RU2739160C1 - Vibration excitation method - Google Patents

Vibration excitation method Download PDF

Info

Publication number
RU2739160C1
RU2739160C1 RU2020127010A RU2020127010A RU2739160C1 RU 2739160 C1 RU2739160 C1 RU 2739160C1 RU 2020127010 A RU2020127010 A RU 2020127010A RU 2020127010 A RU2020127010 A RU 2020127010A RU 2739160 C1 RU2739160 C1 RU 2739160C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oscillations
vibration
trajectory
frequency
modulated
Prior art date
Application number
RU2020127010A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Сергеевич Сергеев
Сергей Васильевич Сергеев
Антон Владимирович Кононистов
Original Assignee
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»
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 автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)» filed Critical Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)»
Priority to RU2020127010A priority Critical patent/RU2739160C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2739160C1 publication Critical patent/RU2739160C1/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 and can be used in vibration machines used in solid media dispersion, including during processing of wastes, as well as in construction, transport, medicine, metalworking, agriculture, machine building, food, mining and other industries, where vibration with different vibration laws is used. Method of excitation of oscillations consists in the fact that two rotary bodies are conjugated by end surfaces with calibrated pressing force and, simultaneously rotating them in different directions with different angular velocities, rolling each along its own closed trajectory, having rotary symmetry around axis of symmetry of trajectory, at the same time, but not synchronously, they are exposed to two unbalanced radial forces and continuously change their direction with rotation frequency of at least one of the rotated bodies, thus, in the system oscillations with modulated properties are mechanically generated, which form volumetric vibrational fields of complex shape.
EFFECT: broader technological capabilities of the method by generating and controlling a complex shape of a volume vibration field generated by oscillations with modulated properties.
1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в вибрационных машинах, применяемых при диспергировании твердых сред, в том числе при переработке отходов, а также в строительстве, транспорте, медицине, металлообработке, сельском хозяйстве, станкостроении, пищевой, горной и других отраслях промышленности, где используется вибрация с различными законами колебаний.The invention relates to vibration technology and can be used in vibration machines used in the dispersion of solid media, including waste processing, as well as in construction, transport, medicine, metalworking, agriculture, machine tools, food, mining and other industries, where vibration with different vibration laws is used.

Известен способ возбуждения круговых колебаний [SU 1664412 А1, «СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ КРУГОВЫХ КОЛЕБАНИЙ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ», МПК В06В 1/16, опубл. 23.07.1991], при котором вращаемое тело и контртело сопрягают с тарированной силой прижима так, чтобы область контакта имела замкнутую форму с поворотной симметрией, одно из сопрягаемых тел приводят во вращение вокруг оси поворотной симметрии области контакта, при этом частотой колебательных движений управляют по соотношениюThere is a known method of excitation of circular vibrations [SU 1664412 A1, "A METHOD FOR EXCITING CIRCULAR VIBRATIONS AND A DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION", IPC В06В 1/16, publ. 07/23/1991], in which the rotated body and counterbody are coupled with a calibrated clamping force so that the contact area has a closed shape with rotational symmetry, one of the mating bodies is rotated around the axis of rotational symmetry of the contact area, while the frequency of oscillatory movements is controlled by the ratio

Figure 00000001
Figure 00000001

а их амплитудой по соотношениюand their amplitude according to the ratio

Figure 00000002
Figure 00000002

с сохранением постоянства соотношенияwhile maintaining the constancy of the ratio

Figure 00000003
Figure 00000003

где РОС - величина осевой тарированной силы прижима вращаемого тела к контртелу;where R OS is the value of the axial calibrated pressing force of the rotating body to the counterbody;

ωВР - частота вращения вращаемого тела;ω VR - rotation frequency of the rotated body;

m - масса вращаемого тела;m is the mass of the rotated body;

L - вылет вращаемого тела;L is the departure of the rotating body;

j - жесткость ротора;j is the stiffness of the rotor;

D - диаметр вращаемого тела в зоне его сопряжения с контртелом.D is the diameter of the rotated body in the zone of its conjugation with the counterbody.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности получения и управления параметрами объемных вибрационных полей сложной формы, в связи с тем, что способ предназначен только для формирования квазикруговых высокочастотных колебаний в плоскости сопряжения контртела и вращаемого тела.The disadvantage of this method is the inability to obtain and control the parameters of volumetric vibration fields of complex shapes, due to the fact that the method is intended only for the formation of quasi-circular high-frequency oscillations in the plane of conjugation of the counterbody and the rotating body.

Известен способ возбуждения колебаний [RU 2533743 С1, «СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ», МПК В06В 1/16, опубл. 20.11.2014], который заключается в том, что вращаемое тело и контртело сопрягают с тарированной силой прижима и обкатывают его по замкнутой траектории, имеющей поворотную симметрию вокруг оси симметрии траектории и одновременно воздействуют на них неуравновешенной радиальной силой, постоянно меняя ее направление с частотой вращения тела, при этом суммарной амплитудой колебаний управляют по соотношениюThe known method of excitation of vibrations [RU 2533743 C1, "METHOD FOR EXCITATION OF VIBRATIONS", IPC В06В 1/16, publ. 11/20/2014], which consists in the fact that the rotated body and the counterbody are coupled with the calibrated clamping force and roll it along a closed trajectory having rotary symmetry around the axis of symmetry of the trajectory and simultaneously act on them with an unbalanced radial force, constantly changing its direction with the rotation frequency body, while the total amplitude of oscillations is controlled by the ratio

Figure 00000004
Figure 00000004

гдеWhere

Figure 00000005
Figure 00000005

Δω=ω12;Δω = ω 1 + ω 2 ;

F2 - неуравновешенная радиальная сила;F 2 - unbalanced radial force;

ω1 - частота колебаний вращаемого тела;ω 1 - vibration frequency of the rotating body;

ω2 - частота вращения;ω 2 - rotation frequency;

r1 - радиус вращаемого тела;r 1 - radius of the rotated body;

М - суммарная масса тел;M is the total mass of bodies;

t - время.t is time.

Недостатком данного способа является ограниченность его применения, выражающаяся в том, что он предназначен только для формирования квазикруговых высокочастотных амплитудно-модулируемых колебаний в плоскости сопряжения контртела и вращаемого тела, и не позволяет получать объемные амплитудно-модулируемые колебания сложной формы.The disadvantage of this method is its limited application, which is expressed in the fact that it is intended only for the formation of quasi-circular high-frequency amplitude-modulated oscillations in the plane of conjugation of the counterbody and the rotating body, and does not allow obtaining volumetric amplitude-modulated oscillations of a complex shape.

Известен способ возбуждения колебаний и устройство для его осуществления [RU 2410166 С1, «СПОСОБ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ», МПК В06В 1/16, опубл. 27.01.2011], взятый за прототип, согласно которому вращаемое тело сопрягают торцевой поверхностью со вторым вращаемым телом тарированной силой прижима и обкатывают его по замкнутой траектории, имеющей поворотную симметрию вокруг оси симметрии траектории, при этом одновременно с вращаемым телом в разных направлениях и различными угловыми скоростями вращают второе вращаемое тело вокруг оси собственной симметрии.A known method of excitation of vibrations and a device for its implementation [RU 2410166 C1, "METHOD FOR EXCITATION OF VIBRATIONS", IPC В06В 1/16, publ. 01/27/2011], taken as a prototype, according to which the rotated body is mated by the end surface with the second rotated body with a calibrated clamping force and rolled along a closed trajectory having rotary symmetry around the axis of symmetry of the trajectory, while simultaneously with the rotated body in different directions and different angular speeds rotate the second rotating body around the axis of its own symmetry.

Недостатком прототипа является отсутствие возможности получать объемные амплитудно-модулированные колебания, формирующие вибрационные поля сложной формы. Такие колебания необходимы, например, для задания рабочему органу или инструменту сложных траекторий формообразующих движений в станках для размерного диспергирования твердых сред с целью управления формой и размерами дисперсных частиц [4].The disadvantage of the prototype is the inability to obtain volumetric amplitude-modulated oscillations that form vibration fields of complex shapes. Such vibrations are necessary, for example, to assign complex trajectories of shaping movements in machines for dimensional dispersion of solid media in order to control the shape and size of dispersed particles [4].

Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является расширение технологических возможностей вибрационных машин.The technical problem to be solved by the claimed invention is to expand the technological capabilities of vibration machines.

Технический результат - задание рабочему органу сложных формообразующих движений, за счет генерирования и управления сложной формой объемного вибрационного поля, формируемого колебаниями с модулируемыми свойствами.The technical result is the task of the working body with complex shaping movements, due to the generation and control of the complex shape of the volumetric vibration field, formed by oscillations with modulated properties.

Поставленная технический результат достигается тем, что в способе возбуждения колебаний два вращаемых тела сопрягают торцевыми поверхностями тарированной силой прижима и, одновременно вращая их в разных направлениях с различными угловыми скоростями, обкатывают каждое по собственной замкнутой траектории, имеющей поворотную симметрию вокруг оси симметрии траектории, при этом одновременно, но не синхронно, на них воздействуют двумя неуравновешенными радиальными силами и постоянно меняют их направление с частотой вращения по крайней мере одного из вращаемых тел, тем самым, в системе механически генерируют колебания с модулируемыми свойствами, формирующие объемные вибрационные поля сложной формы.The stated technical result is achieved by the fact that in the method of excitation of oscillations, two rotated bodies are mated by their end surfaces with a calibrated pressing force and, simultaneously rotating them in different directions with different angular velocities, each is rolled along its own closed trajectory having rotary symmetry around the axis of symmetry of the trajectory, while simultaneously, but not synchronously, they are affected by two unbalanced radial forces and constantly change their direction with the rotation frequency of at least one of the rotating bodies, thereby mechanically generating oscillations in the system with modulated properties, which form volumetric vibration fields of complex shapes.

Сравнение заявленного способа возбуждения с известными позволяет сделать вывод о достижении нового эффекта, выразившегося в возможности генерирования и управления сложной формой объемного вибрационного поля, формируемого колебаниями с модулируемыми свойствами.Comparison of the claimed method of excitation with the known ones allows us to conclude that a new effect has been achieved, expressed in the possibility of generating and controlling a complex shape of a volumetric vibrational field formed by oscillations with modulated properties.

Сущность изобретения поясняется чертежами, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where

на фиг. 1 показана схема возбуждения колебаний при принудительном воздействии двух радиальных неуравновешенных сил на два соосно расположенных вращаемых тела;in fig. 1 shows a diagram of the excitation of oscillations under the forced action of two radial unbalanced forces on two coaxially located rotating bodies;

на фиг. 2 показана схема формирования траектории виброперемещений двух видов колебаний с разными амплитудами и частотами.;in fig. 2 shows a diagram of the formation of a trajectory of vibration displacements of two types of vibrations with different amplitudes and frequencies .;

на фиг. 3 показана проекция изменения положения радиус-вектора суммарных модулируемых колебаний первого вращаемого тела при воздействии на него неуравновешенной радиальной силы в системе координат XOY за единицу времени (нижняя часть вибропривода);in fig. 3 shows the projection of the change in the position of the radius vector of the total modulated oscillations of the first rotating body when it is exposed to an unbalanced radial force in the XOY coordinate system per unit of time (the lower part of the vibration drive);

на фиг. 4 показана проекция изменения положения радиус-вектора суммарных модулируемых колебаний второго вращаемого тела при воздействии на него неуравновешенной радиальной силы в системе координат XOY за единицу времени (верхняя часть вибропривода);in fig. 4 shows the projection of the change in the position of the radius vector of the total modulated oscillations of the second rotating body when it is exposed to an unbalanced radial force in the XOY coordinate system per unit time (the upper part of the vibration drive);

на фиг. 5 показана схема формирования модулируемых колебаний первого и второго вращаемых тел при воздействии на них двух неуравновешенных радиальных сил в трехмерной системе координат за время t;in fig. 5 shows a diagram of the formation of modulated oscillations of the first and second rotated bodies when they are exposed to two unbalanced radial forces in a three-dimensional coordinate system in time t;

на фиг. 6 показана 3D модель вибропривода - примера реализации способа возбуждения пространственных колебаний сложной формы с модулируемыми свойствами.in fig. 6 shows a 3D model of a vibration drive - an example of the implementation of a method for exciting spatial vibrations of complex shapes with modulated properties.

Способ возбуждения колебаний (фиг. 1) заключается в том, что первое вращаемое тело 1, установленное в шариковом узле 2, перемещая в осевом направлении посредством гайки 3 и торцом тарелки, сопрягают с требуемой тарированной силой прижима РОС с торцом тарелки второго вращаемого тела 4, жестко закрепленного посредством вала 5, имеющего жесткость j, в стакане 6, размещенного в корпусе 7 на подшипниках качения 8 и 9, и расположенного с первым телом вращения 1 на одной оси. Затем эти вращаемые тела 1 и 4 посредством приводов вращения Д1 и Д2 через приводные валы 10, 11 вращают с частотами вращения ωВРР и ωВРК соответственно, в противоположных направлениях. При этом вращение каждой тарелки вращаемых тел 1 и 4 сопровождается собственными относительными поступательными квазикруговыми движениями по поверхностям сопрягаемых вращаемых тел, а центры тяжести каждого вращаемого тела совершают собственные квазикруговые высокочастотные колебания. Вместе с тем на первое вращаемое тело 1 дополнительно принудительно воздействуют неуравновешенной радиальной силой F1, создаваемой, например, инерционной массой 12, а на второе вращаемое тело с тарелкой 4 принудительно, но не синхронно, воздействуют радиальной силой F2, создаваемой, например, инерционной массой 13 и постоянно меняют их направление с частотой вращения ωВРР. Тем самым на фоне высокочастотных колебаний, генерируемых вращаемыми телами 1 и 4, дополнительно принудительно возбуждают низкочастотные колебания, которые, синхронизируясь с высокочастотными колебаниями, придают системе модулирующие свойства.The method of excitation of vibrations (Fig. 1) consists in the fact that the first rotatable body 1 installed in the ball assembly 2, moving in the axial direction by means of the nut 3 and the end of the plate, is mated with the required calibrated pressing force P OC with the end of the plate of the second rotatable body 4 , rigidly fixed by means of a shaft 5 having rigidity j, in a glass 6, placed in a housing 7 on rolling bearings 8 and 9, and located with the first body of rotation 1 on the same axis. Then, these rotated bodies 1 and 4 by means of rotation drives D1 and D2 through drive shafts 10, 11 rotate with rotation frequencies ω BPP and ω VRK, respectively, in opposite directions. In this case, the rotation of each plate of the rotating bodies 1 and 4 is accompanied by its own relative translational quasi-circular movements along the surfaces of the mating rotating bodies, and the centers of gravity of each rotating body perform their own quasi-circular high-frequency oscillations. At the same time, the first rotating body 1 is additionally forced by the unbalanced radial force F 1 , created, for example, by the inertial mass 12, and the second rotating body with the plate 4 is forced, but not synchronously, by the radial force F 2 , created, for example, by the inertial mass 13 and constantly change their direction with the rotation frequency ω BPP . Thus, against the background of high-frequency oscillations generated by rotating bodies 1 and 4, low-frequency oscillations are additionally forcibly excited, which, being synchronized with high-frequency oscillations, impart modulating properties to the system.

Для пояснения сущности способа, на примере векторной диаграммы колебаний, рассмотрим принцип формирования суммарных (модулируемых) колебаний высокочастотных, генерируемых вращаемым телом 1, и низкочастотных, создаваемых силой F1 посредством инерционной массы 12. Принцип формирования траектории двух колебаний с разными амплитудами и частотами может быть представлен в виде движения радиуса-вектора (фиг. 2) суммарной амплитуды A1 колебаний с углом поворота α.To clarify the essence of the method, using a vector oscillation diagram as an example, we will consider the principle of formation of total (modulated) high-frequency oscillations generated by a rotating body 1, and low-frequency oscillations created by force F 1 by means of inertial mass 12. The principle of formation of the trajectory of two oscillations with different amplitudes and frequencies can be presented in the form of movement of the radius vector (Fig. 2) of the total amplitude A 1 of oscillations with the angle of rotation α.

Figure 00000006
Figure 00000006

гдеWhere

А1в.ч - радиус-вектор амплитуды колебаний вращаемого тела;And 1v.ch - radius vector of the amplitude of oscillations of the rotating body;

А1н.ч - радиус-вектор амплитуды колебаний неуравновешенной радиальной силы F1.And 1n.h - radius vector of the amplitude of oscillations of the unbalanced radial force F 1 .

Система уравнений проекций колебаний системыSystem of equations of projections of system oscillations

Figure 00000007
Figure 00000007

гдеWhere

Figure 00000008
Figure 00000008

иand

Figure 00000009
Figure 00000009

где ω1 - частота колебаний вращаемого телаwhere ω 1 is the vibration frequency of the rotating body

А1в.чХ, А1в.чY - проекции радиуса-вектора амплитуды колебаний вращаемого тела соответственно на оси ОХ и OY;А 1в.чХ , А 1в.чY - projections of the radius vector of the amplitude of oscillations of the rotated body, respectively, on the axis ОХ and OY;

ω2 - частота вращения;ω 2 - rotation frequency;

А1н.чХ, А1н.чY - проекции радиуса-вектора амплитуды колебаний неуравновешенной радиальной силы F1, соответственно на оси ОХ и OY;A 1n.chX , A 1n.chY - projections of the radius vector of the amplitude of oscillations of the unbalanced radial force F 1 , respectively, on the OX and OY axes;

A1X, A1Y - проекции радиус-вектора суммарных колебаний, соответственно на оси ОХ и OY.A 1 X, A 1 Y - projections of the radius vector of the total oscillations, respectively, on the OX and OY axes.

При этом угол поворота α радиуса-вектора колебаний A1 равенIn this case, the angle of rotation α of the radius vector of oscillations A 1 is equal to

Figure 00000010
Figure 00000010

гдеWhere

ψ - сдвиг фаз угла поворота радиуса-вектора колебаний A1.ψ is the phase shift of the angle of rotation of the oscillation radius vector A 1 .

А уравнение амплитуды результирующего радиуса-вектора колебаний A1 может иметь вид:And the equation of the amplitude of the resulting radius-vector of oscillations A 1 can be as follows:

Figure 00000011
Figure 00000011

гдеWhere

Δωt - разность фаз колебанийΔωt - phase difference of oscillations

Из приведенного уравнения (4) видно, что уравнение движения радиуса-вектора колебаний A1 в конечном счете зависит от частот ω1 и ω2 и амплитуд А1в.ч и А1н.ч колебаний вращаемого тела и неуравновешенной радиальной силы F1, причем траектория виброперемещений может меняться от квазикруговой до линейной, а при определенных условиях даже иметь форму многоугольника или фигур Лиссажу.From the above equation (4) it can be seen that the equation of motion of the radius vector of oscillations A 1 ultimately depends on the frequencies ω 1 and ω 2 and the amplitudes A 1w.ch and A 1n.h vibrations of the rotated body and the unbalanced radial force F 1 , and the trajectory of vibration displacements can vary from quasi-circular to linear, and under certain conditions even have the shape of a polygon or Lissajous figures.

Рассмотрим принцип получения в пространстве сложной траектории высокочастотных виброперемещений, генерируемых вращаемым телом 1, и низкочастотных, генерируемых силой F1 посредством инерционной массы 12 (фиг. 3). В качестве допущения примем, что форма низкочастотных колебаний, возбуждаемых инерционной массой 12, может быть условно представлена в виде окружности, а их частота много меньше частоты высокочастотных колебаний, возбуждаемых вращаемым телом 1, в связи с чем изменение положения центра масс неуравновешенной радиальной силы F1, за рассматриваемый промежуток времени, можно пренебречь. В начальный момент времени результирующий вектор модулируемых колебаний A1 может быть представлен в виде суммы вектора высокочастотных колебаний А1в.ч, с проекцией А1в.ч.Х на ось X и проекцией А1в.ч.Y на ось Y, и вектора низкочастотных колебаний А1н.ч., с проекциями А1н.ч.Х на ось X и проекцией А1н.ч.Y на ось Y. При перемещении центра тяжести вращаемого тела 1 по квазикруговой траектории происходит изменение фазы колебаний, что влечет за собой изменение результирующей амплитуды модулируемых колебаний. В результате чего формируется сложная замкнутая траектория.Let us consider the principle of obtaining in space a complex trajectory of high-frequency vibrational displacements generated by a rotating body 1, and low-frequency ones generated by force F 1 by means of inertial mass 12 (Fig. 3). As an assumption, let us assume that the form of low-frequency vibrations excited by the inertial mass 12 can be conventionally represented in the form of a circle, and their frequency is much less than the frequency of high-frequency vibrations excited by the rotating body 1, and therefore the change in the position of the center of mass of the unbalanced radial force F 1 , for the considered period of time, can be neglected. At the initial moment of time, the resulting vector of modulated oscillations A 1 can be represented as the sum of the vector of high-frequency oscillations A 1v.ch , with the projection of A 1v.ch.X on the X axis and the projection of A 1v.ch.Y on the Y axis, and the vector of low frequency fluctuations And 1n.h. , with projections A 1n.ch.X on the X axis and projection A 1n.ch.Y on the Y axis. When the center of gravity of the rotating body 1 moves along a quasi-circular trajectory, the phase of the oscillations changes, which entails a change in the resulting amplitude of the modulated oscillations. As a result, a complex closed trajectory is formed.

Принцип формирования траектории суммарных модулируемых колебаний вращаемого тела 4 и инерционной массы 13 на примере векторной диаграммы колебаний (фиг. 4) аналогичен. Так же, как и в случае с модулируемыми колебаниям вращаемого тела 1 и инерционной массы 12, в качестве допущения примем, что форма траектории низкочастотных колебаний, возбуждаемых инерционной массой 13, может быть условно представлена в виде окружности, а их частота много меньше частоты высокочастотных колебаний, возбуждаемых вращаемым телом с тарелкой 4, в связи с чем изменением положения центра масс неуравновешенной радиальной силы за рассматриваемый промежуток времени тоже можно пренебречь. В начальный момент времени результирующий радиус-вектор модулируемых колебаний p1 может быть представлен в виде суммы вектора высокочастотных колебаний р1в.ч., с проекцией р1в.ч.Х на ось X и проекцией Р1в.ч.Y на ось Y, и вектора низкочастотных колебаний р1н.ч., с проекциями р1н.ч.Х на ось X и проекцией р1н.ч.Y на ось Y. При перемещении центра тяжести вращаемого тела 4 по квазикруговой траектории происходит изменение фазы колебаний, что влечет за собой изменение результирующей амплитуды модулируемых колебаний. В результате чего формируется замкнутая траектория, которая в свою очередь может меняться от квазикруговой до линейной, а при определенных условиях даже иметь форму многоугольника или фигур Лиссажу. Таким образом в верхней и нижней частях системы формируют сложные амплитудно-модулируемые колебания, причем формой траекторий колебательных перемещений можно управлять посредством изменения частоты и амплитуды колебаний как вращаемых тел 1 и 4, так и вращающихся неуравновешенных радиальных сил F1 и F2.The principle of the formation of the trajectory of the total modulated oscillations of the rotated body 4 and the inertial mass 13 by the example of the vector oscillation diagram (Fig. 4) is similar. Just as in the case of modulated vibrations of a rotated body 1 and inertial mass 12, we assume as an assumption that the shape of the trajectory of low-frequency vibrations excited by inertial mass 13 can be conventionally represented in the form of a circle, and their frequency is much less than the frequency of high-frequency vibrations excited by a rotating body with a plate 4, in connection with which the change in the position of the center of mass of the unbalanced radial force during the considered time interval can also be neglected. At the initial moment of time, the resulting radius vector of the modulated oscillations p 1 can be represented as the sum of the vector of high-frequency oscillations p 1v.ch. , with a projection of p 1v.ch.X on the X axis and a projection of P 1v.ch.Y on the Y axis, and a vector of low-frequency oscillations p 1n.ch. , with the projections p 1n.ch.X on the X axis and the projection p 1n.ch.Y on the Y axis. When the center of gravity of the rotating body 4 moves along a quasi-circular trajectory, the oscillation phase changes, which entails a change in the resulting amplitude of the modulated oscillations. As a result, a closed trajectory is formed, which in turn can change from quasi-circular to linear, and under certain conditions even have the shape of a polygon or Lissajous figures. Thus, complex amplitude-modulated oscillations are formed in the upper and lower parts of the system, and the shape of the trajectories of oscillatory movements can be controlled by changing the frequency and amplitude of oscillations of both rotating bodies 1 and 4, and rotating unbalanced radial forces F 1 and F 2 .

При рассмотрении всей колебательной системы в трехмерной прямоугольной системе координат XYZ (фиг. 5) можно увидеть, что благодаря наличию сложных модулируемых колебаний, генерируемых вращаемым телом 1 с инерционной массой 12, и модулируемых колебаний, генерируемых вращаемым телом 4 с инерционной массой 13, форма вибрационного поля всей колебательной системы носит объемный характер, например, пространственная форма вибрационного поля напоминает форму песочных часов. Причем имеется возможность управления пространственной формой поля колебаний как отдельно верхней, так и нижней части системы, что предполагает более широкие возможности регулирования не только интенсивности, но и даже направленности колебаний системы, без применения сложных конструктивных решений.When considering the entire oscillatory system in a three-dimensional rectangular coordinate system XYZ (Fig. 5), it can be seen that due to the presence of complex modulated oscillations generated by a rotated body 1 with an inertial mass 12, and modulated oscillations generated by a rotated body 4 with an inertial mass 13, the vibration shape the field of the entire oscillatory system is volumetric, for example, the spatial form of the vibrational field resembles the shape of an hourglass. Moreover, it is possible to control the spatial form of the oscillation field both separately for the upper and lower parts of the system, which implies wider possibilities for regulating not only the intensity, but even the direction of the oscillations of the system, without using complex design solutions.

Ожидается ощутимый технический эффект от внедрения и использования предлагаемого способа за счет возможности генерирования управляемых сложных объемных модулируемых колебаний, требуемой формы одним вибровозбудителем.A tangible technical effect is expected from the introduction and use of the proposed method due to the possibility of generating controlled complex volumetric modulated oscillations of the required shape by one vibration exciter.

Предлагаемый способ может найти в различных промышленных отраслях, например, в виброприводах измельчителей для переработки отходов упруговязких материалов в качественное вторичное сырье в виде измельченных частиц с требуемыми формой и размерами. Таким образом, исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что поставленная техническая задача решена.The proposed method can be found in various industrial sectors, for example, in vibratory drives of grinders for processing waste elastic-viscous materials into high-quality secondary raw materials in the form of crushed particles with the required shape and size. Thus, based on the results obtained, we can conclude that the technical problem posed has been solved.

Предлагаемый способ возбуждения объемных модулируемых колебаний может быть реализован устройством (фиг. 6), позволяющим осуществлять «тонкую» регулировку параметров колебательного процесса.The proposed method for exciting bulk modulated oscillations can be implemented by a device (Fig. 6) that allows for "fine" adjustment of the parameters of the oscillatory process.

Источники информацииInformation sources

1. SU 1664412 А1, «Способ возбуждения круговых колебаний и устройство для его осуществления», МПК В06В 1/16, опубл. 23.07.1991.1. SU 1664412 A1, "Method for exciting circular vibrations and a device for its implementation", IPC V06V 1/16, publ. 07/23/1991.

2. RU 2533743 С1, «Способ возбуждения колебаний», МПК В06В 1/16, опубл. 20.11.2014.2. RU 2533743 C1, "Method of excitation of oscillations", IPC В06В 1/16, publ. 20.11.2014.

3. RU 2410166 С1, «Способ возбуждения колебаний», МПК В06В 1/16, опубл. 27.01.2011.3. RU 2410166 C1, "Method of excitation of oscillations", IPC В06В 1/16, publ. 27.01.2011.

4. Сергеев, С.В. Совершенствование процесса измельчения отходов металлов и пластмасс при их переработке: монография / С.В. Сергеев, Е.Н. Гордеев. - Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2010. - 110 с.4. Sergeev, S.V. Improvement of the process of grinding waste metals and plastics during their processing: monograph / S.V. Sergeev, E.N. Gordeev. - Chelyabinsk: SUSU Publishing Center, 2010 .-- 110 p.

Claims (1)

Способ возбуждения колебаний, заключающийся в том, что два вращаемых тела сопрягают торцевыми поверхностями тарированной силой прижима и, одновременно вращая их в разных направлениях с различными угловыми скоростями, обкатывают каждое по собственной замкнутой траектории, имеющей поворотную симметрию вокруг оси симметрии траектории, отличающийся тем, что одновременно, но не синхронно, на них воздействуют двумя неуравновешенными радиальными силами и постоянно меняют их направление с частотой вращения по крайней мере одного из вращаемых тел, тем самым в системе механически генерируют колебания с модулируемыми свойствами, формирующие объемные вибрационные поля сложной формы.The method of excitation of vibrations, which consists in the fact that two rotated bodies are mated by their end surfaces with a calibrated pressing force and, simultaneously rotating them in different directions with different angular velocities, each roll along its own closed trajectory having rotary symmetry around the axis of symmetry of the trajectory, characterized in that simultaneously, but not synchronously, they are affected by two unbalanced radial forces and constantly change their direction with the rotation frequency of at least one of the rotating bodies, thereby mechanically generating oscillations with modulated properties in the system, which form volumetric vibrational fields of complex shapes.
RU2020127010A 2020-08-12 2020-08-12 Vibration excitation method RU2739160C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127010A RU2739160C1 (en) 2020-08-12 2020-08-12 Vibration excitation method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020127010A RU2739160C1 (en) 2020-08-12 2020-08-12 Vibration excitation method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2739160C1 true RU2739160C1 (en) 2020-12-21

Family

ID=74063098

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020127010A RU2739160C1 (en) 2020-08-12 2020-08-12 Vibration excitation method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2739160C1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020112948A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Naoki Sera Movable contact unit and manufacturing method thereof and panel switch using movable contact unit and manufacturing method thereof
EP1617489A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-18 Seiko Epson Corporation Method, apparatus and control program for driving a piezoelectric actuator
RU2476275C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of exciting vibrations
RU2533743C1 (en) * 2013-05-07 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of oscillation excitation
RU2716862C1 (en) * 2019-04-26 2020-03-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" Vibration excitation method
RU2725900C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Vibration excitation method

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020112948A1 (en) * 2001-02-16 2002-08-22 Naoki Sera Movable contact unit and manufacturing method thereof and panel switch using movable contact unit and manufacturing method thereof
EP1617489A1 (en) * 2004-07-12 2006-01-18 Seiko Epson Corporation Method, apparatus and control program for driving a piezoelectric actuator
RU2476275C1 (en) * 2011-08-03 2013-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of exciting vibrations
RU2533743C1 (en) * 2013-05-07 2014-11-20 Общество с ограниченной ответственностью "Гранулятор" Method of oscillation excitation
RU2716862C1 (en) * 2019-04-26 2020-03-17 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" Vibration excitation method
RU2725900C1 (en) * 2019-12-30 2020-07-07 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)" ФГАОУ ВО "ЮУрГУ (НИУ)" Vibration excitation method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Способ возбуждения синхронных колебаний в виброприводах / Ю. С. Сергеев, С. В. Сергеев, А. В. Кононистов, Г. Е. Карпов // Наука ЮУрГУ : материалы 68-й научной конференции. Секции технических наук. - 2016. - С. 958-961. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6513664B1 (en) Vibrating screen separator
AU2002254439A1 (en) Vibrating screen separator
CA1081999A (en) Drive device without transmission for producing an elliptical shaking movement
RU2501608C2 (en) Vibratory mill
RU2739160C1 (en) Vibration excitation method
RU2532235C2 (en) Vibration transporting machine
RU2228252C1 (en) Apparatus for vibration working of elongated parts
RU2725900C1 (en) Vibration excitation method
US3633877A (en) Inductive cavitator
Bogdanov et al. Intensification of the grinding process in vibration mills
RU2533743C1 (en) Method of oscillation excitation
US3414203A (en) Apparatus for crushing rock material and the like utilizing complex sonic wave action
US3740028A (en) Inductive cavitator
RU2257266C1 (en) Vibration crusher
RU172477U1 (en) BALL MILL
RU2604005C1 (en) Vibration grinder
RU2476275C1 (en) Method of exciting vibrations
RU187336U1 (en) Vibrating screen
RU2716862C1 (en) Vibration excitation method
RU2292241C2 (en) Conical vibratory crusher with intersecting axes of vibration exciters
JPH0369659B2 (en)
Maslov et al. The research of the operating mode of the concrete mixture plane depth compactor with a circular vibration exciter
Sergeev et al. Inertial rotary vibrational drives for crushers of brittle materials
CN111250380A (en) Eccentric vibrator
US20060231653A1 (en) Vertical symmetrical vibrating mill