RU2621175C1 - Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator - Google Patents

Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator Download PDF

Info

Publication number
RU2621175C1
RU2621175C1 RU2016111043A RU2016111043A RU2621175C1 RU 2621175 C1 RU2621175 C1 RU 2621175C1 RU 2016111043 A RU2016111043 A RU 2016111043A RU 2016111043 A RU2016111043 A RU 2016111043A RU 2621175 C1 RU2621175 C1 RU 2621175C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unbalances
angle
force
initial position
law
Prior art date
Application number
RU2016111043A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
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 (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Александр Михайлович Васильев, Владимир Александрович Васильев, Любовь Валентиновна Васильева, Диана Владимировна Кириллина, Александр Андреевич Кириллин, Марина Александровна Назарова filed Critical Александр Михайлович Васильев
Priority to RU2016111043A priority Critical patent/RU2621175C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2621175C1 publication Critical patent/RU2621175C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/10Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy
    • B06B1/16Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses

Landscapes

  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors in a centrifugal exciter that contains four unbalances, pairwise having the same imbalances, rotating at the same angular velocities that have the same initial position, when their centrifugal forces of inertia create the maximum power factors, is achieved by the change in the initial position of rapidly rotating unbalances by rotating them in any direction by an angle equal to 90°, 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.
17 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, обеспечивающими наиболее эффективное протекание осуществляемого в оборудовании процесса.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 that ensure the most efficient flow of the process carried out in the equipment.

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 прямой, 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 less 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 straight line 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:

Figure 00000001
- центробежная сила инерции, развиваемая дебалансом первой пары;
Figure 00000002
- 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:
Figure 00000001
- centrifugal inertia force developed by the unbalance of the first pair;
Figure 00000002
- 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 inertia forces of the unbalances, folding, form the resulting force, the dependence of which on the angle of rotation of the unbalances has the form

Figure 00000003
Figure 00000003

Таким образом, создается сила, меняющаяся по негармоническому закону, направленная вдоль прямой, представляющей собой ось симметрии расположения осей вращения дебалансов.Thus, a force is created that varies according to the inharmonious law, directed along a straight line, which is the axis of symmetry of the location of the unbalanced rotation axes.

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 PP1=2m1r1ω2 и PP2=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.

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. 3). 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. 3). 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. 4) 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. 4), 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

Figure 00000004
. Момент пары, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов, равен
Figure 00000005
. 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. 4) shows an 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. 4), 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
Figure 00000004
. The moment of a pair created by the inertia forces of rapidly rotating unbalances is
Figure 00000005
. 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

Figure 00000006
Figure 00000006

Как видно, зависимость результирующего момента подчиняется негармоническому закону. Зависимость результирующего момента, описываемая уравнением (2), имеет место при условии: в начальном положении дебалансов центробежные силы инерции одноименных дебалансов создают максимальные по величине моменты одинакового (положительного) направления.As you can see, the dependence of the resulting moment obeys the inharmonious law. The dependence of the resulting moment, described by equation (2), 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.

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 therefore the associated working body of the machine, of either non-harmonic rotational vibrations or rotational-vibrational motion (rotation with rotational vibrations superimposed on it).

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

Figure 00000007
. 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
Figure 00000007
. 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. 5) 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. 5) 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

Figure 00000008
Figure 00000008

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

Figure 00000009
Figure 00000009

где

Figure 00000010
- коэффициент, равный отношению максимального значения силы, создаваемой силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению силы, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where
Figure 00000010
- 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. 6) 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. 6) shows a vibration exciter containing four unbalances, designed to excite non-harmonic 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

Figure 00000011
Figure 00000011

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

Figure 00000012
Figure 00000012

где

Figure 00000013
- коэффициент, равный отношению максимального значения момента, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению момента, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where
Figure 00000013
- 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 (4) и (6) полностью совпадают при равенстве коэффициентов а=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 (4) and (6) 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.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, 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.

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 обеспечения симметричного и несимметричного законов колебаний рабочего органа необходимо либо создавать два различных вибропривода, либо обеспечивать в конструкции вибропривода возможность регулировки параметров колебаний путем изменения начального положения медленно- и быстровращающихся дебалансов. Однако такая регулировка параметров (несимметрия или симметрия) закона колебаний в значительной степени усложняет конструкцию вибропривода и его обслуживание.So, to ensure symmetric and asymmetric laws of oscillations of the working body, it is necessary either to create two different vibration drives, or to provide the vibration drive design with the ability to adjust the vibration parameters by changing the initial position of slowly and rapidly rotating unbalances. However, such adjustment of the parameters (asymmetry or symmetry) of the law of oscillations greatly complicates the design of the vibrodrive and its maintenance.

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 закона колебаний силовых факторов в конструкциях оборудования для переработки зерна и других сыпучих материалов позволит создать унифицированный привод, в котором путем изменения начального положения медленновращающихся дебалансов может быть обеспечен либо симметричный, либо несимметричный закон колебаний рабочего органа.Implementation of the proposed method for regulating the parameters of the law 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 the slowly rotating unbalances, either a symmetric or asymmetric law of oscillations of the working body can be 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.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.

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.Therefore, in transport equipment, to increase its productivity, the transporting working body must be informed of the asymmetric law of oscillations.

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, и 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 granular body is manifested in loosening and self-sorting of this body, on the one hand, and in a feed that 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 a small amount of passage component, and the bulk body thickness is many times greater than the particle size, and only particles located in the lower layer, into which they fall as a result of self-sorting, are sifted through a sieve. 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 large effect 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.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.

Следует заметить, что предлагаемый способ позволяет, в зависимости от настройки вибровозбудителя, обеспечивать возбуждение колебаний силовых факторов по несимметричному или симметричному закону.It should be noted that the proposed method allows, depending on the settings of the vibration exciter, to provide excitation of oscillations of force factors according to an asymmetric or symmetrical law.

Возможность настройки вибровозбудителя на возбуждение либо несимметричных колебаний, либо симметричных колебаний силовых факторов, в сочетании с наклоном рабочей поверхности к горизонтали и сообщением поверхности наклонных колебаний, позволяет значительно расширить диапазон варьирования скорости виброперемещения. Это позволяет сделать вывод о возможности использования такого вибропривода, в зависимости от его настройки, как в транспортном, так и в технологическом оборудовании.The ability to configure the vibration exciter to excite either asymmetric oscillations or symmetric oscillations of force factors, in combination with the inclination of the working surface to the horizontal and the message of the surface of inclined oscillations, can significantly expand the range of variation of the vibration displacement velocity. This allows us to conclude that it is possible to use such a vibration drive, depending on its setting, both in transport and in technological equipment.

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 негармонических 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 имеют 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, в котором согласно изобретению, для обеспечения симметрии закона колебаний, означающей равенство наибольшего положительного значения силового фактора модулю его наибольшего отрицательного значения, меняют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный 90°, при условии, что передаточное отношение является четным числом.The problem is solved by the proposed method of excitation of non-harmonic oscillations 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 have an initial position in which their centrifugal inertia forces create maximum power factors, and rotating with the same angular velocity, which is ensured by the transmission, synchronizing 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 of slowly rotating, in which according to the invention, to ensure the symmetry of the law of oscillations, which means that the largest positive value of the force factor is equal to the modulus of its largest negative value, the initial position of rapidly rotating unbalances is changed by turning them in any direction by an angle equal to 90 °, provided that the gear ratio is an even number.

Техническим результатом является варьирование скорости транспортирования и повышение технологической эффективности процессов сепарирования зерновых смесей.The technical result is to vary the speed of transportation 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

Figure 00000014
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
Figure 00000014
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. 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 четным 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 быстровращающихся 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. Такие условия начального положения дебалансов приняты потому, что эти условия наиболее просто реализуются на практике, так как направление центробежной силы инерции совпадает с направлением эксцентриситета дебаланса. Силы инерции одноименных дебалансов создают максимальный по величине силовой фактор, если они (силы инерции), а значит, и эксцентриситеты, перпендикулярны прямой, соединяющей оси их вращения.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. 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 even number. As noted above, with this phasing of the unbalances, the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances in the initial position should create the maximum force factors. It is obvious that in this initial position, the inertia forces of 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 maximum force factors of the same direction in magnitude. We take this direction as positive. Such conditions for the initial position of unbalances are accepted because these conditions are most easily realized in practice, since the direction of the centrifugal inertia forces coincides with the direction of the eccentricity of the unbalance. The inertia forces of the unbalance of the same name create the maximum force factor if they (inertia forces), and hence the eccentricities, are perpendicular to the straight line connecting the axes of their rotation.

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

Figure 00000015
, 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 (4) и (6) 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
Figure 00000016
. 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
Figure 00000015
, 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 (4) and (6), 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
Figure 00000016
. Obviously, the conclusions obtained in the study of the considered dependencies characterize the parameters of the laws of oscillations of both force and moment.

Определим условия начальной фазировки быстровращающихся дебалансов, при которых характер закона колебаний силовых факторов меняется с несимметричного на симметричный. Очевидно, что для такой оценки влияния начальной фазировки быстровращающихся дебалансов необходимо сохранять неизменными установочные параметры вибровозбудителя, оказывающие влияние на характеристики закона колебаний. Такими параметрами являются: начальная фазировка медленновращающихся дебалансов; передаточное отношение

Figure 00000017
; соотношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно- и быстровращающихся дебалансов.Let us determine the conditions for the initial phasing of rapidly rotating unbalances under which the nature of the law of oscillations of force factors changes from asymmetric to symmetric. Obviously, for such an assessment of the effect of the initial phasing of rapidly rotating unbalances, it is necessary to maintain the vibration exciter settings that affect the characteristics of the law of oscillations. These parameters are: initial phasing of slowly rotating unbalances; gear ratio
Figure 00000017
; 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

Figure 00000017
является четным числом. 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. 5) и (фиг. 6). 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
Figure 00000017
is an even number. The initial initial position of the unbalances is their position in which the inertia forces of the fast and slow-moving unbalances create force factors that are maximum in magnitude in the same direction (Fig. 5) and (Fig. 6). 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. 7) 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. 7) 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

Figure 00000018
Figure 00000018

где γ - угол отстройки быстровращающихся дебалансов от исходного 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 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 характера закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный.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 nature of the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetric.

Следует отметить, что, если передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, 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 n.It should be noted that if the gear ratio n of the gear synchronizing and coordinating in phase the rotation of the unbalances 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 gear ratio n.

При определении значений угла γ следует иметь в виду, что, так как тригонометрическая функция косинус является периодической с периодом, равным 360°, то угол γ может принимать значения в пределах от 0° до 360°.When determining the values of the angle γ, it should be borne in mind that, since the trigonometric function of the cosine is periodic with a period equal to 360 °, the angle γ can take values ranging from 0 ° to 360 °.

Вибровозбудитель возбуждает колебания силовых факторов по симметричному закону, если в течение кинематического цикла дебалансы смогут занять положение, в котором силы инерции быстро- и медленновращающихся дебалансов одновременно создают силовые факторы, равные нулю. В этом случае должна иметь решение следующая система уравнений:The vibration exciter excites fluctuations of force factors according to a symmetric law, if during the kinematic cycle the unbalances can occupy a position in which the inertia forces of rapidly and slowly rotating unbalances simultaneously create force factors equal to zero. In this case, the following system of equations must have a solution:

Figure 00000019
Figure 00000019

Определим значения угла γ, при которых система уравнений (8) имеет решение.We determine the values of the angle γ at which the system of equations (8) has a solution.

Корнями первого уравнения системы (8) являются следующие значения угла:The roots of the first equation of system (8) are the following values of the angle:

Figure 00000020
Figure 00000020

иand

Figure 00000021
Figure 00000021

Решение второго уравнения системы (8) имеет видThe solution to the second equation of system (8) has the form

Figure 00000022
Figure 00000022

где k=0,1,…,2n-1;where k = 0,1, ..., 2n-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.

Определим значения угла γ при значении угла δ=90°, которое является первым корнем первого уравнения системы (8). Для этого подставим значение δ=90° из уравнения (9) в уравнение (11). После преобразований получимWe determine the values of the angle γ for the value of the angle δ = 90 °, which is the first root of the first equation of system (8). For this, we substitute the value δ = 90 ° from equation (9) into equation (11). After the transformations we get

Figure 00000023
Figure 00000023

Как видно из формулы (12), угол γ может быть определен как произведение двух сомножителей: первый сомножитель равен 90° и является величиной постоянной; второй сомножитель - выражение в круглых скобках является величиной переменной, вследствие переменности коэффициента k.As can be seen from formula (12), the angle γ can be defined as the product of two factors: the first factor is 90 ° and is a constant; the second factor - the expression in parentheses is the value of the variable, due to the variability of the coefficient k.

Для упрощения дальнейших рассуждений введем обозначениеTo simplify further considerations, we introduce the notation

Figure 00000024
Figure 00000024

В соответствии с принятым обозначением уравнение (12) может быть представлено в видеIn accordance with the accepted designation, equation (12) can be represented as

Figure 00000025
Figure 00000025

Следует заметить, что угол γ считается положительным, если новое начальное положение быстровращающихся дебалансов получено путем поворота этой пары дебалансов в направлении, совпадающем с направлением их вращения. Угол γ отрицательный, если быстровращающиеся дебалансы поворачивают в новое начальное положение против направления их вращения.It should be noted that the angle γ is considered positive if the new initial position of the rapidly rotating unbalances is obtained by rotating this pair of unbalances in the direction coinciding with the direction of their rotation. The angle γ is negative if the rapidly rotating unbalances turn into a new initial position against the direction of their rotation.

Так как в рассматриваемом случае угол γ принимает положительные значения, то должно выполняться неравенствоSince the angle γ takes positive values in the case under consideration, the inequality

Figure 00000026
Figure 00000026

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

Figure 00000027
Figure 00000027

где i - натуральное число, равное

Figure 00000028
.where i is a natural number equal to
Figure 00000028
.

Подставим выражение передаточного отношения n из уравнения (16) в неравенство (15) и после преобразований получимWe substitute the expression for the gear ratio n from equation (16) into inequality (15) and after the transformations we obtain

Figure 00000029
Figure 00000029

Так как i и k - целые числа, то выражение в круглых скобках неравенства (17) не может принимать положительные значения, то есть должно выполняться условиеSince i and k are integers, the expression in parentheses of inequality (17) cannot take positive values, i.e., the condition

Figure 00000030
Figure 00000030

илиor

Figure 00000031
Figure 00000031

Из неравенства (19) следует, что минимальное значение коэффициента k равноFrom inequality (19) it follows that the minimum value of the coefficient k is

Figure 00000032
Figure 00000032

Для определения минимального значения переменного сомножителя С подставим в уравнение (13) значение kmin из уравнения (20). После преобразований получимTo determine the minimum value of the variable factor C, we substitute the value k min from equation (20) into equation (13). After the transformations we get

Figure 00000033
Figure 00000033

Максимальное значение переменного сомножителя С1 получим, подставив в уравнение (13) максимальное значение коэффициента k, равное kmax=2n-1We obtain the maximum value of the variable factor C 1 by substituting in equation (13) the maximum value of the coefficient k equal to k max = 2n-1

Figure 00000034
Figure 00000034

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С1 на интервале значений от C1min до C1max.Let us determine what values the variable factor C 1 can take in the range of values from C 1min to C 1max .

Подставим выражение передаточного отношения n из уравнения (16) в уравнение (13) и после преобразований получимWe substitute the expression for the gear ratio n from equation (16) into equation (13) and after the transformations we obtain

Figure 00000035
Figure 00000035

Из уравнения (23) видно, что переменный сомножитель С1 является нечетным числом. Следовательно, переменный сомножитель С1 в уравнении (14) принимает значения из ряда нечетных чисел, лежащих в интервале значений от единицы до трехкратного значения передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, минус единица.From equation (23) it can be seen that the variable factor C 1 is an odd number. Therefore, the variable factor C 1 in equation (14) takes values from a series of odd numbers lying in the range from one to three times the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching the phase of unbalance rotation, minus one.

Определим, при каких значениях угла γ имеет решение система уравнений (8), если корень первого уравнения системы равен δ=270°.We determine at what values of the angle γ the system of equations (8) has a solution if the root of the first equation of the system is δ = 270 °.

Подставим δ=270° в уравнение (11) и после преобразований получимWe substitute δ = 270 ° into equation (11) and after the transformations we obtain

Figure 00000036
Figure 00000036

В рассматриваемом случае угол γ может быть определен как произведение постоянного сомножителя, равного 90°, на переменный сомножитель, который обозначимIn the case under consideration, the angle γ can be defined as the product of a constant factor equal to 90 ° and a variable factor, which we denote

Figure 00000037
Figure 00000037

В соответствии с принятым обозначением уравнение (24) запишем в видеIn accordance with the accepted notation, we write equation (24) in the form

Figure 00000038
Figure 00000038

Так как угол γ положительный, то должно выполняться неравенствоSince the angle γ is positive, the inequality

Figure 00000039
Figure 00000039

Подставим в неравенство (27) выражение передаточного отношения n из уравнения (16). После преобразований получимWe substitute the expression for the gear ratio n from equation (16) into inequality (27). After the transformations we get

Figure 00000040
Figure 00000040

Так как i и k - целые числа, то для выполнения неравенства (28) должно выполняться условиеSince i and k are integers, to satisfy inequality (28), the condition

Figure 00000041
Figure 00000041

Из неравенства (29) следует, чтоFrom inequality (29) it follows that

Figure 00000042
Figure 00000042

Следовательно, минимальное значение коэффициента k, при котором выполняется неравенство (28), равно kmin=1,5n. Как установлено выше, максимальное значение коэффициента k равно kmax=2n-1.Therefore, the minimum value of the coefficient k at which inequality (28) holds is equal to k min = 1.5n. As stated above, the maximum value of the coefficient k is k max = 2n-1.

Тогда минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С2 соответственно равныThen the minimum and maximum values of the variable factor C 2 are respectively equal

Figure 00000043
Figure 00000043

иand

Figure 00000044
Figure 00000044

Легко убедиться, что переменный сомножитель С2 является нечетным числом. Следовательно, в этом случае переменный сомножитель С2 принимает значения из ряда нечетных чисел, лежащих в интервале значений от единицы до значения передаточного отношения n минус единица.It is easy to see that the variable factor C 2 is an odd number. Therefore, in this case, the variable factor C 2 takes values from a number of odd numbers lying in the range from unity to the gear ratio n minus one.

Из представленных рассуждений можно сделать следующее заключение. Интервал значений переменного сомножителя С1 содержит в себе интервал значений переменного сомножителя С2. Следовательно, система уравнений (8) имеет решение при значениях угла γ, которые можно определить как произведение двух сомножителей: постоянный сомножитель, равный 90°; переменный сомножитель, который принимает значения из ряда нечетных чисел, лежащих в интервале от единицы до утроенного значения передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, минус единица.The following conclusion can be drawn from the presented reasoning. The range of values of the variable factor C 1 contains the range of values of the variable factor C 2 . Therefore, the system of equations (8) has a solution for the values of the angle γ, which can be defined as the product of two factors: a constant factor equal to 90 °; a variable factor that takes values from a series of odd numbers lying in the range from one to three times the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching in phase the rotation of the unbalances, minus one.

Следует заметить, что представленные выше рассуждения относятся к случаю, когда новое начальное положение быстровращающихся дебалансов получают путем их поворота из исходного начального положения на угол γ в направлении их вращения. В этом случае угол γ принимает положительные значения.It should be noted that the arguments presented above relate to the case when a new initial position of rapidly rotating unbalances is obtained by turning them from the initial initial position by an angle γ in the direction of their rotation. In this case, the angle γ takes positive values.

Угол γ принимает отрицательные значения, если для получения нового начального положения быстровращающихся дебалансов их поворачивают из исходного начального положения против направления вращения. Тогда для определения отрицательных значений угла γ необходимо рассмотреть решение системы уравненийThe angle γ takes negative values if, in order to obtain a new initial position of the rapidly rotating unbalances, they are rotated from the initial initial position against the direction of rotation. Then, to determine the negative values of the angle γ, it is necessary to consider the solution of the system of equations

Figure 00000045
Figure 00000045

Не будем подробно останавливаться на решении системы уравнений (33). Рассмотрим некоторые особенности ее решения.We will not dwell on the solution of the system of equations (33). Consider some features of its solution.

Решение второго уравнения системы (33) имеет видThe solution of the second equation of system (33) has the form

Figure 00000046
Figure 00000046

где k=0,1,2,…,2n-1.where k = 0,1,2, ..., 2n-1.

Из уравнения (34) при δ=90° следует, чтоFrom equation (34) at δ = 90 ° it follows that

Figure 00000047
Figure 00000047

Для упрощения дальнейших рассуждений обозначим переменный сомножитель уравнения (35)To simplify further considerations, we denote the variable factor of equation (35)

Figure 00000048
Figure 00000048

В рассматриваемом случае должно выполняться неравенствоIn the case under consideration, the inequality

Figure 00000049
Figure 00000049

Неравенство (37) выполняется при условииInequality (37) is satisfied provided

Figure 00000050
Figure 00000050

илиor

Figure 00000051
Figure 00000051

Неравенство (39) выполняется, если минимальное значение коэффициента k равноInequality (39) is satisfied if the minimum value of the coefficient k is

Figure 00000052
Figure 00000052

Заметим, что максимальное значение коэффициента k равноNote that the maximum value of the coefficient k is

Figure 00000053
Figure 00000053

Максимальное и минимальное значения переменного сомножителя С3 соответственно равныThe maximum and minimum values of the variable factor C 3 are respectively equal

Figure 00000054
Figure 00000054

иand

Figure 00000055
Figure 00000055

Переменный сомножитель С3 может быть записан в видеThe variable factor C 3 can be written as

Figure 00000056
Figure 00000056

Последнее уравнение является подтверждением, что абсолютные значения переменного сомножителя С3 являются нечетными числами из интервала значений от единицы до утроенного значения передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, минус единица.The last equation confirms that the absolute values of the variable factor C 3 are odd numbers from the interval from one to three times the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation, minus one.

Если решением первого уравнения системы (33) принять фазовый угол δ=270°, то значения угла γ, при которых система имеет решение, могут быть определены по формулеIf by solving the first equation of system (33) we take the phase angle δ = 270 °, then the values of the angle γ at which the system has a solution can be determined by the formula

Figure 00000057
Figure 00000057

Легко доказать, что переменный сомножитель С4=3n-1-2k по абсолютной величине представляет ряд нечетных чисел в интервале значений от единицы до передаточного отношения минус единица, то есть от 1 до n-1.It is easy to prove that the variable factor C 4 = 3n-1-2k in absolute value represents a series of odd numbers in the range from unity to gear ratio minus one, that is, from 1 to n-1.

Так как интервал значений сомножителя С3 содержит в себе интервал значений сомножителя С4, то угол γ может быть определен как произведение 90° на нечетные числа из интервала значений от 1 до 3n-1, взятые со знаком минус.Since the range of values of the factor C 3 contains the range of values of the factor C 4 , the angle γ can be defined as the product of 90 ° by odd numbers from the range of values from 1 to 3n-1, taken with a minus sign.

Таким образом, положительные и отрицательные значения угла γ попарно равны друг другу по абсолютной величине.Thus, the positive and negative values of the angle γ are pairwise equal to each other in absolute value.

Следует заметить, что общее количество значений угла γ (положительных и отрицательных), определенных по рассмотренной методике, равно утроенному значению передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Причем половину значений угла γ составляют положительные и половину отрицательные величины. При этом минимальное значение угла γ по абсолютной величине равно 90°, независимо от величины передаточного отношения n. Абсолютная величина каждого последующего значения угла γ отличается от предыдущего на 180°. Следовательно: первое значение угла γ отличается от третьего на 360°; второе по порядку значение угла γ отличается от четвертого на 360°. То есть, каждое предыдущее значение угла γ отличается от последующего через одно значение угла на 360°. Например, если передаточное отношение n=2, то угол γ принимает следующие положительные и отрицательные значения. Положительные: γ1+=90°; γ2+=270° и γ3+=450°. Отрицательные: γ1-=-90°; γ2-=-270° и γ3-=-450°. Следует заметить, что эти значения угол γ имеет при любой величине передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. С увеличением передаточного отношения увеличивается количество расчетных значений угла γ, при сохранении соотношения величин углов. Каждое последующее значение угла γ отличается от предыдущего значения на 360°, если эти значения имеют нечетные порядковые номера в ряду расчетных значений угла γ. Такое же соотношение величин имеют значения угла γ под четными порядковыми номерами в ряду расчетных значений угла γ. Так, например, если передаточное отношение n=4, то угол γ принимает следующие положительные и отрицательные значения. Положительные: γ1+=90°; γ2+=270°; γ3+=450°; γ4+=630°; γ5+=810° и γ6+=990°. Отрицательные: γ1-=-90°; γ2-=-270°; γ3-=-450°; γ4-=-630°; и γ5-=-810° и γ6-=-990°.It should be noted that the total number of values of the angle γ (positive and negative) determined according to the considered method is equal to the tripled gear ratio n of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation. Moreover, half of the values of the angle γ are positive and half negative values. In this case, the minimum value of the angle γ in absolute value is 90 °, regardless of the value of the gear ratio n. The absolute value of each subsequent value of the angle γ differs from the previous one by 180 °. Therefore: the first value of the angle γ differs from the third by 360 °; the second-order value of the angle γ differs from the fourth by 360 °. That is, each previous value of the angle γ differs from the subsequent one through one angle value by 360 °. For example, if the gear ratio is n = 2, then the angle γ takes the following positive and negative values. Positive: γ 1+ = 90 °; γ 2+ = 270 ° and γ 3+ = 450 °. Negative: γ 1- = -90 °; γ 2- = -270 ° and γ 3- = -450 °. It should be noted that the angle γ has these values for any value of the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation. With an increase in the gear ratio, the number of calculated values of the angle γ increases, while maintaining the ratio of the angles. Each subsequent value of the angle γ differs from the previous value by 360 ° if these values have odd serial numbers in the series of calculated values of the angle γ. The values of angle γ under even serial numbers in the series of calculated values of angle γ have the same ratio of values. So, for example, if the gear ratio is n = 4, then the angle γ takes the following positive and negative values. Positive: γ 1+ = 90 °; γ 2+ = 270 °; γ 3+ = 450 °; γ 4+ = 630 °; γ 5+ = 810 ° and γ 6+ = 990 °. Negative: γ 1- = -90 °; γ 2- = -270 °; γ 3- = -450 °; γ 4- = -630 °; and γ 5- = -810 ° and γ 6- = -990 °.

С точки зрения практической реализации результатов расчетов значений угла γ, интерес представляют первые два положительных и первые два отрицательных значения. Это утверждение имеет следующее объяснение. Поворот дебалансов на угол, кратный 360°, не сопровождается изменением их начального положения. Следовательно, быстровращающиеся дебалансы занимают новые начальные положения при их повороте из исходного начального положения либо на угол γ1+=90°, либо на угол γ2+=270°. Поворот быстровращающихся дебалансов из исходного начального положения на угол γ3+=450° равнозначен их повороту на угол γ1+=90°. Поворот дебалансов на угол γ4+=630° равнозначен их повороту на угол γ2+=270°. То есть поворот быстровращающихся дебалансов из исходного начального положения на любой угол γ, величина которого соответствует нечетному порядковому номеру в ряду расчетных значений угла γ, равнозначен повороту дебалансов на угол γ1+=90°. Поворот дебалансов на любой угол γ, величина которого соответствует четному порядковому номеру в ряду расчетных значений угла γ, равнозначен повороту дебалансов на угол γ2+=270°.From the point of view of the practical implementation of the results of calculating the values of the angle γ, the first two positive and the first two negative values are of interest. This statement has the following explanation. A turn of unbalances by an angle that is a multiple of 360 ° is not accompanied by a change in their initial position. Consequently, rapidly rotating unbalances occupy new initial positions when they are rotated from the initial initial position either by an angle of γ 1+ = 90 °, or by an angle of γ 2+ = 270 °. The rotation of rapidly rotating unbalances from the initial starting position by an angle of γ 3+ = 450 ° is equivalent to their rotation by an angle of γ 1+ = 90 °. The rotation of the unbalances by the angle γ 4+ = 630 ° is equivalent to their rotation by the angle γ 2+ = 270 °. That is, the rotation of the rapidly rotating unbalances from the initial starting position to any angle γ, the value of which corresponds to an odd serial number in the series of calculated values of the angle γ, is equivalent to the rotation of the unbalances by the angle γ 1+ = 90 °. A turn of unbalances by any angle γ, the value of which corresponds to an even serial number in the series of calculated values of the angle γ, is equivalent to a turn of unbalances by an angle γ 2+ = 270 °.

Это может быть доказано следующим образом. Все значения угла γ, имеющие нечетные порядковые номера в ряду расчетных значений угла γ, в общем случае могут быть представлены в видеThis can be proved as follows. All values of the angle γ having odd serial numbers in the series of calculated values of the angle γ, in the general case, can be represented as

Figure 00000058
Figure 00000058

где j=0,1,2,… - ряд целых чисел, включая ноль, максимальное значение числа ряда зависит от величины передаточного отношения n.where j = 0,1,2, ... is a series of integers, including zero, the maximum value of the number of the series depends on the gear ratio n.

Все значения угла γ, имеющие четные порядковые номера в ряду их расчетных значений, в общем случае могут быть представлены в видеAll values of the angle γ having even serial numbers in the series of their calculated values, in the general case, can be represented as

Figure 00000059
Figure 00000059

Так как тригонометрическая функция косинус является периодической, период которой равен 360°, то выполняются условияSince the trigonometric cosine function is periodic, the period of which is 360 °, then the conditions

Figure 00000060
Figure 00000060

иand

Figure 00000061
Figure 00000061

То есть поворот быстровращающихся дебалансов из исходного начального положения на любой угол, величина которого соответствует нечетному порядковому номеру в ряду расчетных значений угла γ, равнозначен повороту дебалансов на угол γ1+=90°. Поворот дебалансов на любой угол, величина которого соответствует четному порядковому номеру в ряду расчетных значений угла γ, равнозначен повороту дебалансов на угол γ2+=270°.That is, the rotation of fast-moving unbalances from the initial starting position to any angle whose value corresponds to an odd ordinal number in the series of calculated values of the angle γ is equivalent to the rotation of the unbalances by the angle γ 1+ = 90 °. A turn of unbalances by any angle, the value of which corresponds to an even serial number in the series of calculated values of the angle γ, is equivalent to a turn of unbalances by an angle of γ 2+ = 270 °.

Таким образом доказано, что все расчетные положительные значения угла γ определяют два новых начальных положения быстровращающихся дебалансов. Одно новое начальное положение дебалансов получено путем их поворота на угол γ1+=90°. Второе новое начальное положение - на угол γ2+=270°.Thus, it is proved that all calculated positive values of the angle γ determine two new initial positions of rapidly rotating unbalances. One new initial position of the unbalances is obtained by turning them through an angle of γ 1+ = 90 °. The second new starting position is at an angle of γ 2+ = 270 °.

Аналогичные выводы получены для случая отрицательных значений угла γ. Все расчетные отрицательные значения угла γ определяют два новых начальных положения быстровращающихся дебалансов. Первое положение получаем при повороте быстровращающихся дебалансов из исходного положения на угол γ1-=-90°. Второе - на угол γ2--270°.Similar conclusions were obtained for the case of negative values of the angle γ. All calculated negative values of the angle γ determine two new initial positions of rapidly rotating unbalances. The first position is obtained when rotating fast-moving unbalances from the initial position by an angle γ 1- = -90 °. The second - at an angle of γ 2 -270 °.

Следует заметить, что новое начальное положение быстровращающихся дебалансов, полученное при их повороте на угол γ1+=90°, совпадает с новым начальным положением дебалансов, которое получено при их повороте на угол γ2-=-270°. Также положение дебалансов совпадает, если их повернуть из исходного начального положения в одном случае на угол γ1-=-90°, в другом - на угол γ2+=270°.It should be noted that the new initial position of the rapidly rotating unbalances obtained when they are rotated through the angle γ 1+ = 90 ° coincides with the new initial position of the unbalances obtained when they are rotated through the angle γ 2- = -270 °. Also, the position of the unbalances coincides if they are rotated from the initial starting position in one case by an angle γ 1- = -90 °, in another - by an angle γ 2+ = 270 °.

Такое совпадение начальных положений дебалансов свидетельствует о совпадении зависимостей силовых факторов: зависимость

Figure 00000062
совпадает с зависимостью
Figure 00000063
; зависимость
Figure 00000064
совпадает с зависимостью
Figure 00000065
. Совпадение этих зависимостей можно доказать следующим образом. Косинус суммы двух углов равен косинусу разности двух углов, если первое слагаемое в сумме углов равно уменьшаемому в разности углов, а сумма абсолютных значений второго слагаемого в сумме углов и вычитаемого в разности углов равна 360°. То естьThis coincidence of the initial positions of the unbalances indicates the coincidence of the dependences of force factors: dependence
Figure 00000062
coincides with addiction
Figure 00000063
; dependence
Figure 00000064
coincides with addiction
Figure 00000065
. The coincidence of these dependencies can be proved as follows. The cosine of the sum of the two angles is equal to the cosine of the difference of the two angles, if the first term in the sum of the angles is equal to the decrease in the angle difference, and the sum of the absolute values of the second term in the sum of the angles and subtracted in the angle difference is 360 °. I.e

Figure 00000066
Figure 00000066

так как 90°+⎪-270°⎪=360°.since 90 ° + ⎪-270 ° ⎪ = 360 °.

По той же причине имеет место равенствоFor the same reason, there is equality

Figure 00000067
Figure 00000067

Из представленных выше рассуждений следует, что добиться изменения характера закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный можно, изменив начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота из исходного начального положения либо на угол γ=90°, либо на угол γ=-90°.From the above reasoning it follows that it is possible to change the nature of the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetrical by changing the initial position of rapidly rotating unbalances by turning them from the initial initial position either by an angle γ = 90 ° or an angle γ = -90 °.

Для подтверждения представленного выше вывода были исследованы зависимости

Figure 00000068
и
Figure 00000069
силовых факторов при значениях передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равных 2, 4, 6, 8 и 10. При исследовании для выбранного значения передаточного отношения n строили графики зависимостей силовых факторов и исследовали эти зависимости на экстремумы. Следует заметить, что для каждого значения передаточного отношения такие исследования проводили при двух значениях угла γ: γ=90° и γ=-90°To confirm the above conclusion, the dependences were studied
Figure 00000068
and
Figure 00000069
force factors with the values of the gear ratio n of the gear synchronizing and matching in phase the rotation of the unbalances equal to 2, 4, 6, 8, and 10. In the study for the selected value of the gear ratio n, we constructed the dependences of the force factors and examined these dependences for extrema. It should be noted that for each value of the gear ratio, such studies were carried out at two values of the angle γ: γ = 90 ° and γ = -90 °

Приведем в качестве примера графики зависимостей силовых факторов для трех значений передаточного отношения n: n=2; n=4 и n=6. Заметим, что во всех представленных примерах зависимостей отношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно- и быстровращающихся дебалансов, равно единице, то есть при условии, когда в зависимости

Figure 00000070
силового фактора коэффициент а=1.We give as an example the graphs of the dependences of power factors for three values of the gear ratio n: n = 2; n = 4 and n = 6. Note that in all the presented examples of dependencies, the ratio of the maximum force factors created by the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances is equal to unity, that is, provided that, depending on
Figure 00000070
force factor coefficient a = 1.

На рисунках (фиг. 8), (фиг. 9) и (фиг. 10) показаны зависимости силового фактора для случая, когда передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно двум (n=2). На рисунке (фиг. 8) зависимость соответствует начальному положению дебалансов, в котором силы инерции медленно- и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы в положительном направлении. Отметим, что такое начальное положение дебалансов показано на рисунках (фиг. 5) и (фиг. 6) в вибровозбудителях: для возбуждения колебаний силы (фиг. 5); для возбуждения колебаний момента (фиг. 6). Как видно из рисунка (фиг. 8), максимальное положительное значение силового фактора больше абсолютной величины максимального силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае 2,0>|-1,125|. На рисунках (фиг. 9) и (фиг. 10) представлены зависимости для новых начальных положений быстровращающихся дебалансов: на рисунке (фиг. 9) зависимость соответствует повороту быстровращающихся дебалансов из исходного начального положения в новое начальное положение на угол γ=90°; на рисунке (фиг. 10) зависимость соответствует повороту быстровращающихся дебалансов в новое начальное положение на угол γ=-90°. Как видно из рисунков (фиг. 9) и (фиг. 10), законы колебаний силовых факторов симметричны. Максимальное положительное значение силового фактора равно абсолютной величине максимального значения силового фактора в отрицательном направлении.The figures (Fig. 8), (Fig. 9) and (Fig. 10) show the dependences of the power factor for the case when the gear ratio n of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation is two (n = 2). In the figure (Fig. 8), the dependence corresponds to the initial position of the unbalances, in which the inertia forces of the slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors in the positive direction. Note that this initial position of the unbalances is shown in the figures (Fig. 5) and (Fig. 6) in vibration exciters: for excitation of force oscillations (Fig. 5); to excite oscillations of the moment (Fig. 6). As can be seen from the figure (Fig. 8), the maximum positive value of the force factor is greater than the absolute value of the maximum force factor in the negative direction. In the case under consideration, 2.0> | -1.125 |. The figures (Fig. 9) and (Fig. 10) show the dependencies for the new initial positions of rapidly rotating unbalances: in the figure (Fig. 9), the dependence corresponds to the rotation of rapidly rotating unbalances from the initial initial position to a new initial position by an angle γ = 90 °; in the figure (Fig. 10), the dependence corresponds to the rotation of rapidly rotating unbalances to a new initial position by an angle γ = -90 °. As can be seen from the figures (Fig. 9) and (Fig. 10), the laws of oscillations of force factors are symmetrical. The maximum positive value of the force factor is equal to the absolute value of the maximum value of the force factor in the negative direction.

На рисунках (фиг. 11), (фиг. 12) и (фиг. 13) представлены зависимости силового фактора для случая, когда передаточное отношение 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 в положительном направлении. Как видно из рисунка (фиг. 11), максимальное положительное значение силового фактора больше абсолютной величины максимального силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае 2,0>|-1,722|. На рисунках (фиг. 12) и (фиг. 13) зависимости соответствуют новым начальным положениям дебалансов: на рисунке (фиг. 12) зависимость соответствует повороту быстровращающихся дебалансов из исходного начального положения на угол γ=90°; на рисунке (фиг. 13) - на угол γ=-90°. Как видно из рисунков (фиг. 12) и (фиг. 13), законы колебаний силовых факторов симметричные.The figures (Fig. 11), (Fig. 12) and (Fig. 13) show the dependences of the force factor for the case when the gear ratio 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 in the positive direction. As can be seen from the figure (Fig. 11), the maximum positive value of the force factor is greater than the absolute value of the maximum force factor in the negative direction. In the case under consideration, 2.0> | -1.722 |. In the figures (Fig. 12) and (Fig. 13), the dependences correspond to the new initial positions of the unbalances: in the figure (Fig. 12) the dependence corresponds to the rotation of the rapidly rotating unbalances from the initial initial position by an angle γ = 90 °; in the figure (Fig. 13) - at an angle γ = -90 °. As can be seen from the figures (Fig. 12) and (Fig. 13), the laws of oscillations of force factors are symmetrical.

На рисунках (фиг. 14), (фиг. 15) и (фиг. 16) представлены зависимости силового фактора при передаточном отношении n, равном шести (n=6). На рисунке (фиг. 14) зависимость соответствует исходному начальному положению дебалансов. Как видно из рисунка (фиг. 14), зависимость силового фактора несимметрична. Максимальное положительное значение силового фактора больше абсолютной величины максимального силового фактора в отрицательном направлении (2,0>|-1,87|). На рисунках (фиг. 15) и (фиг. 16) зависимости соответствуют новым начальным положениям быстровращающихся дебалансов. Зависимость силового фактора на рисунке (фиг. 15) соответствует случаю, когда угол γ отстройки быстровращающихся дебалансов от исходного начального положения равен γ=90°. На рисунке (фиг. 16) зависимость соответствует случаю, когда угол отстройки γ=-90°. Как видно из рисунков (фиг. 15) и (фиг. 16), законы колебаний силовых факторов симметричные.The figures (Fig. 14), (Fig. 15) and (Fig. 16) show the dependences of the force factor with a gear ratio n equal to six (n = 6). In the figure (Fig. 14), the dependence corresponds to the initial initial position of the unbalances. As can be seen from the figure (Fig. 14), the dependence of the force factor is asymmetric. The maximum positive value of the force factor is greater than the absolute value of the maximum force factor in the negative direction (2.0> | -1.87 |). In the figures (Fig. 15) and (Fig. 16), the dependences correspond to the new initial positions of rapidly rotating unbalances. The dependence of the force factor in the figure (Fig. 15) corresponds to the case when the detuning angle γ of the rapidly rotating unbalances from the initial initial position is γ = 90 °. In the figure (Fig. 16), the dependence corresponds to the case when the detuning angle γ = -90 °. As can be seen from the figures (Fig. 15) and (Fig. 16), the laws of oscillations of force factors are symmetrical.

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 изменения закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный изменяют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный 90°, при условии, что передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, 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 the largest magnitude force factors, which is ensured by the transmission, synchronizing and phase matching rotation of the unbalances, with a gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity slower novraschayuschihsya to change the law of the power factor of oscillations with asymmetrical to symmetrical change the initial position of rapidly rotating eccentric weight by means of their rotation in either direction at an angle of 90 °, provided that the gear transmission ratio, synchronization and agreed in phase unbalance rotation, is an even number.

Предлагаемый способ регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов может быть использован с целью совершенствования транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.The proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical fluctuations of power factors 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. 17), жестко связанном с рабочей поверхностью транспортирующего устройства. На рисунке (фиг. 17) пунктиром показано начальное положение быстровращающихся дебалансов, соответствующее 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 на основании вибровозбудителя (фиг. 17) отмечено знаком «+». Как отмечено выше, при таком начальном положении дебалансов вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора по несимметричному закону. В этом случае несимметрия закона колебаний выражается в том, что максимальное положительное значение силового фактора больше абсолютной величины его максимального значения в отрицательном направлении. На рисунке (фиг. 17) на основании вибровозбудителя знаками 01 и 02 отмечены два различных начальных положения быстровращающихся дебалансов, при которых вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора (силы) по симметричному закону. При этом симметрия закона колебаний означает, что максимальное положительное значение силового фактора равно абсолютной величине его максимального значения в отрицательном направлении. На рисунке (фиг. 17) быстровращающиеся дебалансы показаны в одном из двух возможных начальных положений дебалансов, в котором закон колебаний силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем, симметричный.The axis of rotation of the unbalances is located on a common base (Fig. 17), rigidly connected with the working surface of the conveying device. In the figure (Fig. 17), the dotted line shows the initial position of the fast-moving unbalances corresponding to the initial initial position of the unbalances, that is, the position in which the inertia forces of the slow and fast-moving unbalances create the maximum force factors of the same positive direction. This initial position of the unbalances based on the vibration exciter (Fig. 17) is marked with a “+” sign. As noted above, with such an initial position of unbalances, the vibration exciter excites oscillations of the force factor according to an asymmetric law. In this case, the asymmetry of the law of oscillations is expressed in the fact that the maximum positive value of the force factor is greater than the absolute value of its maximum value in the negative direction. In the figure (Fig. 17), based on the vibration exciter, signs 01 and 02 mark two different initial positions of rapidly rotating unbalances, in which the vibration exciter excites vibrations of the force factor (force) according to a symmetric law. Moreover, the symmetry of the law of oscillations means that the maximum positive value of the force factor is equal to the absolute value of its maximum value in the negative direction. In the figure (Fig. 17), rapidly rotating unbalances are shown in one of two possible initial positions of the unbalances, in which the law of oscillations of the force factor excited by the vibration exciter is symmetrical.

Следует отметить, что при конструктивном исполнении привода с использованием предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов достаточно использовать одно из двух возможных начальных положений быстровращающихся дебалансов, позволяющих получать симметричный закон колебаний силового фактора. Таким положением должно быть выбрано положение, которое наиболее просто в конструктивном исполнении в данном конкретном оборудовании.It should be noted that with the design of the drive using the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical vibrations of force factors, it is sufficient to use one of the two possible initial positions of rapidly rotating unbalances, which allows to obtain a symmetric law of oscillations of the force factor. This position should be selected position, which is the most simple in design in this particular equipment.

При вращении дебалансов их центробежные силы инерции создают прямолинейно колеблющуюся результирующую силу. При этом, в зависимости от начальной фазировки дебалансов, результирующая сила совершает колебания либо по несимметричному, либо по симметричному закону. Следовательно, вибропривод, в зависимости от его настройки, позволяет сообщать рабочей поверхности колебания по несимметричному или симметричному законам. Несимметрия закона колебаний рабочей поверхности означает, что наибольшее положительное значение ускорения поверхности не равно модулю наибольшего отрицательного ускорения. Если закон симметричен, то наибольшее положительное значение ускорения поверхности равно модулю наибольшего отрицательного значения ускорения.When the unbalances rotate, their centrifugal inertia forces create a rectilinearly oscillating resulting force. Moreover, depending on the initial phasing of the unbalances, the resulting force oscillates either according to the asymmetric or symmetric law. Therefore, the vibrator, depending on its setting, allows you to inform the working surface of the oscillations according to asymmetric or symmetric laws. The asymmetry of the law of oscillations of the working surface means that the largest positive value of the surface acceleration is not equal to the modulus of the largest negative acceleration. If the law is symmetric, then the largest positive value of the surface acceleration is equal to the absolute value of the largest negative value of acceleration.

Зерновая смесь поступает на рабочую поверхность и под действием колебаний транспортируется вдоль нее. Скорость транспортирования определяет производительность транспортного оборудования. Следует отметить, что сообщение рабочей поверхности несимметричных колебаний, при прочих одинаковых условиях, сопровождается увеличением скорости транспортирования, а значит и производительности транспортного оборудования. Кроме того, возможность привода сообщать рабочей поверхности несимметричные или симметричные колебания в сочетании с наклоном поверхности к горизонтали и сообщением ей наклонных колебаний позволяет в значительной степени расширить диапазон 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. It should be noted that the message of the working surface of asymmetric vibrations, all other conditions being the same, is accompanied by an increase in the speed of transportation, and hence the productivity of the transport equipment. In addition, the ability of the drive to report asymmetric or symmetric vibrations to the working surface in combination with tilting the surface to the horizontal and communicating inclined vibrations to it allows to significantly expand the range of variation of the transport speed.

В случае применения предлагаемого способа в технологическом оборудовании для осуществления процессов сепарирования устройство работает следующим образом.In the case of applying the proposed method 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 при прямолинейных колебаниях ситовой поверхности.Consider the operation of the device on the example of cleaning the grain mixture from large impurities with rectilinear vibrations of the sieve surface.

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, а зерна основной культуры погружаются в нижний слой зернового потока. При движении зерна 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 сообщения рабочей поверхности либо несимметричных, либо симметричных колебаний в сочетании с наклоном рабочей поверхности к горизонтали и сообщением ей наклонных колебаний позволяет обеспечить такую скорость зерновой смеси относительно ситовой поверхности, при которой создаются наиболее благоприятные условия для 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, and the grains of the main culture are immersed in the lower layer of the grain flow. When moving, the grains pass over the openings of the screen surface and are sifted when favorable conditions occur. 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 for communicating the working surface with either asymmetric or symmetric vibrations in combination with tilting the working surface to the horizontal and communicating oblique vibrations to it ensures that the speed of the grain mixture relative to the sieve surface creates the most favorable conditions for screening.

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 параметров закона механических колебаний силовых факторов позволяет повысить эффективность ситового сепарирования.Thus, the use of the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical vibrations of force factors allows to increase the efficiency of screen separation.

Кроме того, реализация предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов открывает перспективу создания унифицированного привода транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.In addition, the implementation of the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical fluctuations in force factors opens the prospect of creating a unified drive for transport and technological equipment of grain processing enterprises.

Источники информацииInformation sources

1. Patentschrift №955756 (DFR), К1. 81 е, Gr. 53, Internat. К1. 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 (1)

Способ 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, отличающийся тем, что для обеспечения симметрии закона колебаний, означающей равенство наибольшего положительного значения силового фактора модулю его наибольшего отрицательного значения, изменяют начальное положение быстровращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный 90°, при условии, что передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является четным числом.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 in magnitude force factors, and angular speeds rotating with the same magnitude, which is ensured by the transmission, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation, 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 ensure the symmetry of the law of oscillations, which means that the largest positive value of the force factor is equal to the modulus of its largest negative value, the initial position of the rapidly rotating unbalances is changed by turning them in any direction by an angle equal to 90 °, provided that the gear ratio of the gear synchronizing and phase matching rotation unbalance is an even number.
RU2016111043A 2016-03-25 2016-03-25 Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator RU2621175C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111043A RU2621175C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016111043A RU2621175C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2621175C1 true RU2621175C1 (en) 2017-05-31

Family

ID=59031881

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016111043A RU2621175C1 (en) 2016-03-25 2016-03-25 Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2621175C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697520C1 (en) * 2018-12-07 2019-08-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) Method of excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2790887C1 (en) * 2022-10-12 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) Method for excitation of mechanical oscillations of force factors with adjustable parameters

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE955756C (en) * 1950-05-09 1957-01-10 Schenck Gmbh Carl Forced vibrating conveyor trough which is excited by means of several unbalances of different sizes and rotating at different frequencies
RU2528550C2 (en) * 2012-12-21 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Method of excitation of mechanical oscillations of force factors with predicted parameters
RU2533743C1 (en) * 2013-05-07 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of oscillation excitation

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE955756C (en) * 1950-05-09 1957-01-10 Schenck Gmbh Carl Forced vibrating conveyor trough which is excited by means of several unbalances of different sizes and rotating at different frequencies
RU2528550C2 (en) * 2012-12-21 2014-09-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Method of excitation of mechanical oscillations of force factors with predicted parameters
RU2533743C1 (en) * 2013-05-07 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of oscillation excitation

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2697520C1 (en) * 2018-12-07 2019-08-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева) Method of excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2790887C1 (en) * 2022-10-12 2023-02-28 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) Method for excitation of mechanical oscillations of force factors with adjustable parameters

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2671933C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
RU2528550C2 (en) Method of excitation of mechanical oscillations of force factors with predicted parameters
RU2528271C2 (en) Method of actuation of non-harmonic oscillations of moment in vibratory separating machines
RU2578259C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
US3053379A (en) Material handling vibrating machine
RU2671932C1 (en) Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
US4255254A (en) Delayed counterweight vibrator apparatus
US9409208B2 (en) Screen assembly
US11285511B2 (en) Vibration generating mechanism for a vibrating screen box
US11623249B2 (en) Vibrating screen
RU2584850C1 (en) Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2621175C1 (en) Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator
RU2578257C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
RU2697525C1 (en) Method of controlling parameters of the law of mechanical oscillations of power factors in a centrifugal vibration exciter
RU2620484C1 (en) Method of excitation of mechanical vibrations of force factors with regulated parameters
RU2741750C1 (en) Method of excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2697520C1 (en) Method of excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2741866C1 (en) Method for controlling parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2741752C1 (en) Method for controlling parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2741754C1 (en) Method for excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2741748C1 (en) Method for excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2790887C1 (en) Method for excitation of mechanical oscillations of force factors with adjustable parameters
RU2757350C1 (en) Method for excitation of mechanical vibrations of force factors with adjustable parameters
RU187336U1 (en) Vibrating screen
GB1245657A (en) Method and apparatus for screening pourable granular material

Legal Events

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

Effective date: 20180326