RU2671932C1 - Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter - Google Patents

Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter Download PDF

Info

Publication number
RU2671932C1
RU2671932C1 RU2017143860A RU2017143860A RU2671932C1 RU 2671932 C1 RU2671932 C1 RU 2671932C1 RU 2017143860 A RU2017143860 A RU 2017143860A RU 2017143860 A RU2017143860 A RU 2017143860A RU 2671932 C1 RU2671932 C1 RU 2671932C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unbalances
law
force
rotation
initial position
Prior art date
Application number
RU2017143860A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Михайлович Васильев
Алла Николаевна Стрелюхина
Мария Александровна Потапова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.А. Тимирязева" (ФГБОУ ВО РГАУ - МСХА имени К.А. Тимирязева)
Priority to RU2017143860A priority Critical patent/RU2671932C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671932C1 publication Critical patent/RU2671932C1/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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to vibration equipment, particularly to agroindustrial complex, and can be used for grain processing enterprises in the process and transport equipment, and also in other industries related to the processing of bulk materials. According to the invention, in a four-balanced vibration exciter, which excites oscillations of force factors according to an asymmetric law to ensure a symmetric law of oscillations, meaning the equality of the greatest absolute values of the force factor in the positive and negative directions, change the initial position of the slow-moving imbalances.EFFECT: technical result is a variation in the speed of transportation and higher efficiency of separation of grain mixtures.1 cl, 15 dwg

Description

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

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 unbalance inertia forces add up to form a resultant force whose dependence 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 РP1=2m1r1ω2 и РР2=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 equal to 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, consequently, the working body of the machine associated with it, of either non-harmonic rotational vibrations or rotational-vibrational motion (rotation with rotational vibrations superimposed on it).

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
.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
.

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.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 located symmetrically with respect 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 имеетThe dependence of the moment excited by this vibration exciter has

видview

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 быстро вращающихся 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 quickly 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) obeying either an asymmetric or symmetric law. The vibration exciter excites asymmetric fluctuations in force factors (force or moment) if the following conditions are simultaneously met. In the initial position, the centrifugal inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs when they simultaneously return to their initial position, that is, for the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, is an odd number. Obviously, the second condition is satisfied for certain values of the gear ratio of the transmission, synchronizing and matching the phase of the rotation of the unbalances. If the gear ratio is an integer, then the sum of the total numbers of revolutions of the unbalances when they are simultaneously returned to their initial position is an odd number, provided that the gear ratio is an even number. The vibration exciter excites symmetric fluctuations in force factors when one of the following conditions is met. In the initial position, the centrifugal inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances create force factors equal to zero. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs per kinematic cycle is an even number.

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 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 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 decreases the duration of the separation process and the layer thickness. Reducing the time of the separation process reduces its effectiveness. Reducing the thickness 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 the transport equipment, in order 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, то через сито просеиваются лишь частицы, находящиеся в нижнем слое, в который они попадают вследствие самосортирования. Если концентрация проходового компонента в исходной смеси велика, как, например, при очистке зерна от крупных примесей в сепараторе или при ситовом сепарировании зерносмеси с большой концентрацией мелкой фракции, то самосортирование не оказывает большого влияния на результаты процесса в целом и решающее значение приобретает просеивание.In the separation processes, the effect of vibrations on a loose body is manifested in loosening and self-sorting of this body on the one hand, and in the feed, which ensures the continuity of the process on the other. Sometimes the effectiveness of the separation process is determined primarily by self-sorting. Examples of such processes include: cleaning grain from equal mineral impurities in stone separation machines; sieve separation process, in which the passage component is small, and the bulk body thickness is many times greater than the particle size, only particles located in the lower layer, into which they fall as a result of self-sorting, are sifted through the 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 setting of the vibration exciter, to provide excitation of oscillations of force factors according to an asymmetric or symmetric 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 vibrations or symmetric vibrations of force factors in combination with the inclination of the working surface to the horizontal and the communication of the surface of inclined vibrations 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 медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на дробное число из интервала значений от ноль целых пять десятых до четырехкратного значения передаточного отношения минус ноль целых пять десятых при условии, что передаточное отношение является дробным числом, при умножении которого на два получаем нечетное число.The problem is solved by the proposed method of excitation of non-harmonic fluctuations 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 unbalancing in phase rotation of the 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, meaning the largest positive value of the force factor is equal to the modulus of its largest negative value, the initial position of the slowly rotating unbalances is changed by their rotation in any direction by an angle equal to the product of the quotient of dividing 90 ° by gear ratio, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation, by a fractional number from the interval of values from zero point five to four times the value of gear ratio minus point zero point five, provided that the ratio is a fractional number, multiplying by two we get an odd 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 -дробное число вида n=i+0,5, где i - любое натуральное число. Такие дробные числа можно охарактеризовать следующим образом: дробное число, при умножении которого на два получаем нечетное число 2n=2i+1. Заметим, 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. При таких значениях передаточного отношения кинематический цикл механизма вибровозбудителя, то есть время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное положение, соответствует двум оборотам медленновращающихся дебалансов. При этом число оборотов быстровращающихся дебалансов равно удвоенному значению передаточного отношения.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 a fractional number of the form n = i + 0.5, where i is any positive integer. Such fractional numbers can be characterized as follows: a fractional number, when multiplied by two, we get an odd number 2n = 2i + 1. Note that n> 1, that is, 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. With such values of the gear ratio, the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, that is, the time after which the unbalances return to their initial position, corresponds to two revolutions of slowly rotating unbalances. Moreover, the number of revolutions of rapidly rotating unbalances is equal to twice the value of the gear ratio.

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 дробным числом вида i+0,5, где i - любое натуральное число. 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 fluctuations in 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 a fractional number of the form i + 0.5, where i is any natural number. As noted above, with such phasing of unbalances, the inertia forces of slowly and rapidly rotating unbalances in the initial position should create the maximum force factors. Obviously, in this initial position, 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 the maximum power factors of the same direction in magnitude. We take this direction as positive. Such conditions for the initial position of the 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 therefore 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 ƒ(δ). 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 discussions, the dependence of the excited force factor will be denoted in the general form as ƒ (δ). It is obvious that the conclusions obtained in the study of the considered dependencies characterize the parameters of the laws of oscillation, both force and moment.

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

Figure 00000016
; соотношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов.We define the conditions for the initial phasing of slowly 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 slowly rotating unbalances, it is necessary to keep the vibration exciter settings unchanged, which affect the characteristics of the law of oscillations. These parameters are: initial phasing of rapidly rotating unbalances; gear ratio
Figure 00000016
; 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 медленновращающихся дебалансов будем в вибровозбудителе, предназначенном для возбуждения несимметричных колебаний силовых факторов, при условии, что передаточное отношение

Figure 00000017
является дробным числом вида i+0,5, где i - любое натуральное число. 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 быстровращающихся 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 slowly rotating unbalances in a vibration exciter designed to excite asymmetric oscillations of force factors, provided that the gear ratio
Figure 00000017
is a fractional number of the form i + 0.5, where i is any natural number. The initial initial position of the unbalances is their position in which the inertia forces of the rapidly and slowly rotating unbalances create force factors that are maximum in magnitude in the same direction (Fig. 5) and (Fig. 6). Consequently, the invariable initial position of rapidly rotating unbalances is the position in which their centrifugal inertia forces create the maximum force factor in the positive direction.

Изменим условия начальной фазировки медленновращающихся дебалансов путем их поворота из исходного начального положения на некоторый произвольный угол у. 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 медленновращающиеся дебалансы повернуты относительно исходного положения на произвольный угол γ в направлении их вращения.We change the conditions for the initial phasing of slowly rotating unbalances by turning them from the initial initial position by some arbitrary angle y. 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 slowly 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 медленновращающихся дебалансов от начального положения, в котором их силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор.where γ is the detuning angle of slowly rotating unbalances from the initial position, in which their inertia forces create the maximum force factor.

Определим значения угла γ, при которых такое изменение начального положения медленновращающихся 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 slowly 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 является дробным числом вида i+0,5, где i - любое натуральное число, то кинематический цикл механизма вибровозбудителя, то есть время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное положение, соответствует двум оборотам медленновращающихся дебалансов. При этом число оборотов быстровращающихся дебалансов равно удвоенному значению передаточного отношения.It should be noted that if the gear ratio n is a fractional number of the form i + 0.5, where i is any natural number, then the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, that is, the time after which the unbalances return to their initial position, corresponds to two revolutions of slowly rotating unbalances . Moreover, the number of revolutions of rapidly rotating unbalances is equal to twice the value of the gear ratio.

При определении значений угла γ следует иметь в виду, что, так как тригонометрическая функция косинус, которая определяет положение медленновращающихся дебалансов, является периодической функцией с периодом равным 360°, то угол у 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 cosine, which determines the position of slowly rotating unbalances, is a periodic function with a period equal to 360 °, the angle y can take values in the range 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 уравненийThe vibration exciter excites fluctuations in 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 у, при которых система уравнений (8) имеет решение.We determine the values of the angle y at which the system of equations (8) has a solution.

Решением первого уравнения системы (8) являются следующие значения угла поворота быстровращающихся дебалансов из начального положенияThe solution to the first equation of system (8) is the following values of the angle of rotation of rapidly rotating unbalances from the initial position

Figure 00000020
Figure 00000020

где k=0,1, … 4n-1;where k = 0.1, ... 4n-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.

При этом медленновращающиеся дебалансы будут занимать положения, соответствующие следующим значениям угла δ их поворота из исходного начального положения, то есть положения, в котором их силы инерции создают максимальный силовой фактор положительного направленияIn this case, slowly rotating unbalances will occupy positions corresponding to the following values of the angle δ of their rotation from the initial initial position, that is, the position in which their inertia forces create the maximum force factor in the positive direction

Figure 00000021
Figure 00000021

Так как угол у может принимать значения в пределах от 0° до 360° и медленновращающиеся дебалансы за кинематический цикл механизма вибровозбудителя делают два оборота, то сумма углов δ и γ не может принимать значения большие 1080°, то есть должно выполняться условие 0°<δ+γ<1080°. Поэтому, решение второго уравнения системы (8) имеет видSince the angle y can take values from 0 ° to 360 ° and slowly rotating unbalances for the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism make two turns, the sum of the angles δ and γ cannot take values greater than 1080 °, that is, the condition 0 ° <δ must be satisfied + γ <1080 °. Therefore, the solution of the second equation of system (8) has the form

Figure 00000022
Figure 00000022

где k1,=0, 1, 2, 3, 4 ,5.where k 1 , = 0, 1, 2, 3, 4, 5.

Из уравнения (11) следует, что корнями второго уравнения системы (8) являются следующие шесть значений суммы углов δ и γ: 1) δ+γ=90°; 2) δ+γ=270°; 3) δ+γ=450°;4) δ+γ=630°;5) δ+γ=810° и 6) δ+γ=990°.From equation (11) it follows that the roots of the second equation of system (8) are the following six values of the sum of the angles δ and γ: 1) δ + γ = 90 °; 2) δ + γ = 270 °; 3) δ + γ = 450 °; 4) δ + γ = 630 °; 5) δ + γ = 810 ° and 6) δ + γ = 990 °.

Следует отметить, что при определении значений угла у необходимо учитывать следующие условия: если δ+γ=90°, то должно выполняться условие 0°<γ<90°, то есть в этом случае угол у не может принимать значения больше 90°; если δ+γ=270°, то 0°<γ<270°; если δ+γ=450°, то значения угла γ лежат на интервале от 0° до 360°, то есть 0°<γ<360°; если δ+γ=630°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=810°, то 90°<γ<360°; если δ+γ=990°, то 270°≤γ<360°.It should be noted that when determining the values of the angle y, the following conditions must be taken into account: if δ + γ = 90 °, then the condition 0 ° <γ <90 ° must be fulfilled, that is, in this case the angle y cannot take values greater than 90 °; if δ + γ = 270 °, then 0 ° <γ <270 °; if δ + γ = 450 °, then the values of the angle γ lie in the interval from 0 ° to 360 °, that is, 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 630 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 810 °, then 90 ° <γ <360 °; if δ + γ = 990 °, then 270 ° ≤γ <360 °.

Для определения значений угла γ была решена система уравнений (8) при последовательном рассмотрении каждого из шести значений суммы углов δ и γ. При этом учитывали, какие значения может принимать угол γ при рассматриваемом значении суммы углов δ+γ. Анализ решения позволил предложить методику расчета значений угла γ.To determine the values of the angle γ, the system of equations (8) was solved by sequentially considering each of the six values of the sum of the angles δ and γ. In this case, we took into account what values the angle γ can take for the considered value of the sum of the angles δ + γ. Analysis of the solution allowed us to propose a method for calculating the values of the angle γ.

Не будем подробно останавливаться на решении системы уравнений (8). В качестве примера рассмотрим решение этой системы уравнений для первого значения суммы углов.We will not dwell on the solution of the system of equations (8). As an example, consider the solution to this system of equations for the first value of the sum of angles.

Определим, какие значения может принимать угол γ в случае, когда корень второго уравнения системы равенLet us determine what values the angle γ can take in the case when the root of the second equation of the system is

Figure 00000023
Figure 00000023

Из уравнения (12) следует, что

Figure 00000024
From equation (12) it follows that
Figure 00000024

После подстановки выражения угла δ из уравнения (10) в уравнение (12) и преобразований получаемAfter substituting the expression for the angle δ from equation (10) into equation (12) and transformations, we obtain

Figure 00000025
Figure 00000025

В рассматриваемом случае при определении угла у необходимо учитывать следующее условие: если γ+δ=90°, то должно выполняться условие 0°<γ<90°, то есть в этом случае угол γ не может принимать значения больше 90°. Так как 0°<γ<90°, то должно выполняться следующее неравенствоIn this case, when determining the angle y, the following condition must be taken into account: if γ + δ = 90 °, then the condition 0 ° <γ <90 ° must be fulfilled, that is, in this case the angle γ cannot take values greater than 90 °. Since 0 ° <γ <90 °, the following inequality

Figure 00000026
Figure 00000026

Рассмотрим выполнение первого условия неравенства (15), то естьConsider the fulfillment of the first condition of inequality (15), i.e.

Figure 00000027
Figure 00000027

После подстановки выражения передаточного отношения n=i+0,5 и преобразований имеемAfter substituting the expression for the gear ratio n = i + 0.5 and transformations, we have

Figure 00000028
Figure 00000028

Правая часть неравенства (17) представляет ряд нечетных чисел, так как коэффициент k принимает значения из ряда натуральных чисел, включая ноль. Левая часть неравенства является дробным числом, которое имеет целую часть i и дробную часть, равную ноль целых пять десятых. Следовательно, максимальное значение коэффициента к определим из условияThe right-hand side of inequality (17) represents a series of odd numbers, since the coefficient k takes values from a number of natural numbers, including zero. The left side of the inequality is a fractional number, which has the integer part i and the fractional part equal to zero point five. Therefore, the maximum value of the coefficient k is determined from the condition

Figure 00000029
Figure 00000029

Если целая часть i дробного числа n является четным числом, то максимальное значение коэффициента к определяем из условияIf the integer part i of the fractional number n is an even number, then the maximum value of the coefficient k is determined from the condition

Figure 00000030
Figure 00000030

Из уравнения следует, чтоIt follows from the equation that

Figure 00000031
Figure 00000031

Если целая часть i дробного числа n является нечетным числом, то максимальное значение коэффициента к определяем по формулеIf the integer part i of the fractional number n is an odd number, then the maximum value of the coefficient k is determined by the formula

Figure 00000032
Figure 00000032

Рассмотрим выполнение второго условия неравенства (15), то есть условияConsider the fulfillment of the second condition of inequality (15), i.e., the conditions

Figure 00000033
Figure 00000033

После преобразований неравенства (22) имеемAfter transformations of inequality (22), we have

Figure 00000034
Figure 00000034

Очевидно, что неравенство (23) выполняется при любом значении коэффициента k. Следовательно, переменный коэффициент к имеет минимальное значение равное нулю, то естьObviously, inequality (23) holds for any value of the coefficient k. Therefore, the variable coefficient k has a minimum value of zero, i.e.

Figure 00000035
Figure 00000035

Для упрощения дальнейших рассуждений уравнение (14) для определения значений угла γ перепишем в видеTo simplify further considerations, we rewrite equation (14) for determining the values of the angle γ in the form

Figure 00000036
Figure 00000036

где

Figure 00000037
Where
Figure 00000037

Из уравнения (25) следует, что угол γ получаем в результате умножения двух сомножителей. Первый сомножитель представляет собой частное от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Этот сомножитель является величиной постоянной, так как зависит только от величины передаточного отношения n передачи, используемой в вибровозбудителе для синхронизации и согласования по фазе вращения дебалансов. Второй сомножитель С1, представленный уравнением (26), является переменной величиной вследствие переменности числа k.From equation (25) it follows that the angle γ is obtained by multiplying two factors. The first factor is the quotient of dividing 90 ° by the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation. This factor is a constant value, since it depends only on the value of the gear ratio n of the transmission used in the vibration exciter to synchronize and coordinate the phase of rotation of the unbalances. The second factor C 1 represented by equation (26) is a variable due to the variability of the number k.

Определим минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С1.We determine the minimum and maximum values of the variable factor C 1 .

Если целая часть i дробного числа n является четным числом, то для определения минимального и максимального значений переменного сомножителя С1, подставим в уравнение (26) значения kmax и kmin соответственно из уравнений (20) и (24). После преобразований получимIf the integer part i of the fractional number n is an even number, then to determine the minimum and maximum values of the variable factor C 1 , we substitute into equation (26) the values of k max and k min from equations (20) and (24), respectively. After the transformations we get

Figure 00000038
Figure 00000038

и and

Figure 00000039
Figure 00000039

Если целая часть i дробного числа n является нечетным числом, то для определения минимального и максимального значений сомножителя С1, подставим в уравнение (26) значения kmax и kmin соответственно из уравнений (21) и (24). После преобразований получаемIf the integer part i of the fractional number n is an odd number, then to determine the minimum and maximum values of the factor C 1 , we substitute the values of k max and k min into equations (26) from equations (21) and (24), respectively. After the transformations we get

Figure 00000040
Figure 00000040

Максимальное значение сомножителя С1, в рассматриваемом случае (δ+γ=90° и 0<γ<90°) не зависит от того является ли целая часть i дробного числа n четным или нечетным числом. В обоих случаях максимальное значение переменного сомножителя С, определяем по формуле (28)The maximum value of the factor C 1 , in this case (δ + γ = 90 ° and 0 <γ <90 °), does not depend on whether the integer part i of the fractional number n is even or odd. In both cases, the maximum value of the variable factor C is determined by the formula (28)

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С1, на интервале значений от C1min до С1max.Let us determine what values the variable factor C 1 can take in the range of values from C 1min to C 1max .

Так как коэффициент к может принимать значения из ряда натуральных чисел, включая ноль, то, как видно из формулы (26), каждое последующее значение сомножителя С1, отличается от предыдущего на две единицы. Следовательно, значения сомножителя C1 являются дробными числами того же вида, что и передаточное отношение n. То есть сомножитель С1, является дробным числом, дробная часть которого равна ноль целых пять десятых. Зная минимальное и максимальное значения сомножителя С1, легко определить его значения, которые он принимает на интервале значений от C1min до С1max.Since the coefficient k can take values from a number of natural numbers, including zero, then, as can be seen from formula (26), each subsequent value of the factor С 1 differs from the previous one by two units. Therefore, the values of the factor C 1 are fractional numbers of the same type as the gear ratio n. That is, the factor C 1 is a fractional number, the fractional part of which is equal to zero point five. Knowing the minimum and maximum values of the factor C 1 , it is easy to determine its values, which it takes on the interval of values from C 1min to C 1max .

Результаты определения значений угла γ при остальных пяти значениях корней второго уравнения системы (8) позволяют сделать следующий вывод.The results of determining the values of the angle γ for the other five values of the roots of the second equation of system (8) allow us to draw the following conclusion.

Система уравнений (8) имеет решение, если угол γ определен, во-первых, как произведение двух сомножителей: первый сомножитель равен частному от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов; второй сомножитель последовательно принимает значения, равные дробным числам из интервала значений от ноль целых пять десятых до четырехкратного значения передаточного отношения n минус ноль целых пять десятых, во-вторых, при условии, что передаточное отношение n является дробным числом, при умножении которого на два получаем нечетное число.The system of equations (8) has a solution if the angle γ is determined, firstly, as the product of two factors: the first factor is the quotient of dividing 90 ° by the gear ratio n of the gear, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation; the second factor sequentially takes values equal to fractional numbers from the interval of values from zero point five tenths to four times the gear ratio n minus point zero point five, secondly, provided that the gear ratio n is a fractional number, multiplying it by two, we get odd number.

Представленные выводы соответствуют случаю, когда для изменения характера закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный изменяют начальное положение медленновращающихся дебалансов путем их поворота на угол γ в направлении вращения.The presented conclusions correspond to the case when, in order to change the nature of the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetric, the initial position of the slowly rotating unbalances is changed by turning them by an angle γ in the direction of rotation.

Следует заметить, что при определении значений угла γ за положительное направление отсчета угла было принято направление, совпадающее с направлением вращения дебалансов. Таким образом, представленные выше выводы соответствуют случаю определения положительных значений угла γ.It should be noted that when determining the values of the angle γ, the direction coinciding with the direction of rotation of the unbalances was taken as the positive direction of reading the angle. Thus, the conclusions presented above correspond to the case of determining the positive values of the angle γ.

Аналогичные выводы получены для случая изменения начального положения медленновращающихся дебалансов путем их поворота в направлении, противоположном направлению вращения дебалансов, то есть при повороте медленновращающихся дебалансов на угол - γ. Отметим, что в этом случае зависимость силового фактора в безразмерном выражении имеет видSimilar conclusions were obtained for the case of a change in the initial position of slowly rotating unbalances by turning them in the opposite direction to the direction of rotation of the unbalances, that is, when rotating slowly rotating unbalances by an angle of γ. Note that in this case the dependence of the force factor in a dimensionless expression has the form

Figure 00000041
Figure 00000041

Установлено, что характер закона колебаний силового фактора меняется с несимметричного на симметричный, если отрицательные значения угла γ по абсолютной величине равны положительным значениям угла, то есть каждому положительному значению угла γ соответствует равное ему по абсолютной величине отрицательное значение угла

Figure 00000042
. При этом, всякому положительному значению угла γ+ соответствует такое отрицательное значение угла γ_, что сумма абсолютных значений этих углов равна 360°. Из представленных выше рассуждений следует, что для любого положительного значения угла у+ существует отрицательное значение угла γ_, при котором зависимость ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ-γ_) совпадает с зависимостью ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ+у+). Такое совпадение зависимостей можно объяснить следующим образом. Дебалансы занимают одно и то же начальное положение при повороте медленновращающихся дебалансов из исходного начального положения в положительном направлении на угол у+ или в отрицательном направлении на угол равный по абсолютной величине
Figure 00000043
=360° - у+. Аналогично, дебалансы занимают одинаковое начальное положение при повороте медленновращающихся дебалансов в отрицательном направлении на угол γ_ или при их повороте в положительном направлении на угол у+=360° -
Figure 00000044
It has been established that the nature of the law of oscillations of the force factor changes from asymmetric to symmetric if the negative values of the angle γ in absolute value are equal to the positive values of the angle, that is, each positive value of the angle γ corresponds to the negative value of the angle equal to it in absolute value
Figure 00000042
. Moreover, to any positive value of the angle γ + there corresponds such a negative value of the angle γ_ that the sum of the absolute values of these angles is 360 °. From the above reasoning, it follows that for any positive value of the angle y + there is a negative value of the angle γ_ at which the dependence ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ-γ_) coincides with the dependence ƒ (δ) = cosnδ + a cos ( δ + y + ). Such a coincidence of dependencies can be explained as follows. Unbalances occupy the same initial position when you turn slowly rotating unbalances from the initial initial position in the positive direction by the angle y + or in the negative direction by an angle equal in absolute value
Figure 00000043
= 360 ° - y + . Similarly, the unbalances occupy the same initial position when the slowly rotating unbalances are turned in the negative direction by the angle γ_ or when they are turned in the positive direction by the angle y + = 360 ° -
Figure 00000044

Для подтверждения предложенной выше методики определения значений угла у были исследованы зависимости ƒ(δ)=cosnδ+ a cos(δ+γ) и ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ-γ) силовых факторов при значениях передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равных 1,5; 2,5; 3,5; 4,5 и 5,5. При исследовании зависимостей при выбранном значении передаточного отношения n рассчитывали значения угла γ. Для рассчитанных значений угла γ строили графики зависимостей силовых факторов и исследовали эти зависимости на экстремумы.To confirm the methodology for determining the values of the angle y proposed above, the dependences ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ + γ) and ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ-γ) of force factors were studied for the gear ratio n of the transmission, synchronizing and phase-matching rotation of unbalances equal to 1.5; 2.5; 3.5; 4.5 and 5.5. In the study of the dependences at the selected gear ratio n, the angle γ was calculated. For the calculated values of the angle γ, graphs of the dependences of force factors were constructed and these dependences were studied for extrema.

На рисунках (фиг. 8), (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13) и (фиг. 14) в качестве примера показаны зависимости силового фактора для случая: передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно одна целая пять десятых (n=1,5); отношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов, равно единице, то есть при условии, когда коэффициент а -1. 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 максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае

Figure 00000045
. На рисунках (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13) и (фиг. 14) представлены зависимости силовых факторов для начальных положений медленновращающихся дебалансов при положительных значениях угла γ, определенных по предложенной выше методике. В рассматриваемом случае (n=1,5) угол у принимает следующие значения: 30°; 90°; 150°; 210°; 270° и 330°. Следует заметить, что такое начальное положение дебалансов представлено на рисунке (фиг. 7) для некоторого произвольного положительного значения угла у. Как видно из рисунков (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13) и (фиг. 14) законы колебаний силовых факторов симметричные. Максимальное положительное значение силового фактора равно максимальному по абсолютной величине значению силового фактора в отрицательном направлении.In the figures (Fig. 8), (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13) and (Fig. 14) as an example, the dependences of the power factor for the case: the gear ratio n of the gear synchronizing and matching the phase of the rotation of the unbalance is equal to one point five tenths (n = 1.5); 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 the coefficient a is -1. In the figure (Fig. 8), the dependence corresponds to the initial position of the unbalances, in which the inertia forces of 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 maximum in absolute value of the force factor in the negative direction. In the case under consideration
Figure 00000045
. The figures (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13) and (Fig. 14) show the force factors for the initial positions of slowly rotating unbalances with positive values of the angle γ determined according to the method proposed above. In the case under consideration (n = 1.5), the angle y takes the following values: 30 °; 90 °; 150 °; 210 °; 270 ° and 330 °. It should be noted that this initial position of the unbalances is shown in the figure (Fig. 7) for some arbitrary positive value of the angle y. As can be seen from the figures (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13) and (Fig. 14), the laws of oscillation of force factors are symmetrical. The maximum positive value of the force factor is equal to the maximum absolute value of the force factor in the negative direction.

Результаты определения экстремумов зависимостей силового фактора при отрицательных значениях угла γ подтвердили полученный ранее вывод. При передаточном отношении, равном n=1,5, угол у имеет следующие отрицательные значения: -30°; -90°; -150°; -210°; -270° и -330°. При исследовании этих зависимостей установлено, что зависимость ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ+30°) совпадает с зависимостью ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ-330°), так как в этом случае, во-первых, дебалансы занимают одно и тоже начальное положение, во-вторых, cos(δ+30°)=cos(δ-330°). Второе положение легко доказывается с помощью известных формул. По тем же причинам совпадают зависимости: ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ+90°) и ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ- 270°); ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ+150°) и ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ-210°);The results of determining the extrema of the dependences of the force factor at negative values of the angle γ confirmed the previously obtained conclusion. With a gear ratio of n = 1.5, the angle y has the following negative values: -30 °; -90 °; -150 °; -210 °; -270 ° and -330 °. In the study of these dependences, it was found that the dependence ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ + 30 °) coincides with the dependence ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ-330 °), since in this case, firstly, the unbalances occupy the same initial position, and secondly, cos (δ + 30 °) = cos (δ-330 °). The second position is easily proved using well-known formulas. For the same reasons, the dependences coincide: ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ + 90 °) and ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ- 270 °); ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ + 150 °) and ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ-210 °);

ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ+210°) и ƒ(δ)=cos 1,5δ+cos(δ-150°);ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ + 210 °) and ƒ (δ) = cos 1.5δ + cos (δ-150 °);

ƒ(δ)=cos 1,5δ+cos(δ+270°) и ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ-90°);ƒ (δ) = cos 1.5δ + cos (δ + 270 °) and ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ-90 °);

ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ+330°) и ƒ(δ)=cos1,5δ+cos(δ-30°).ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ + 330 °) and ƒ (δ) = cos1.5δ + cos (δ -30 °).

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 медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на дробное число из интервала значений от ноль целых пять десятых до четырехкратного значения передаточного отношения минус ноль целых пять десятых при условии, что передаточное отношение является дробным числом, при умножении которого на два получаем нечетное число.In a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes located on a common base and having angular velocities and imbalances pairwise identical in magnitude, occupying the initial position in which their centrifugal inertia forces create maximum magnitude force factors, which is ensured by a synchronizing transmission and phase-coordinated rotation of unbalances, with a gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity is slow rotating, to change the law of fluctuations of the force factor from asymmetric to symmetric, change the initial position of the slowly rotating unbalances by turning them in any direction by an angle equal to the product of the quotient of dividing 90 ° by the gear ratio, synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation by a fractional number from the range of values from zero point five to four times the gear ratio minus point zero point five provided that the gear the ratio is a fractional number, when multiplied by two we get an odd 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. 15), жестко связанном с рабочей поверхностью транспортирующего устройства. На рисунке (фиг. 15) пунктиром показано начальное положение медленновращающихся 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. 15) 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 максимального по абсолютной величине его отрицательного значения. На рисунке (фиг. 15) для случая, когда передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно одна целая пять десятых (n=1,5) на основании вибровозбудителя знаками 01, 02, 03, 04, 05 и 06 отмечены шесть различных начальных положений медленновращающихся 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 максимальному по абсолютной величине его отрицательному значению. На рисунке (фиг. 15) медленновращающиеся дебалансы показаны в одном из шести 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. 15), rigidly connected with the working surface of the conveying device. In the figure (Fig. 15), the dotted line shows the initial position of the slowly rotating unbalances corresponding to the initial initial position of the unbalances, that is, the position in which the inertia forces of the slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors of the same positive direction. This initial position of the unbalances based on the vibration exciter (Fig. 15) 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 maximum in absolute value of its negative value. In the figure (Fig. 15), for the case when the gear ratio n of the gear synchronizing and matching the phase of the unbalance rotation is one point five tenths (n = 1.5) based on the vibration exciter with signs 01, 02, 03, 04, 05 and 06 marked six different initial positions of slowly rotating unbalances, in which the vibration exciter excites oscillations of the force factor (force) according to the symmetric law. Moreover, the symmetry of the law of oscillations means that the maximum positive value of the force factor is equal to the maximum negative value in absolute value. In the figure (Fig. 15), slowly rotating unbalances are shown in one of six possible initial positions of the unbalances, in which the law of oscillations of the force factor excited by the vibration exciter is symmetric.

Следует отметить, что при конструктивном исполнении привода с использованием предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов достаточно использовать одно из шести возможных начальных положений медленновращающихся 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 suffices to use one of the six possible initial positions of the slowly 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. At the same time, depending on the initial phasing of the unbalances, the resulting force oscillates either according to an asymmetric or symmetric law. Consequently, the vibrator, depending on its setting, allows the working surface to be informed of 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 communication of the working surface of asymmetric oscillations, ceteris paribus, is accompanied by an increase in the transportation speed, 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.

Список литературы.Bibliography.

1. Patentschrift №955 756 (DFR), Кl. 81 е, Gr. 53, Internat. К1. В 65 g, 10.01.1957.1. Patentschrift No. 955 756 (DFR), Cl. 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 регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов в центробежном вибровозбудителе, возбуждающем колебания по несимметричному закону, состоящем 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 n, 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 медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на дробное число из интервала значений от 0,5 до 4n-0,5 с шагом, равным единице, при условии, что передаточное отношение n является дробным числом, при умножении которого на два получается нечетное число.A method for controlling the parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in a centrifugal vibration exciter, which excites vibrations according to an asymmetric law, 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 magnitude force factors, and rotating with the same magnitude angular velocities, which is ensured by the transmission, synchronizing and matching in phase, the rotation of unbalances, with a gear ratio n 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, they change the initial position of the slowly rotating unbalances by rotation in any direction by an angle equal to the product of the quotient of dividing 90 ° by the gear ratio n of a transmission synchronizing and coordinating in phase the rotation of the unbalances by a fractional number from the interval of values from 0.5 to 4n-0.5 with a step equal to unity, provided that the gear ratio n is a fractional number, when multiplied by two it turns out an odd number.
RU2017143860A 2017-12-14 2017-12-14 Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter RU2671932C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143860A RU2671932C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143860A RU2671932C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671932C1 true RU2671932C1 (en) 2018-11-07

Family

ID=64103390

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143860A RU2671932C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671932C1 (en)

Cited By (3)

* 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
RU2741752C1 (en) * 2020-06-09 2021-01-28 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 controlling parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2757350C1 (en) * 2021-02-10 2021-10-13 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 vibrations of force factors with adjustable parameters

Citations (4)

* 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
RU2528271C2 (en) * 2012-10-30 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Method of actuation of non-harmonic oscillations of moment in vibratory separating machines
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
RU2578259C1 (en) * 2014-12-24 2016-03-27 Александр Михайлович Васильев Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters

Patent Citations (4)

* 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
RU2528271C2 (en) * 2012-10-30 2014-09-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" Method of actuation of non-harmonic oscillations of moment in vibratory separating machines
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
RU2578259C1 (en) * 2014-12-24 2016-03-27 Александр Михайлович Васильев Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters

Cited By (3)

* 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
RU2741752C1 (en) * 2020-06-09 2021-01-28 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 controlling parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2757350C1 (en) * 2021-02-10 2021-10-13 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 vibrations 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
RU2671932C1 (en) Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2578259C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
RU2528271C2 (en) Method of actuation of non-harmonic oscillations of moment in vibratory separating machines
US3053379A (en) Material handling vibrating machine
US11285511B2 (en) Vibration generating mechanism for a vibrating screen box
US9409208B2 (en) Screen assembly
EP3265246B1 (en) A screening and/or feeder vibrator machine and corresponding method
EP3725426B1 (en) Vibrating screen
RU2584850C1 (en) Method of adjusting parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter
RU2697525C1 (en) Method of controlling parameters of the law of mechanical oscillations of power factors in a centrifugal vibration exciter
RU2578257C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
RU2741750C1 (en) Method of excitation of mechanical oscillations of power factors with controlled parameters
RU2621175C1 (en) Method of regulation of parameters of the law of mechanical vibrations of force factors in the centrifugal vibrator
RU2620484C1 (en) Method of excitation of mechanical vibrations of force factors with regulated 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
RU2757350C1 (en) Method for excitation of mechanical vibrations of force factors with adjustable parameters
RU2790887C1 (en) Method for excitation of mechanical oscillations of force factors with adjustable parameters
EP3842158A1 (en) Vibrating screen, especially with slotted sieve, and method for controlling the operation of the screen, especially with slotted sieve
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: 20201215