от угла поворота дебалансов имеет наибольшее значение, равное двум, и наименьшее - минус одна целая сто двадцать пять тысячных. Это означает, что наибольшие значения возбуждаемой вибровозбудителем силы в противоположных направлениях не равны друг другу. При принятом положительном и отрицательном направлениях силы, абсолютная величина наибольшего значения результирующей силы в положительном направлении больше абсолютной величины наибольшего значения силы в отрицательном направлении, то есть имеет место несимметрия закона колебаний силы, возбуждаемой вибровозбудителем.As can be seen from the graph (Fig. 3), the function of the resulting force on the angle of rotation of the unbalance has the largest value equal to two, and the smallest minus one point one hundred twenty five thousandths. This means that the highest values of the force excited by the vibration exciter in opposite directions are not equal to each other. Given the positive and negative directions of the force, the absolute value of the highest value of the resulting force in the positive direction is greater than the absolute value of the highest value of the force in the negative direction, that is, there is an asymmetry of the law of vibration of the force excited by the vibration exciter.

Следует заметить, что развиваемая таким вибровозбудителем сила способна сообщить основанию и связанному с ним рабочему органу прямолинейные негармонические колебания в том случае, если сила проходит через центр масс колеблемой системы. Негармоничность закона колебаний в данном случае означает неравенство наибольшего положительного значения ускорения рабочего органа абсолютной величине наибольшего отрицательного значения ускорения.It should be noted that the force developed by such a vibration exciter is capable of informing the base and associated working body of straightforward non-harmonic oscillations if the force passes through the center of mass of the oscillating system. Inharmonicity of the law of oscillations in this case means the inequality of the largest positive value of the acceleration of the working body to the absolute value of the largest negative value of acceleration.

Этот способ возбуждения колебаний силы реализован в конструкции машин с целью сообщения рабочему органу негармонических (несимметричных) прямолинейных колебаний.This method of exciting force fluctuations is implemented in the design of machines with the aim of informing the working body of non-harmonic (asymmetric) rectilinear oscillations.

Известен способ возбуждения негармонических колебаний момента [2] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей (фиг. 4). Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы вращаются равномерно, попарно имеют одинаковые по величине и направлению угловые скорости и одинаковые дисбалансы. Вращение дебалансов синхронизировано и согласовано по фазе так, чтобы одноименные дебалансы одновременно занимали положения, в которых развиваемые ими центробежные силы инерции были параллельны друг другу и направлены в противоположные стороны. Следовательно, центробежные силы инерции одноименных дебалансов создают пару сил, момент которой переменен по величине и направлению, а его величина и направление зависят от положения дебалансов.A known method of exciting non-harmonic oscillations of the moment [2] by a centrifugal vibration exciter containing four unbalance, rotating around parallel axes (Fig. 4). The axis of rotation of the unbalances is located on a common basis. The imbalances rotate evenly, in pairs they have the same angular velocities in magnitude and direction and the same imbalances. The rotation of the unbalances is synchronized and coordinated in phase so that the unbalances of the same name simultaneously occupy positions in which the centrifugal inertia forces developed by them are parallel to each other and directed in opposite directions. Consequently, the centrifugal inertia forces of the same unbalance create a pair of forces, the moment of which is variable in magnitude and direction, and its magnitude and direction depend on the position of the unbalances.

На рисунке (фиг. 5) показано произвольное положение дебалансов: дебалансы первой пары, вращающиеся с угловой скоростью ω₁=ω, показаны при их повороте из начального положения на угол δ₁=δ; дебалансы второй пары, вращающиеся с угловой скоростью ω₂=2ω, показаны при их повороте из начального положения на угол δ₂=2δ. Будем считать момент, направленный против часовой стрелки, положительным. Как видно из рисунка (фиг. 5), в рассматриваемом положении силы инерции первой и второй пар дебалансов образуют пары сил, моменты которых положительны. Момент пары, создаваемой силами инерции медленно вращающихся дебалансов, равен

. Момент пары, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов, равен

. Результирующий момент, возбуждаемый вибровозбудителем, равен алгебраической сумме моментов, создаваемых центробежными силами инерции первой и второй пар дебалансов. Зависимость результирующего момента от угла поворота дебалансов имеет видThe figure (Fig. 5) shows the arbitrary position of the unbalances: the unbalances of the first pair, rotating with an angular velocity ω ₁ = ω, are shown when they are rotated from the initial position by an angle δ ₁ = δ; the unbalances of the second pair, rotating with an angular velocity ω ₂ = 2ω, are shown when they are rotated from the initial position by an angle δ ₂ = 2δ. We consider the moment counterclockwise to be positive. As can be seen from the figure (Fig. 5), in the considered position, the inertia forces of the first and second pairs of unbalances form pairs of forces whose moments are positive. The moment of a pair created by the inertia forces of slowly rotating unbalances is

. The moment of a pair created by the inertia forces of rapidly rotating unbalances is

. The resulting moment excited by the vibration exciter is equal to the algebraic sum of the moments created by the centrifugal inertia forces of the first and second pairs of unbalances. The dependence of the resulting moment on the angle of rotation of the unbalance is

Из анализа уравнения (4) можно сделать следующие выводы. Зависимость результирующего момента подчиняется негармоническому закону. Зависимость результирующего момента, описываемая уравнением (4), имеет место при условии: в начальном положении дебалансов центробежные силы инерции одноименных дебалансов создают максимальные по величине моменты одинакового (положительного) направления. Такое начальное положение дебалансов можно охарактеризовать следующим образом: центробежные силы инерции одноименных дебалансов направлены перпендикулярно прямым, соединяющим оси их вращения, в противоположные стороны.From the analysis of equation (4), we can draw the following conclusions. The dependence of the resulting moment obeys the inharmonious law. The dependence of the resulting moment, described by equation (4), takes place under the condition: in the initial position of the unbalances, the centrifugal inertia forces of the same unbalances create the maximum moments of the same (positive) direction. This initial position of the unbalances can be characterized as follows: the centrifugal inertia forces of the same unbalances are directed perpendicular to the straight lines connecting the axes of their rotation in opposite directions.

Возбуждаемый таким вибровозбудителем результирующий момент может сообщить основанию, а, следовательно, и связанному с ним рабочему органу машины либо негармонические вращательные колебания, либо вращательно колебательное движение (вращение с наложенными на него вращательными колебаниями).The resulting moment excited by such a vibration exciter can inform the base, and, consequently, the working body of the machine associated with it, of either non-harmonic rotational vibrations or rotational-vibrational motion (rotation with rotational vibrations superimposed on it).

Если дисбаланс быстровращающегося дебаланса в четыре раза меньше дисбаланса медленновращающегося дебаланса и расстояния между осями вращения первой и второй пар дебалансов равны друг другу

, то зависимость возбуждаемого вибровозбудителем момента будет иметь видIf the imbalance of the rapidly rotating unbalance is four times less than the imbalance of the slowly rotating unbalance and the distance between the rotation axes of the first and second pairs of unbalances is equal to each other

, then the dependence of the moment excited by the vibration exciter will have the form

Зависимость возбуждаемого вибровозбудителем момента в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the moment excited by the vibration exciter in dimensionless expression can be represented as

Как видно, правые части уравнений (3) и (6) имеют одинаковый вид. Следовательно, колебания силы и момента подчиняются одному закону. Заметим, что зависимости результирующих силы и момента, описываемые соответственно уравнениями (3) и (6), соответствуют таким установочным параметрам (массы m₁ и m₂, эксцентриситеты r₁ и r₂, расстояния между осями вращения одноименных дебалансов

и

) вибровозбудителя, при которых отношение максимальных значений силовых факторов, возбуждаемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов, равно единице, то есть при

и

. При этом за начальное положение дебалансов принято положение, в котором силы инерции одноименных дебалансов создают максимальные по величине силовые факторы (силы или моменты) одинакового направления. Легко убедиться, что при одинаковых соотношениях максимальных значений силовых факторов, возбуждаемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов, и при одинаковых условиях начальной фазировки дебалансов, законы колебаний силы и момента в безразмерном выражении будут иметь как одинаковый характер, так и одинаковые параметры колебаний.As can be seen, the right-hand sides of equations (3) and (6) have the same form. Consequently, fluctuations in force and moment obey one law. Note that the dependences of the resulting force and moment, described by equations (3) and (6), respectively, correspond to such installation parameters (masses m ₁ and m ₂ , eccentricities r ₁ and r ₂ , distances between rotation axes of the same unbalances

and

) vibration exciter, in which the ratio of the maximum values of force factors excited by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances is equal to unity, i.e., when

and

. Moreover, the position in which the inertia forces of the same name unbalances create the maximum magnitude force factors (forces or moments) in the same direction is taken as the initial position of the unbalances. It is easy to make sure that for the same ratios of the maximum values of the force factors excited by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances, and under the same conditions for the initial phasing of the unbalances, the laws of fluctuations of force and moment in dimensionless expression will have both the same character and the same vibration parameters.

Следовательно, четырехдебалансный вибровозбудитель, в зависимости от условий фазировки одноименных дебалансов и направлений их вращения относительно друг друга (в одну сторону или в противоположные), может возбуждать колебания либо силы, либо момента, подчиняющиеся негармоническому закону. Причем законы имеют одинаковые характеристики (симметричный закон, несимметричный закон, степень несимметрии закона колебаний) при одинаковых соотношениях максимального значения силового фактора (силы или момента), возбуждаемого силами инерции медленновращающихся дебалансов к максимальному значению силового фактора, возбуждаемого силами инерции быстровращающихся дебалансов, и при одинаковых условиях начальной фазировки дебалансов.Therefore, a four-unbalanced vibration exciter, depending on the phasing conditions of the unbalances of the same name and the directions of their rotation relative to each other (in one direction or in the opposite), can excite oscillations of either force or moment, obeying the non-harmonic law. Moreover, the laws have the same characteristics (symmetric law, asymmetric law, degree of asymmetry of the law of oscillations) with the same ratios of the maximum value of the force factor (force or moment), excited by the inertia forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the force factor, excited by the inertia forces of rapidly rotating unbalances, and with the same conditions of initial phasing of unbalances.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами [3] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей. Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы вращаются равномерно и попарно имеют одинаковые по величине угловые скорости. При этом величина угловой скорости первой пары дебалансов меньше величины угловой скорости второй пары дебалансов. Первая пара дебалансов вращается с угловой скоростью ω₁=ω, а вторая с угловой скоростью ω₂=nω, где n - передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равное отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся

. Дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, имеют одинаковые массы m и эксцентриситеты r относительно оси вращения. Оси вращения одноименных дебалансов, вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, расположены симметрично относительно прямой, перпендикулярной их межосевому расстоянию. При этом оси вращения первой пары дебалансов и оси вращения второй пары дебалансов расположены симметрично относительно одной и той же прямой.The closest in technical essence and the achieved result is a method of excitation of mechanical vibrations of force factors with predicted parameters [3] by a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes. The axis of rotation of the unbalances is located on a common basis. The imbalances rotate uniformly and in pairs have the same angular velocity. In this case, the angular velocity of the first pair of unbalances is less than the angular velocity of the second pair of unbalances. The first pair of unbalances rotates with an angular velocity ω ₁ = ω, and the second with an angular velocity ω ₂ = nω, where n is the gear ratio of the gear synchronizing and matching in phase the rotation of the unbalances equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating

. Unbalances rotating with equal angular velocities have the same masses m and eccentricities r relative to the axis of rotation. The axis of rotation of the unbalance of the same name, rotating at the same angular velocity, are located symmetrically with respect to a straight line perpendicular to their center distance. In this case, the axis of rotation of the first pair of unbalances and the axis of rotation of the second pair of unbalances are symmetrically relative to the same straight line.

На рисунке (фиг. 6) представлен вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, предназначенный для возбуждения негармонических колебаний силы при условии: центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении развивают максимальные по величине силы одинакового направления.The figure (Fig. 6) shows a vibration exciter containing four unbalances, designed to excite non-harmonic fluctuations of force, provided that the centrifugal inertia forces of the first and second pairs of unbalances in the initial position develop the maximum forces of the same direction.

Зависимость возбуждаемой таким вибровозбудителем силы имеет видThe dependence of the force excited by such a vibration exciter has the form

Зависимость возбуждаемой силы в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the excited force in dimensionless expression can be represented as

где

- коэффициент, равный отношению максимального значения силы, создаваемой силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению силы, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where

- a coefficient equal to the ratio of the maximum value of the force created by the inertia forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the force created by the inertia forces of rapidly rotating unbalances.

На рисунке (фиг. 7) представлен вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, предназначенный для возбуждения негармонических колебаний момента при условии: центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении развивают максимальные по величине моменты одинакового направления.The figure (Fig. 7) shows a vibration exciter containing four unbalances, designed to excite nonharmonic oscillations of the moment, provided that the centrifugal inertia forces of the first and second pairs of unbalances in the initial position develop maximum magnitudes of the same direction.

Зависимость возбуждаемого этим вибровозбудителем момента имеет видThe dependence of the moment excited by this vibration exciter has the form

Зависимость возбуждаемого момента в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the excited moment in dimensionless expression can be represented as

где

- коэффициент, равный отношению максимального значения момента, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению момента, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where

- a coefficient equal to the ratio of the maximum value of the moment created by the inertia forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the moment created by the inertia forces of rapidly rotating unbalances.

Как видно правые части уравнений (8) и (10) полностью совпадают при равенстве коэффициентов a=b. Следовательно, законы колебаний силы и момента, возбуждаемые четырехдебалансным вибровозбудителем, имеют одинаковые характеристики при одинаковом соотношении максимальных значений силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов.As can be seen, the right-hand sides of equations (8) and (10) completely coincide when the coefficients a = b are equal. Consequently, the laws of oscillations of force and moment, excited by a four-balance vibration exciter, have the same characteristics with the same ratio of the maximum values of force factors created by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances.

Такой четырехдебалансный вибровозбудитель в зависимости от начальной фазировки дебалансов и величины передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, может создавать колебания силовых факторов (силы или момента), подчиняющихся либо несимметричному, либо симметричному закону. Вибровозбудитель возбуждает несимметричные колебания силовых факторов (силы или момента) в том случае, если одновременно выполняются следующие условия. В начальном положении центробежные силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы. Сумма полных чисел оборотов дебалансов первой и второй пар при их одновременном возвращении в начальное положение, то есть за кинематический цикл механизма вибровозбудителя, является нечетным числом. Очевидно, что второе условие выполняется при определенных значениях передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Если передаточное отношение является целым числом, то сумма полных чисел оборотов дебалансов при их одновременном возвращении в начальное положение является нечетным числом при условии - передаточное отношение является четным числом. Вибровозбудитель возбуждает симметричные колебания силовых факторов при выполнении одного из следующих условий. В начальном положении центробежные силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают силовые факторы, равные нулю. Сумма полных чисел оборотов дебалансов первой и второй пар за кинематический цикл является четным числом. Заметим, что в таком начальном положении дебалансов центробежные силы инерции одноименных дебалансов направлены вдоль прямой, соединяющей оси их вращения, в противоположные стороны и уравновешивают друг друга.Such a four-unbalance vibration exciter, depending on the initial phasing of the unbalances and the gear ratio, which synchronizes and matches the phase of the unbalance rotation, can create fluctuations in force factors (force or moment) that obey either an asymmetric or symmetrical law. The vibration exciter excites asymmetric fluctuations in force factors (force or moment) if the following conditions are simultaneously met. In the initial position, the centrifugal inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs when they simultaneously return to their initial position, that is, for the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, is an odd number. Obviously, the second condition is satisfied for certain values of the gear ratio of the transmission, synchronizing and matching the phase of the rotation of the unbalances. If the gear ratio is an integer, then the sum of the total numbers of revolutions of the unbalances when they are simultaneously returned to their initial position is an odd number, provided that the gear ratio is an even number. The vibration exciter excites symmetric fluctuations in force factors when one of the following conditions is met. In the initial position, the centrifugal inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create force factors equal to zero. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs per kinematic cycle is an even number. Note that in this initial position of the unbalances, the centrifugal inertia forces of the same unbalances are directed along the straight line connecting the axes of their rotation in opposite directions and balance each other.

Реализация этого способа возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами в приводах вибрационного технологического и транспортного оборудования для переработки зерна и других сыпучих материалов позволяет сообщать рабочим органам машин колебания с различными параметрами закона движения. То есть создать привод, позволяющий обеспечивать параметры закона колебаний рабочего органа в соответствии с осуществляемым в оборудовании процессом. Однако, такой привод имеет один существенный недостаток: ограниченная область варьирования параметров закона колебаний силовых факторов.The implementation of this method of excitation of mechanical vibrations of power factors with predicted parameters in the drives of vibration technological and transport equipment for processing grain and other bulk materials allows you to inform the working bodies of machines of vibrations with various parameters of the law of motion. That is, to create a drive that allows you to provide the parameters of the law of oscillations of the working body in accordance with the process carried out in the equipment. However, such a drive has one significant drawback: a limited range of variation of the parameters of the law of oscillations of force factors.

Так, для изменения на противоположное направления силового фактора с наибольшим по модулю значением, то есть для изменения направления несимметрии закона колебаний силового фактора, должно быть изменено положение вибровозбудителя. Вибровозбудитель должен быть повернут относительно первоначального положения на 180°. При необходимости такого изменения положения вибровозбудителя следует сначала демонтировать вибровозбудитель, а затем осуществить его монтаж и настройку в новом положении. При этом такая перестановка вибровозбудителя должна быть предусмотрена конструкцией машины.So, to reverse the direction of the force factor with the highest absolute value, that is, to change the direction of the asymmetry of the law of oscillations of the force factor, the position of the vibration exciter must be changed. The vibration exciter must be rotated 180 ° from its original position. If such a change in the position of the vibration exciter is necessary, you must first dismantle the vibration exciter, and then carry out its installation and adjustment in a new position. In this case, such a permutation of the vibration exciter should be provided for by the design of the machine.

Следовательно, использование известных способов сообщения рабочим органам машин движения по законам, параметры которых соответствуют виду осуществляемого в оборудовании процесса, сопровождается усложнением конструкции привода, а также созданием различных конструкций приводных механизмов.Therefore, the use of known methods of communicating to the working bodies of traffic machines according to laws whose parameters correspond to the type of process carried out in the equipment is accompanied by a complication of the drive design, as well as the creation of various designs of drive mechanisms.

Реализация предлагаемого способа регулирования параметров законов колебаний силовых факторов в конструкциях оборудования для переработки зерна и других сыпучих материалов позволит создать унифицированный привод, в котором изменением начального положения быстровращающихся дебалансов обеспечивается изменение на противоположное направление силового фактора с наибольшим по модулю значением.Implementation of the proposed method for regulating the parameters of the laws of fluctuations of force factors in the design of equipment for processing grain and other bulk materials will create a unified drive in which by changing the initial position of rapidly rotating unbalances, a change in the opposite direction of the force factor with the highest modulus value is provided.

Известно, что причиной направленного в среднем движения частиц сыпучего тела по горизонтальной однородно-шероховатой поверхности, совершающей горизонтальные колебания, является несимметрия закона колебаний поверхности, выражающаяся в том, что наибольшее значение ускорения опорной поверхности в одном из направлений отличается по абсолютной величине от наибольшего значения ускорения в противоположном направлении. Величина средней скорости транспортирования частиц сыпучего тела относительно колеблющейся поверхности, при прочих одинаковых условиях (частота колебаний опорной поверхности, коэффициенты сопротивления сдвигу частиц относительно поверхности), зависит от того, насколько наибольшее положительное значение ускорения поверхности отличается по модулю от наибольшего отрицательного ускорения. Направление средней скорости транспортирования зависит от того, модуль какого из двух наибольших значений ускорения плоскости больше - положительного или отрицательного.It is known that the reason for the average directional movement of particles of a loose body along a horizontal uniformly rough surface that performs horizontal vibrations is the asymmetry of the surface vibration law, which is expressed in the fact that the largest value of the acceleration of the supporting surface in one of the directions differs in absolute value from the largest value of acceleration in the opposite direction. The value of the average speed of transportation of particles of a loose body relative to an oscillating surface, all other conditions being the same (vibration frequency of the supporting surface, shear resistance coefficients of particles relative to the surface), depends on how much the largest positive value of surface acceleration differs in magnitude from the largest negative acceleration. The direction of the average transportation speed depends on the modulus of which of the two largest values of the plane acceleration is greater - positive or negative.

Средняя скорость виброперемещения является основным параметром, определяющим производительность транспортного оборудования, а в сепарирующем оборудовании - производительность и эффективность осуществляемого в этом оборудовании процесса. Средняя скорость виброперемещения влияет на эффективность процесса сепарирования через толщину слоя сыпучего материала и время его пребывания на рабочем органе. При неизменной длине рабочей поверхности (например, длина сита) увеличение средней скорости сыпучего тела уменьшает время протекания процесса сепарирования и толщину слоя. Уменьшение времени процесса сепарирования снижает его эффективность. Уменьшение толщины слоя сыпучего тела до определенного предела, как правило, повышает эффективность процесса сепарирования. Дальнейшее уменьшение толщины слоя ниже определенного значения приводит к снижению эффективности процесса.The average speed of vibration displacement is the main parameter that determines the performance of transport equipment, and in the separating equipment - the productivity and efficiency of the process carried out in this equipment. The average speed of vibration displacement affects the efficiency of the separation process through the thickness of the layer of granular material and its residence time on the working body. With a constant length of the working surface (for example, the length of the sieve), an increase in the average speed of the free-flowing body reduces the duration of the separation process and the thickness of the layer. Reducing the time of the separation process reduces its effectiveness. Reducing the thickness of the layer of the granular body to a certain limit, as a rule, increases the efficiency of the separation process. A further decrease in the layer thickness below a certain value leads to a decrease in the efficiency of the process.

Следовательно, в транспортном оборудовании для увеличения его производительности транспортирующему рабочему органу необходимо сообщать несимметричный закон колебаний с наибольшим различием по величине значений максимальных положительного и отрицательного ускорений.Therefore, in transport equipment, to increase its productivity, the transporting working body must be informed of the asymmetric law of oscillations with the greatest difference in the values of the maximum positive and negative accelerations.

В процессах сепарирования действие вибраций на сыпучее тело проявляется в разрыхлении и самосортировании этого тела с одной стороны, и в подаче, обеспечивающей непрерывность процесса - с другой. Иногда эффективность процесса сепарирования определяется преимущественно самосортированием. Примерами таких процессов могут служить: очистка зерна от равновеликой минеральной примеси в камнеотделительных машинах; процесс ситового сепарирования, в котором проходового компонента немного, а толщина сыпучего тела во много раз превышает размеры частиц, при этом через сито просеиваются лишь частицы, находящиеся в нижнем слое, в который они попадают вследствие самосортирования. Если концентрация проходового компонента в исходной смеси велика, как, например, при очистке зерна от крупных примесей в сепараторе или при ситовом сепарировании зерносмеси с большой концентрацией мелкой фракции, то самосортирование не оказывает большого влияния на результаты процесса в целом, и решающее значение приобретает просеивание.In the separation processes, the effect of vibrations on a loose body is manifested in loosening and self-sorting of this body on the one hand, and in the feed, which ensures the continuity of the process on the other. Sometimes the effectiveness of the separation process is determined primarily by self-sorting. Examples of such processes include: cleaning grain from equal mineral impurities in stone separation machines; sieve separation process, in which there is little passage component and the bulk body thickness is many times greater than the particle size, while only particles in the lower layer are sieved through the sieve, into which they fall due to self-sorting. If the concentration of the feed-through component in the initial mixture is high, as, for example, when cleaning grain from large impurities in a separator or during screening separation of a grain mixture with a high concentration of a fine fraction, self-sorting does not have a big impact on the results of the process as a whole, and screening is crucial.

Согласно вышеизложенному, в сепарирующих машинах параметры закона колебаний рабочего органа должны соответствовать виду осуществляемого в машине процесса. В случае необходимости, закон колебаний рабочего органа должен обеспечивать эффективное самосортирование зерносмеси. Эффективность самосортирования находится в прямой зависимости от продолжительности воздействия вибраций на сыпучее тело. При осуществлении процесса сепарирования, эффективность которого определяется эффективностью процесса просеивания, закон колебаний рабочего органа должен обеспечивать оптимальную для просеивания скорость частиц сыпучего тела относительно ситовой поверхности. Направление несимметрии закона колебаний в сочетании с наклоном рабочей поверхности к горизонтали и сообщением поверхности наклонных колебаний открывает широкие возможности варьирования скорости виброперемещения.According to the above, in separating machines, the parameters of the law of oscillations of the working body must correspond to the type of process carried out in the machine. If necessary, the law of oscillations of the working body should ensure effective self-sorting of the grain mixture. The effectiveness of self-sorting is directly dependent on the duration of exposure to vibrations on the granular body. In the implementation of the separation process, the effectiveness of which is determined by the efficiency of the sieving process, the law of oscillations of the working body should provide the optimum speed for sifting particles of the granular body relative to the sieve surface. The direction of asymmetry of the law of oscillations in combination with the inclination of the working surface to the horizontal and the communication of the surface of inclined oscillations opens up wide possibilities for varying the speed of vibration displacement.

Следует заметить, что предлагаемый способ позволяет менять на противоположное направление наибольшего по абсолютной величине силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем. Это означает, что настройка вибровозбудителя позволяет менять на противоположное направление транспортирования обрабатываемого материала по вибрирующей рабочей поверхности. Этот эффект регулировки параметров законов колебаний силовых факторов может быть использован в приводах транспортного оборудования, оборудования для осуществления процессов сепарирования, дозирования и смешивания сыпучих материалов.It should be noted that the proposed method allows you to change in the opposite direction the largest absolute value of the force factor excited by the exciter. This means that the vibration exciter setting allows you to change to the opposite direction of transportation of the processed material on a vibrating working surface. This effect of adjusting the parameters of the laws of fluctuations of force factors can be used in drives of transport equipment, equipment for the implementation of the processes of separation, dosing and mixing of bulk materials.

Задача изобретения - совершенствование оборудования для транспортирования и сепарирования зерновых смесей путем сообщения рабочим органам машин движения по законам, параметры которых соответствуют осуществляемому в оборудовании процессу.The objective of the invention is the improvement of equipment for transportation and separation of grain mixtures by communicating to the working bodies of traffic machines according to the laws, the parameters of which correspond to the process carried out in the equipment.

Поставленная задача решается предлагаемым способом возбуждения механических колебаний силовых факторов (силы или момента) по несимметричному закону центробежным вибровозбудителем, состоящим из четырех дебалансов, оси вращения которых расположены на общем основании, попарно имеющих одинаковые дисбалансы и имеющих начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, и вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, что обеспечивается передачей, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов с передаточным отношением, равным отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся, согласно изобретению для получения силового фактора с наибольшим абсолютным значением, направленным против направления силового фактора, создаваемого медленновращающимися дебалансами, изменяют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота на угол, равный 180°_, при условии, что передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является четным числом.The problem is solved by the proposed method of excitation of mechanical vibrations of force factors (force or moment) according to an asymmetric law by a centrifugal vibration exciter, consisting of four unbalances, the rotation axes of which are located on a common base, pairwise having the same imbalances and having an initial position in which their centrifugal inertia forces create maximum power factors, and rotating with the same angular velocity, which is ensured by transmission, synchronizing and the phase-unbalancing rotation of the unbalances with a gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of the rapidly rotating unbalances to the angular velocity of the slowly rotating ones, according to the invention, to obtain the force factor with the highest absolute value, directed against the direction of the force factor created by the slowly rotating unbalances, change the initial position of the rapidly rotating unbalances by turning them by angle of 180 ° _, provided that the gear ratio of the transmission, synchronizing and matching The unbalanced rotation of the unbalances is an even number.

Техническим результатом является варьирование величины и направления скорости транспортирования и повышение технологической эффективности процессов сепарирования зерновых смесей.The technical result is to vary the magnitude and direction of the transportation speed and increase the technological efficiency of the separation of grain mixtures.

Для сообщения рабочим органам машин колебаний с параметрами, соответствующими осуществляемому процессу, применим центробежный вибровозбудитель с четырьмя дебалансами.To communicate to the working bodies of machines of vibrations with parameters corresponding to the process being carried out, we apply a centrifugal vibration exciter with four unbalances.

Дисбалансы, то есть произведения неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения, двух дебалансов одной пары должны быть равны друг другу. Эти дебалансы должны иметь одинаковые по величине частоты вращения ω. Дисбалансы второй пары дебалансов также должны быть равны друг другу и могут отличаться по величине от дисбалансов первой пары дебалансов. Дебалансы второй пары должны иметь одинаковые по величине частоты вращения, но отличающиеся от частоты вращения первой пары дебалансов. Сохраним ранее принятую нумерацию дебалансов. Будем считать первой парой дебалансов дебалансы, вращающиеся с частотой ω₁=ω, а второй парой - с частотой ω₂=nω, n - любое действительное число. Для определенности дальнейших рассуждений будем считать, что n>1, то есть вторая пара дебалансов вращается с большей частотой. Вращение дебалансов должно быть соответствующим образом синхронизировано и согласовано по фазе. Добиться этого можно посредством либо зубчатой (шестеренной) передачи, либо зубчатой ременной передачи, то есть передачи, исключающей проскальзывание ведущего и ведомого звеньев. Заметим, что отношение

является передаточным отношением передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение первой и второй пар дебалансов.The imbalances, that is, the products of the unbalanced mass m and its eccentricity r relative to the axis of rotation, of the two unbalances of the same pair should be equal to each other. These unbalances should have the same speed ω. The imbalances of the second pair of unbalances must also be equal to each other and may differ in magnitude from the imbalances of the first pair of unbalances. The imbalances of the second pair must have the same speed, but different from the speed of the first pair of unbalances. We keep the previously adopted numbering of unbalances. We consider the first pair of unbalances to be unbalances that rotate with frequency ω ₁ = ω, and the second pair - with frequency ω ₂ = nω, n is any real number. For definiteness of further considerations, we assume that n> 1, i.e., the second pair of unbalances rotates with a higher frequency. The rotation of the unbalances must be appropriately synchronized and coordinated in phase. This can be achieved through either a gear (gear) transmission, or a gear belt drive, that is, a gear that excludes slipping of the driving and driven links. Note that the relation

is the gear ratio of the transmission, synchronizing and phase matching the rotation of the first and second pairs of unbalances.

Такой вибровозбудитель позволяет получать различные законы колебаний силовых факторов (силы или момента). Эти силовые факторы, в зависимости от конструктивного исполнения (расположения) вибровозбудителя, либо передаются непосредственно на рабочий орган машины, либо на выходное звено исполнительного механизма, связанное с рабочим органом.Such a vibration exciter makes it possible to obtain various laws of oscillations of force factors (force or moment). These force factors, depending on the design (location) of the vibration exciter, are either transmitted directly to the working body of the machine, or to the output link of the actuator associated with the working body.

Как отмечено выше, несимметрия закона колебаний силовых факторов означает - наибольшее положительное значение силового фактора не равно абсолютному значению его наибольшего отрицательного значения. Для определенности дальнейших рассуждений введем понятие направления несимметрии закона колебаний возбуждаемого силового фактора. Несимметрия закона колебаний считается положительной, если наибольшее положительное значение силового фактора больше абсолютной величины наибольшего отрицательного значения силового фактора. Несимметрия закона колебаний отрицательная, если абсолютная величина наибольшего отрицательного значения силового фактора больше наибольшего положительного значения силового фактора. Будем рассматривать такую начальную фазировку дебалансов, при которой вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора по несимметричному закону и передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является целым числом. Как отмечено выше, при такой фазировке дебалансов силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов в начальном положении должны создавать максимальные по величине силовые факторы. Очевидно, что в таком начальном положении силы инерции медленно и быстровращающиеся дебалансов могут создавать силовые факторы одинакового или противоположного направления. Для определенности дальнейших рассуждений будем считать, что в начальном положении силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные по величине силовые факторы одинакового направления. Примем это направление за положительное.As noted above, the asymmetry of the law of fluctuations of power factors means that the largest positive value of the force factor is not equal to the absolute value of its largest negative value. For definiteness of further considerations, we introduce the concept of the direction of asymmetry of the law of oscillations of the excited force factor. The asymmetry of the law of oscillations is considered positive if the largest positive value of the force factor is greater than the absolute value of the largest negative value of the force factor. The asymmetry of the law of oscillations is negative if the absolute value of the largest negative value of the force factor is greater than the largest positive value of the force factor. We will consider such an initial phasing of unbalances, in which the vibration exciter excites oscillations of the force factor according to an asymmetric law, and the gear ratio of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation is an integer. As noted above, with such a phasing of unbalances, the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances in the initial position should create the maximum force factors. Obviously, in this initial position, inertial forces, slowly and rapidly rotating unbalances, can create force factors of the same or opposite direction. For definiteness of further reasoning, we assume that in the initial position the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create the maximum power factors of the same direction in magnitude. We take this direction as positive.

Следует заметить, что, как отмечено выше, такой вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, в зависимости от условий фазировки дебалансов, может возбуждать либо колебания силы, либо колебания момента. При этом характеристики законов колебаний в безразмерном выражении совпадают при одинаковых значениях передаточного отношения

, при одинаковых условиях начальной фазировки дебалансов и при одинаковых соотношениях максимального значения силового фактора, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов к максимальному значению силового фактора, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов. Выполнение последнего условия означает, что в уравнениях (8) и (10) коэффициенты а и b равны друг другу, то есть а=b. Поэтому в дальнейших рассуждениях зависимость возбуждаемого силового фактора будем обозначать в общем виде как

. Очевидно, что выводы, полученные при исследовании рассматриваемых зависимостей, характеризуют параметры законов колебаний как силы, так и момента.It should be noted that, as noted above, such a vibration exciter containing four unbalances, depending on the phasing conditions of the unbalances, can excite either force fluctuations or moment fluctuations. Moreover, the characteristics of the laws of fluctuations in a dimensionless expression coincide for the same values of the gear ratio

, under the same conditions for the initial phasing of unbalances and with the same ratios of the maximum value of the force factor created by the inertia forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the force factor created by the inertia forces of rapidly rotating unbalances. The fulfillment of the last condition means that in equations (8) and (10), the coefficients a and b are equal to each other, that is, a = b. Therefore, in further considerations, the dependence of the excited force factor will be denoted in general terms as

. Obviously, the conclusions obtained in the study of the considered dependencies characterize the parameters of the laws of oscillations of both force and moment.

Как отмечено выше, зависимость силового фактора несимметрична, если в начальном положении медленно и быстровращающиеся дебалансы создают максимальные по величине силовые факторы одинакового направления и если передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является четным числом. При этом зависимость силового фактора в общем случае описывается уравнением

, а наибольший по абсолютной величине силовой фактор имеет положительное направление, совпадающее с направлением силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов в начальном положении.As noted above, the dependence of the power factor is asymmetric if, in the initial position, slowly and rapidly rotating unbalances create the maximum power factors of the same direction and if the gear ratio of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation is an even number. The dependence of the force factor in the general case is described by the equation

, and the largest force factor in absolute value has a positive direction, which coincides with the direction of force factors created by inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances in the initial position.

Оценим влияние начальной фазировки быстровращающихся дебалансов на направление максимального по абсолютной величине силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем. Очевидно, что для оценки влияния начальной фазировки быстровращающихся дебалансов необходимо сохранять неизменными установочные параметры вибровозбудителя, оказывающие влияние на характеристики закона колебаний. К числу таких параметров относятся: начальная фазировка медленновращающихся дебалансов; передаточное отношение

; соотношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов.Let us evaluate the effect of the initial phasing of rapidly rotating unbalances on the direction of the maximum absolute value of the force factor excited by the vibration exciter. Obviously, in order to assess the effect of the initial phasing of rapidly rotating unbalances, it is necessary to keep the vibration exciter settings unchanged, which affect the characteristics of the law of oscillations. These parameters include: initial phasing of slowly rotating unbalances; gear ratio

; the ratio of the maximum force factors created by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances.

Как условлено выше, исследовать влияние начальной фазировки быстровращающихся дебалансов будем в вибровозбудителе, предназначенном для возбуждения несимметричных колебаний силовых факторов, при условии, что передаточное отношение

является четным числом. В этом случае исходным начальным положением дебалансов является такое их положение, при котором силы инерции быстро и медленновращающихся дебалансов создают силовые факторы, максимальные по величине одинакового направления (фиг. 6) и (фиг. 7). Следовательно, неизменным начальным положением медленновращающихся дебалансов является положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор в положительном направлении.As agreed above, we will study the effect of the initial phasing of rapidly rotating unbalances in a vibration exciter designed to excite asymmetric oscillations of force factors, provided that the gear ratio

is an even number. In this case, the initial initial position of the unbalances is their position in which the inertia forces of the fast and slowly rotating unbalances create force factors that are maximum in magnitude in the same direction (Fig. 6) and (Fig. 7). Therefore, the invariable initial position of the slowly rotating unbalances is the position in which their centrifugal inertia forces create the maximum force factor in the positive direction.

Изменим условия начальной фазировки быстровращающихся дебалансов путем их поворота из исходного начального положения на некоторый произвольный угол γ. На рисунке (фиг. 8) представлено новое начальное положение дебалансов в вибровозбудителе, предназначенном для возбуждения колебаний силы. Новое начальное положение дебалансов отличается от исходного начального положения тем, что быстровращающиеся дебалансы повернуты относительно исходного положения на произвольный угол γ в направлении их вращения.We change the conditions for the initial phasing of rapidly rotating unbalances by turning them from the initial initial position by some arbitrary angle γ. The figure (Fig. 8) shows the new initial position of the unbalances in the exciter designed to excite oscillations of force. The new initial position of the unbalances differs from the initial initial position in that the rapidly rotating unbalances are rotated relative to the initial position by an arbitrary angle γ in the direction of their rotation.

Тогда зависимость возбуждаемого силового фактора в безразмерном выражении при новом начальном положении дебалансов может быть представлена в видеThen, the dependence of the excited force factor in dimensionless expression for a new initial position of unbalances can be represented as

где γ - угол отстройки быстровращающихся дебалансов от начального положения, в котором их силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор.where γ is the detuning angle of rapidly rotating unbalances from the initial position, in which their inertia forces create the maximum force factor.

Определим значения угла γ, при которых такое изменение начального положения быстровращающихся дебалансов сопровождается изменением на противоположное направление наибольшего по абсолютной величине силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем.Let us determine the values of the angle γ at which such a change in the initial position of rapidly rotating unbalances is accompanied by a change in the opposite direction of the largest absolute factor of the force factor excited by the vibration exciter.

Следует отметить, что, если передаточное отношение n является целым числом, то кинематический цикл механизма вибровозбудителя, то есть время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное положение, соответствует одному обороту медленновращающихся дебалансов. При этом число оборотов быстровращающихся дебалансов равно значению передаточного отношения.It should be noted that if the gear ratio n is an integer, then the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, that is, the time after which the unbalances return to their initial position, corresponds to one revolution of slowly rotating unbalances. In this case, the number of revolutions of rapidly rotating unbalances is equal to the value of the gear ratio.

Направление наибольшего по абсолютной величине силового фактора изменится на противоположное, то есть с положительного направления на отрицательное, если при новой начальной фазировке дебалансов они смогут занять положение, в котором силы инерции быстро и медленновращающихся дебалансов одновременно создадут максимальные силовые факторы в отрицательном направлении.The direction of the largest force factor in absolute value will be reversed, that is, from the positive direction to the negative one, if, with a new initial phasing of the unbalances, they can occupy a position in which the inertia forces of the rapidly and slowly rotating unbalances simultaneously create maximum force factors in the negative direction.

Если быстро и медленновращающиеся дебалансы занимают положение, в котором их центробежные силы инерции одновременно создают максимальные силовые факторы в отрицательном направлении, то имеет решение следующая система уравненийIf fast and slowly rotating unbalances occupy a position in which their centrifugal inertia forces simultaneously create maximum force factors in the negative direction, then the following system of equations has a solution

Решение первого уравнения системы (12) имеет видThe solution to the first equation of system (12) has the form

где k=0, 1, … n-1;where k = 0, 1, ... n-1;

n - передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов.n is the gear ratio of the transmission, synchronizing and matching phase rotation of the unbalance.

Решением второго уравнения системы (12) является следующее значение угла поворота медленновращающихся дебалансов из начального положенияThe solution to the second equation of system (12) is the following value of the angle of rotation of slowly rotating unbalances from the initial position

Для определения значения угла γ, при котором система уравнений (12) имеет решение, подставим значение угла δ из уравнения (14) в уравнение (13). После преобразований получимTo determine the value of the angle γ at which the system of equations (12) has a solution, we substitute the value of the angle δ from equation (14) into equation (13). After the transformations we get

Из уравнения (15) следует, что угол γ получен в результате умножения двух сомножителей. Первый сомножитель является величиной постоянной, равной 180°. Второй сомножитель - выражение, стоящее в круглых скобках правой части уравнения (15), является переменной величиной вследствие переменности числа k. Число k входит в формулу (13) для определения углов поворота быстровращающихся дебалансов в положения, в которых их силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор в отрицательном направлении. Как отмечено выше, число k может принимать значения в пределах от нуля до n-1, так как число оборотов быстровращающихся дебалансов за кинематический цикл механизма вибровозбудителя равно величине передаточного отношения n.It follows from equation (15) that the angle γ is obtained by multiplying two factors. The first factor is a constant value equal to 180 °. The second factor, the expression in parentheses on the right side of equation (15), is a variable due to the variability of the number k. The number k is included in formula (13) for determining the angles of rotation of rapidly rotating unbalances in positions in which their inertia forces create the largest force factor in the negative direction. As noted above, the number k can take values ranging from zero to n-1, since the number of revolutions of rapidly rotating unbalances for the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism is equal to the gear ratio n.

Для упрощения дальнейших рассуждений обозначим переменный сомножитель правой части уравнения (15)To simplify further considerations, we denote the variable factor of the right-hand side of equation (15)

Для определения минимального и максимального значений сомножителя С подставим в уравнение (16) соответственно минимальное и максимальное значения коэффициента k. После преобразований получимTo determine the minimum and maximum values of the factor C, we substitute the minimum and maximum values of the coefficient k into equation (16), respectively. After the transformations we get

иand

Как видно из уравнений (17) и (18), минимальная величина сомножителя C_min имеет отрицательное значение, а максимальная величина сомножителя C_max - положительное значение.As can be seen from equations (17) and (18), the minimum value of the factor C _min has a negative value, and the maximum value of the factor C _max is a positive value.

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С на интервале значений от C_min=1-n до C_max=n-1.We determine what values the variable factor C can take in the range of values from C _min = 1-n to C _max = n-1.

Так как передаточное отношение n является четным числом, то его можно представить в видеSince the gear ratio n is an even number, it can be represented as

где i - натуральное число равное

.where i is a natural number equal to

.

Подставим выражение передаточного отношения n из уравнения (19) в уравнение (16) и после преобразований получимWe substitute the expression for the gear ratio n from equation (19) into equation (16) and after the transformations we obtain

Как видно из уравнений (17), (18) и (20), переменный сомножитель С является нечетным числом. Следовательно, переменный сомножитель С принимает положительные и отрицательные значения, абсолютные величины которых представляют собой ряд нечетных чисел, лежащих в интервале значений от 1 до n-1, где n - передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Из уравнений (17) и (18) следует, что минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С равны друг другу по абсолютной величине. Следовательно, отрицательные и положительные значения переменного сомножителя С попарно равны друг другу по абсолютной величине. Отметим, что этот вывод подтвержден расчетами по формуле (16) значений сомножителя С для различных величин передаточного отношения n. Например, сомножитель С принимает следующие значения: С=-1 и С=1 при n=2; С=-3, С=-1, С=1 и С=3 при n=4. Минимальное положительное значение сомножителя С равно единице, максимальное отрицательное значение - минус единице. Заметим, что каждое последующее значение сомножителя С отличается от предыдущего на две единицы. Это означает, что минимальным положительным значением угла γ является значение γ=180°. Минимальное по абсолютной величине отрицательное значение угла γ равно γ=-180°. Каждое последующее положительное и отрицательное значения угла γ отличается от предыдущего на 360°.As can be seen from equations (17), (18) and (20), the variable factor C is an odd number. Consequently, the variable factor C takes positive and negative values, the absolute values of which are a series of odd numbers lying in the range from 1 to n-1, where n is the gear ratio of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation. From equations (17) and (18) it follows that the minimum and maximum values of the variable factor C are equal to each other in absolute value. Consequently, the negative and positive values of the variable factor C are pairwise equal to each other in absolute value. Note that this conclusion is confirmed by calculations according to formula (16) of the values of the factor C for various values of the gear ratio n. For example, the factor C takes the following values: C = -1 and C = 1 with n = 2; C = -3, C = -1, C = 1 and C = 3 for n = 4. The minimum positive value of the factor C is equal to one, the maximum negative value is minus one. Note that each subsequent value of the factor C differs from the previous one by two units. This means that the minimum positive value of the angle γ is γ = 180 °. The minimum absolute value of the negative value of the angle γ is γ = -180 °. Each subsequent positive and negative value of the angle γ differs from the previous one by 360 °.

Очевидно, что с точки зрения практической реализации предлагаемого способа регулирования параметров закона колебаний силовых факторов, интерес представляет минимальное значение угла γ отстройки быстровращающихся дебалансов от их исходного начального положения, равное γ=180°. Это заключение можно объяснить следующим образом. Если угол γ положительный, то это означает, что быстровращающиеся дебалансы поворачивают в новое начальное положение в направлении их вращения. При отрицательных значениях угла γ быстровращающиеся дебалансы поворачивают в новое начальное положение в направлении противоположном их вращению. Очевидно, что поворот дебалансов из исходного начального положения на угол γ=180° равносилен их повороту на угол γ=-180°, так как при этом дебалансы занимают одно и то же новое начальное положение. Как установлено выше, если передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно n=2, то угол γ может принимать два значения γ=180° и γ=-180°, которые однозначно определяют одно и то же новое начальное положение быстровращающихся дебалансов. Если n>2, то угол γ может принимать несколько значений. Количество значений угла γ зависит от величины передаточного отношения n. Количество значений угла γ, определяемых по формуле (15), считая положительные и отрицательные значения, равно величине передаточного отношения n. При этом минимальное значение угла γ по абсолютной величине равно 180° при любом четном значении передаточного отношения n, а каждое последующее значение угла γ отличается от предыдущего на 360°. Это означает, что при практической реализации любого из вычисленных по формуле (15) значений угла γ быстровращающиеся дебалансы занимают одно и то же новое начальное положение, соответствующее их повороту на угол γ=180°, так как поворот дебалансов на дополнительный угол кратный 360° в любом направлении не влияет на их начальное положение.Obviously, from the point of view of practical implementation of the proposed method for regulating the parameters of the law of oscillations of force factors, of interest is the minimum value of the angle γ of the detuning of rapidly rotating unbalances from their initial initial position, equal to γ = 180 °. This conclusion can be explained as follows. If the angle γ is positive, then this means that the rapidly rotating unbalances turn into a new initial position in the direction of their rotation. For negative values of the angle γ, rapidly rotating unbalances turn to a new initial position in the direction opposite to their rotation. Obviously, the rotation of the unbalances from the initial initial position by the angle γ = 180 ° is equivalent to their rotation by the angle γ = -180 °, since the unbalances occupy the same new initial position. As it was established above, if the gear ratio n of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation is n = 2, then the angle γ can take two values γ = 180 ° and γ = -180 °, which uniquely determine the same new initial position of fast-moving unbalances. If n> 2, then the angle γ can take several values. The number of values of the angle γ depends on the gear ratio n. The number of angle values γ determined by formula (15), counting the positive and negative values, is equal to the gear ratio n. In this case, the minimum value of the angle γ in absolute value is 180 ° for any even value of the gear ratio n, and each subsequent value of the angle γ differs from the previous one by 360 °. This means that in the practical implementation of any of the values of the angle γ calculated by formula (15), the rapidly rotating unbalances occupy the same new initial position corresponding to their rotation by the angle γ = 180 °, since the unbalances are rotated by an additional angle multiple of 360 ° any direction does not affect their initial position.

Последнее утверждение может быть доказано следующим образом. Как установлено выше, угол γ может быть определен по формуле (15). При этом угол γ определяем как произведение 180° на переменный сомножитель С, который является нечетным числом, принимая значения от единицы до n-1. Переменный сомножитель С, а значит и угол γ, принимают положительные и отрицательные значения, которые попарно равны друг другу по абсолютной величине. Так как каждое последующее нечетное число отличается от предыдущего на две единицы, то формула (15) может быть переписана в видеThe last statement can be proved as follows. As established above, the angle γ can be determined by the formula (15). In this case, the angle γ is defined as the product of 180 ° by the variable factor C, which is an odd number, taking values from unity to n-1. The variable factor C, and hence the angle γ, take positive and negative values, which are pairwise equal to each other in absolute value. Since each subsequent odd number differs from the previous one by two units, formula (15) can be rewritten in the form

где С₁ - натуральное число, максимальное значение которого равно C_1max=n-1.where C ₁ is a positive integer whose maximum value is C _1max = n-1.

Поскольку функция косинус является периодической, период которой равен 360°, то выполняется условиеSince the cosine function is periodic, the period of which is 360 °, the condition

Из представленных выше рассуждений можно сделать следующий вывод. В рассматриваемом вибровозбудителе для получения силового фактора с наибольшим абсолютным значением, направленным против направления силового фактора, создаваемого медленновращающимися дебалансами, изменяют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота на угол γ=180°.From the above reasoning, we can draw the following conclusion. In the vibration exciter in question, in order to obtain a force factor with the highest absolute value directed against the direction of the force factor created by slowly rotating unbalances, the initial position of rapidly rotating unbalances is changed by turning them by an angle γ = 180 °.

Для подтверждения полученного вывода были выполнены исследования зависимостей

и

силовых факторов при значениях передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равных 2, 4, 6, 8 и 10.To confirm this conclusion, dependency studies were performed.

and

force factors with the values of the gear ratio n of the transmission, synchronizing and matching in phase rotation of the unbalances equal to 2, 4, 6, 8 and 10.

Исследование зависимостей проводили следующим образом: для выбранного значения передаточного отношения n строили графики зависимостей и исследовали эти зависимости на экстремумы.The dependency study was carried out as follows: for the selected gear ratio n, dependency graphs were constructed and these dependencies were examined for extrema.

Для определенности дальнейших рассуждений приведем результаты исследования зависимостей при условии: отношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов, равно единице, то есть в уравнениях, описывающих зависимость силового фактора, коэффициент а=1.For definiteness of further reasoning, we present the results of the study of the dependencies under the condition: the ratio of the maximum force factors created by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances is equal to unity, that is, in the equations describing the dependence of the force factor, the coefficient a = 1.

В качестве примера рассмотрим результаты исследования зависимостей при значениях передаточного отношения, равных 2, 4 и 6.As an example, we consider the results of a study of dependencies with gear ratios of 2, 4, and 6.

На рисунках (фиг. 3) и (фиг. 9) показаны зависимости силового фактора при передаточном отношении n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равном двум (n=2).The figures (Fig. 3) and (Fig. 9) show the dependences of the power factor for the gear ratio n of the gear synchronizing and matching in phase the rotation of the unbalances equal to two (n = 2).

На рисунке (фиг. 3) зависимость соответствует начальному положению дебалансов, в котором силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы в положительном направлении. Для упрощения дальнейших рассуждений будем называть это начальное положение дебалансов исходным начальным положением. Следует отметить, что исходное начальное положение дебалансов показано на рисунках (фиг. 1) и (фиг. 4) в вибровозбудителях: для возбуждения колебаний силы (фиг. 1); для возбуждения колебаний момента (фиг. 4). Как видно из рисунка (фиг. 3) максимальное положительное значение силового фактора больше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае

. На рисунке (фиг. 9) зависимость силового фактора соответствует новому начальному положению быстровращающихся дебалансов. Новое начальное положение быстровращающихся дебалансов получено путем их поворота из исходного начального положения на угол γ=180°. Новое начальное положение дебалансов показано на рисунке (фиг. 10) в вибровозбудителе для возбуждения колебаний силы. Как видно из рисунка (фиг. 9) максимальное положительное значение силового фактора меньше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении

.In the figure (Fig. 3), the dependence corresponds to the initial position of unbalances, in which the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors in the positive direction. To simplify further considerations, we will call this initial position of unbalances the initial initial position. It should be noted that the initial initial position of the unbalances is shown in the figures (Fig. 1) and (Fig. 4) in vibration exciters: to excite oscillations of force (Fig. 1); to excite oscillations of the moment (Fig. 4). As can be seen from the figure (Fig. 3), the maximum positive value of the force factor is greater than the maximum in absolute value of the force factor in the negative direction. In the case under consideration

. In the figure (Fig. 9), the dependence of the force factor corresponds to the new initial position of rapidly rotating unbalances. A new initial position of rapidly rotating unbalances is obtained by turning them from the initial initial position by an angle γ = 180 °. The new initial position of the unbalances is shown in the figure (Fig. 10) in the vibration exciter to excite oscillations of force. As can be seen from the figure (Fig. 9), the maximum positive value of the force factor is less than the maximum in absolute value of the force factor in the negative direction

.

На рисунках (фиг. 11) и (фиг. 12) представлены зависимости силового фактора при передаточном отношении n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равном четырем (n=4). На рисунке (фиг. 11) зависимость соответствует исходному начальному положению дебалансов, то есть положению, в котором силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы одинакового положительного направления. Такое начальное положение дебалансов показано на рисунках (фиг. 6) и (фиг. 7). На рисунке (фиг. 6) показан вибровозбудитель для возбуждения колебаний силы. На рисунке (фиг. 7) - для возбуждения колебаний момента. Из рисунка (фиг. 11) видно, что максимальное положительное значение силового фактора больше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае (n=4)

. На рисунке (фиг. 12) зависимость силового фактора соответствует новому начальному положению быстровращающихся дебалансов. Как видно из рисунка (фиг. 12), максимальное положительное значение силового фактора меньше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении

.The figures (Fig. 11) and (Fig. 12) show the dependences of the power factor for the gear ratio n of the gear synchronizing and matching in phase the rotation of the unbalances equal to four (n = 4). In the figure (Fig. 11), the dependence corresponds to the initial initial position of the unbalances, that is, the position in which the inertia forces of the slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors of the same positive direction. Such an initial position of unbalances is shown in the figures (Fig. 6) and (Fig. 7). The figure (Fig. 6) shows the vibration exciter to excite fluctuations in force. In the figure (Fig. 7) - to excite oscillations of the moment. From the figure (Fig. 11) it can be seen that the maximum positive value of the force factor is greater than the maximum in absolute value of the force factor in the negative direction. In the case under consideration (n = 4)

. In the figure (Fig. 12), the dependence of the force factor corresponds to the new initial position of rapidly rotating unbalances. As can be seen from the figure (Fig. 12), the maximum positive value of the force factor is less than the maximum in absolute value of the force factor in the negative direction

.

На рисунках (фиг. 13) и (фиг. 14) показаны зависимости силового фактора при передаточном отношении n=6. При исходном начальном положении дебалансов (фиг. 13) максимальное положительное значение возбуждаемого вибровозбудителем силового фактора больше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении

. В новом начальном положении дебалансов максимальное положительное значение силового фактора (фиг. 14) меньше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении

.The figures (Fig. 13) and (Fig. 14) show the dependences of the force factor with a gear ratio n = 6. At the initial initial position of the unbalances (Fig. 13), the maximum positive value of the force factor excited by the vibration exciter is greater than the maximum absolute value of the force factor in the negative direction

. In the new initial position of unbalances, the maximum positive value of the force factor (Fig. 14) is less than the maximum in absolute value of the force factor in the negative direction

.

Таким образом, представленные выше рассуждения позволяют сделать следующий вывод.Thus, the above reasoning allows us to draw the following conclusion.

В центробежном вибровозбудителе, содержащем четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей, расположенных на общем основании и имеющих попарно одинаковые по величине угловые скорости и дисбалансы, занимающих начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, что обеспечивается передачей, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов с передаточным отношением, равным отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся, для получения силового фактора с наибольшим абсолютным значением, направленным против направления силового фактора, создаваемого медленновращающимися дебалансами, изменяют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота на угол, равный 180°_, при условии, что передаточное отношение является четным числом.In a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes located on a common base and having angular velocities and imbalances pairwise identical in magnitude, occupying the initial position in which their centrifugal inertia forces create maximum magnitude force factors, which is ensured by a synchronizing transmission and phase-coordinated rotation of unbalances with a gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity is slow ovraschayuschihsya to obtain power factor with the largest absolute value, directed against the direction of the power factor produced medlennovraschayuschimisya unbalance, the start position change rapidly rotating eccentric weight by turning them through an angle of 180 _°, provided that the gear ratio is an even number.

Следует заметить, что в таком вибровозбудителе при условии, если в начальном положении дебалансов силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные по величине силовые факторы, то направление наибольшего по абсолютной величине силового фактора, создаваемого вибровозбудителем, совпадает с направлением силового фактора, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов.It should be noted that in such a vibration exciter, provided that in the initial position of the unbalances the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create the maximum force factors, then the direction of the largest absolute force factor created by the vibration exciter coincides with the direction of the force factor created by the inertia forces of the rapidly rotating unbalances.

Предлагаемый способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с регулируемым направлением максимального по абсолютной величине силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем, может быть использован с целью совершенствования транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.The proposed method of excitation of mechanical vibrations of power factors with an adjustable direction of the maximum absolute value of the power factor excited by the vibration exciter can be used to improve transport and technological equipment of grain processing enterprises.

В случае использования предлагаемого способа в транспортном оборудовании, устройство работает следующим образом.In the case of using the proposed method in transport equipment, the device operates as follows.

Оси вращения дебалансов располагают на общем основании (фиг. 15), жестко связанном с рабочей поверхностью транспортирующего устройства. Оси вращения одноименных дебалансов, то есть дебалансов, имеющих одинаковые дисбалансы и вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, расположены симметрично относительно перпендикуляра к прямой, соединяющей оси вращения этих дебалансов. При этом оси вращения первой пары дебалансов и оси вращения второй пары дебалансов расположены симметрично относительно одной прямой. Отметим, что при таком расположении осей вращения дебалансов прямые, соединяющие оси вращения одноименных дебалансов, должны быть параллельны друг другу. На основании вибровозбудителя (фиг. 15), знаком «+» отмечено начальное положение дебалансов, при котором силы инерции быстро и медленновращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы (в рассматриваемом вибровозбудителе возбуждаемым силовым фактором является сила) одного (положительного) направления. При этом направление максимального силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем, совпадает с направлением максимального силового фактора, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов в начальном положении. На рисунке (фиг. 15) знаком «-» отмечено положение быстровращающихся дебалансов, при котором максимальный силовой фактор (сила), возбуждаемый вибровозбудителем, имеет направление, противоположное направлению силового фактора, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов в начальном положении.The axis of rotation of the unbalances is located on a common base (Fig. 15), rigidly connected with the working surface of the conveying device. The axis of rotation of the unbalances of the same name, that is, unbalances having the same imbalances and rotating with the same angular velocity, are located symmetrically relative to the perpendicular to the straight line connecting the axis of rotation of these unbalances. In this case, the axis of rotation of the first pair of unbalances and the axis of rotation of the second pair of unbalances are symmetrically relative to one straight line. Note that with this arrangement of the axis of rotation of the unbalances, the straight lines connecting the axis of rotation of the same unbalance must be parallel to each other. Based on the vibration exciter (Fig. 15), the “+” sign marks the initial position of the unbalances, in which the inertia forces of the rapidly and slowly rotating unbalances create maximum force factors (in the considered exciter, the excited force factor is the force) in one (positive) direction. In this case, the direction of the maximum force factor excited by the vibration exciter coincides with the direction of the maximum force factor created by the inertia forces of the slowly rotating unbalances in the initial position. In the figure (Fig. 15), the “-” sign marks the position of rapidly rotating unbalances, in which the maximum force factor (force) excited by the vibration exciter has a direction opposite to the direction of the force factor created by the inertia forces of slowly rotating unbalances in the initial position.

Заметим, что на рисунке (фиг. 15) пунктиром показано исходное начальное положение быстровращающихся дебалансов. То есть положение, в котором направление наибольшего по абсолютной величине силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем, совпадает с направлением максимального силового фактора, возбуждаемого силами инерции медленновращающихся дебалансов.Note that in the figure (Fig. 15) the dashed line shows the initial initial position of rapidly rotating unbalances. That is, the position in which the direction of the largest absolute factor of the force factor excited by the vibration exciter coincides with the direction of the maximum force factor excited by the inertia forces of slowly rotating unbalances.

При вращении дебалансов их центробежные силы инерции создают прямолинейно колеблющуюся по несимметричному закону результирующую силу. Под действием такой результирующей силы рабочая поверхность совершает прямолинейные колебания по несимметричному закону, то есть наибольшее положительное значение ускорения поверхности не равно модулю наибольшего отрицательного значения ускорения.When the unbalances rotate, their centrifugal inertia forces create the resulting force, which is linearly oscillating according to the asymmetric law. Under the action of such a resulting force, the working surface performs linear oscillations according to an asymmetric law, that is, the largest positive value of the surface acceleration is not equal to the modulus of the largest negative acceleration value.

Зерновая смесь поступает на рабочую поверхность и под действием колебаний транспортируется вдоль нее. Скорость транспортирования определяет производительность транспортного оборудования. Направление наибольшего по абсолютной величине ускорения рабочей поверхности в сочетании с ее наклоном к горизонтали и сообщением поверхности наклонных колебаний открывает широкие возможности варьирования скорости транспортирования.The grain mixture enters the working surface and, under the influence of vibrations, is transported along it. Transportation speed determines the performance of the transport equipment. The direction of the largest absolute acceleration of the working surface in combination with its inclination to the horizontal and the communication surface of inclined vibrations opens up wide possibilities for varying the speed of transportation.

В случае применения предлагаемого способа регулирования направления несимметрии прямолинейных колебаний силы в технологическом оборудовании для осуществления процессов сепарирования, устройство работает следующим образом.In the case of application of the proposed method for regulating the direction of asymmetry of rectilinear fluctuations in force in technological equipment for the implementation of separation processes, the device operates as follows.

Рассмотрим работу устройства на примере очистки зерновой смеси от крупных примесей.Consider the operation of the device on the example of cleaning the grain mixture from large impurities.

Исходная зерновая смесь непрерывным потоком поступает на ситовую поверхность, совершающую прямолинейные колебания. Колебания поверхности обеспечивают транспортирование зерновой смеси и ее самосортирование. В процессе самосортирования крупные примеси всплывают в верхний слой зернового потока. При движении частицы зерновой смеси проходят над отверстиями ситовой поверхности, и при наступлении благоприятных условий, просеиваются. Так как при очистке зерна от крупных примесей исходная зерновая смесь состоит в основном из проходовых (зерно) частиц, то самосортирование не оказывает большого влияния на результаты процесса в целом, и решающее значение имеет просеивание. Предлагаемый способ изменения на противоположное направления максимальной по абсолютной величине силы, совместно с использованием наклона рабочей поверхности к горизонтали и наклона направления колебаний, создают условия для сообщения зерновой смеси скорости относительно рабочей поверхности, обеспечивающей наиболее эффективное протекание процесса просеивания, то есть позволяет сообщить рабочему органу колебания с параметрами, соответствующими наиболее эффективному протеканию процесса просеивания.The initial grain mixture in a continuous stream enters the sieve surface, performing rectilinear vibrations. Oscillations of the surface provide transportation of the grain mixture and its self-sorting. In the process of self-sorting, large impurities float into the upper layer of the grain stream. When moving, the particles of the grain mixture pass over the openings of the sieve surface, and when favorable conditions occur, they are sifted. Since when cleaning grain from large impurities, the initial grain mixture consists mainly of passage (grain) particles, self-sorting does not have a big impact on the results of the process as a whole, and screening is crucial. The proposed method of reversing the direction of the maximum absolute value of the force, together with the use of the inclination of the working surface to the horizontal and the inclination of the direction of oscillation, create conditions for communicating the grain mixture of speed relative to the working surface, which provides the most efficient flow of the screening process, that is, allows you to inform the working body of the oscillations with parameters corresponding to the most efficient sieving process.

Аналогичным образом могут быть созданы условия для наиболее эффективного осуществления процесса сепарирования, в котором определяющее значение имеет процесс самосортирования.Similarly, conditions can be created for the most efficient implementation of the separation process, in which the self-sorting process is of decisive importance.

Таким образом, использование предлагаемого способа регулирования направления несимметрии закона колебаний позволяет повысить эффективность ситового сепарирования.Thus, the use of the proposed method for regulating the direction of asymmetry of the law of oscillations can improve the efficiency of screen separation.

Кроме того, реализация предлагаемого способа возбуждения механических колебаний силовых факторов с регулируемыми параметрами открывает перспективу создания унифицированного привода транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.In addition, the implementation of the proposed method for the excitation of mechanical vibrations of power factors with adjustable parameters opens up the prospect of creating a unified drive for transport and technological equipment of grain processing enterprises.

Список литературыBibliography

1. Patentschrift №955756 (DFR), K1. 81 е, Gr. 53, Internat. K1. В 65 g, 10.01.1957.1. Patentschrift No. 955756 (DFR), K1. 81 e, Gr. 53, Internat. K1. B 65 g, Jan 10, 1957.

2. RU 2528271 C2 30.10.2012.2. RU 2528271 C2 10.30.2012.

3. RU 2528550 C2 21.12.2012.3. RU 2528550 C2 12/21/2012.

Claims

The method of excitation of mechanical vibrations of force factors (force or moment) according to an asymmetric law by a centrifugal vibration exciter, consisting of four unbalances, the rotation axes of which are located on a common base, having the same imbalances in pairs and having an initial position in which their centrifugal inertia forces create the maximum force factors, and rotating with the same magnitude angular velocities, which is ensured by the transmission, synchronizing and matching in phase the rotation of unbalances, with gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating, characterized in that to obtain the force factor with the highest absolute value, directed against the direction of the force factor created by slowly rotating unbalances, the initial position of the rapidly rotating unbalances is changed by turning them by an angle equal to 180 °, provided that the gear ratio of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances is h tnym number.