RU78232U1

RU78232U1 - VIBRATOR

Info

Publication number: RU78232U1
Application number: RU2008119784/22U
Authority: RU
Inventors: Юрий Валентинович Погарский; Борис Ферапонтович Симонов; Борис Борисович Сиволап; Азад Мухамеджанович Шарипов
Original assignee: Институт горного дела Сибирского отделения Российской академии наук
Priority date: 2008-05-19
Filing date: 2008-05-19
Publication date: 2008-11-20

Abstract

Полезная модель относится к вибросейсмической технике, используется в качестве генератора направленных колебаний в виброисточниках большой мощности при добыче нефти, а также в строительстве для вибропогружения тяжелых свай и т.п. Вибровозбудитель содержит, по крайней мере, две пары коаксиально установленных в отдельных корпусах грузовых валов с дебалансами, электроприводом в виде электродвигателей и бесконтактными датчиками частоты и фазового угла дебалансов, считывающая головка каждого из них соединена с синхронизирующей системой управления (ССУ). Грузовые валы каждой пары соединены нормально замкнутой сцепной муфтой (НЗСМ), снабженной смонтированным в корпусе электромагнитным приводом с бесконтактным датчиком линейных перемещений, которые соединены с ССУ. Каждый электродвигатель снабжен источником питания его низкоскоростного валоповорота, имеющим фиксированные выходные параметры, и переключающим устройством, соединенными с ССУ. Корпуса пар грузовых валов оборудованы горизонтальными фланцами на уровне их оси и снабжены съемными крышками отсеков НЗСМ и грузовых валов. Снижается стоимость изготовления машины, улучшаются ее эксплуатационные качества за счет снижения установочной мощности электродвигателей, уменьшения массогабаритов, обеспечения ремонтопригодности и технического обслуживания. 3 ил.The utility model relates to vibro-seismic technology, is used as a generator of directional vibrations in high-power vibration sources during oil production, as well as in construction for vibro-immersion of heavy piles, etc. The vibration exciter contains at least two pairs of coaxially installed in separate cases of cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalances, the read head of each of them is connected to a synchronizing control system (CCS). The cargo shafts of each pair are connected by a normally closed coupler (NZSM), equipped with an electromagnetic drive mounted in the housing with a non-contact linear displacement sensor, which are connected to the fifth wheel. Each electric motor is equipped with a power source for its low-speed shaft rotation, having fixed output parameters, and a switching device connected to the SSU. Cases of pairs of cargo shafts are equipped with horizontal flanges at the level of their axis and equipped with removable covers for compartments of NZSM and cargo shafts. The cost of manufacturing a machine is reduced, its operational qualities are improved by reducing the installed capacity of electric motors, reducing weight and dimensions, ensuring maintainability and maintenance. 3 ill.

Description

Техническое решение относится к вибросейсмической технике и может быть использовано в качестве генератора направленных колебаний в виброисточниках большой мощности, предназначенных для промыслового сейсмического воздействия на нефтегазовые месторождения с земной поверхности, а также в строительстве для вибропогружения тяжелых свай и свай-оболочек.The technical solution relates to vibro-seismic technology and can be used as a generator of directional vibrations in high-power vibration sources designed for field seismic impact on oil and gas fields from the earth's surface, as well as in construction for vibro-immersion of heavy piles and pile-shells.

Известен применяемый в качестве вибровозбудителя вибропогружатель по авт. св. СССР №1154995, E02D 7/18, опубл. в БИ №4, 1987 г., включающий корпус, привод, группы попарно установленных на валах дебалансов, соединенных между собой системой шестерен, и устройство для изменения общего статического момента вибропогружателя, выполненное в виде шестеренчатого планетарного механизма, у которого центральное зубчатое колесо и водило соединены с дебалансами, а шестерня, по которой обкатываются сателлиты, - с механизмом ее поворота. Центральное зубчатое колесо закреплено на одном из валов с дебалансами, на котором установлена с возможностью вращения дополнительная шестерня, соединенная с водилом и Known used as a vibration exciter vibrator for ed. St. USSR No. 1154995, E02D 7/18, publ. in BI No. 4, 1987, including a housing, a drive, groups of unbalanced pairs mounted on unbalance shafts connected by a gear system, and a device for changing the general static moment of a vibro driver, made in the form of a planetary gear mechanism with a central gear and carrier connected to the unbalances, and the gear on which the satellites run in - with the mechanism of its rotation. The central gear wheel is mounted on one of the shafts with unbalances, on which an additional gear connected to the carrier and mounted with the possibility of rotation

находящаяся в зацеплении с шестерней, закрепленной на другом валу с дебалансами, а шестерня, по которой обкатываются сателлиты, выполнена с внутренними зубьями.which is meshed with a gear fixed on another shaft with unbalances, and the gear on which the satellites are driven in is made with internal teeth.

Существенным недостатком известного вибропогружателя является сложность конструкции как многовальной силовой части, так и устройства для изменения статического момента, которое содержит многозвенный планетарный механизм и червячную передачу с собственным электроприводом. Указанный недостаток обусловливает большие металлоемкость и габариты вибропогружателя, низкие эксплуатационную надежность и ремонтопригодность.A significant drawback of the known vibrator is the complexity of the design of both the multi-shaft power unit and the device for changing the static moment, which contains a multi-link planetary mechanism and a worm gear with its own electric drive. The specified disadvantage leads to large metal consumption and dimensions of the vibrator, low operational reliability and maintainability.

К другим недостаткам вибропогружателя, снижающим его эксплуатационные качества, следует отнести неустойчивость рабочих значений фазового угла дебалансов, обусловленную тем, что при вибрации даже самотормозящая червячная передача в приводе устройства для изменения общего статического момента подвержена самопроизвольному вращению.Other disadvantages of the shaker that reduce its performance include the instability of the operating values of the unbalance phase angle, due to the fact that even a self-braking worm gear in the drive of the device for changing the total static moment is subject to spontaneous rotation during vibration.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности существенных признаков к предлагаемому техническому решению является вибровозбудитель по патенту РФ №2302909, В06В 1/16, E02D 7/18, опубл. в БИ №20 2007, содержащий, по крайней мере, две пары коаксиально установленных друг относительно друга в отдельных корпусах первых и выполненных полыми вторых грузовых валов с дебалансами, электроприводом в виде электродвигателей и бесконтактными датчиками частоты и фазового угла дебалансов, считывающая головка каждого из которых соединена с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя. Первый и второй грузовые валы каждой пары соединены нормально замкнутой сцепной муфтой, снабженной смонтированным в корпусе электромагнитным приводом с бесконтактным датчиком линейных The closest in technical essence and the set of essential features to the proposed technical solution is the vibration exciter according to the patent of the Russian Federation No. 2302909, B 1/16, E02D 7/18, publ. in BI No. 20 2007, containing at least two pairs of coaxially mounted relative to each other in separate housings of the first and hollow second cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalance, the reading head of each of which connected to a synchronizing exciter control system. The first and second cargo shafts of each pair are connected by a normally closed coupler equipped with an electromagnetic drive mounted in the housing with a non-linear linear sensor

перемещений, которые соединены с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя. Бесконтактный датчик частоты и фазового угла дебаланса первого грузового вала каждой пары смонтирован на торце корпуса так, что его диск-носитель кода соединен с первым грузовым валом гибкой связью, а вал ротора электродвигателя электропривода соединен гибкой связью с диском-носителем кода, смонтированного на крышке заднего подшипника электродвигателя бесконтактного датчика частоты и фазового угла дебаланса второго грузового вала каждой пары.movements that are connected to the synchronizing control system of the vibration exciter. The proximity sensor of the frequency and phase angle of the unbalance of the first cargo shaft of each pair is mounted on the end of the housing so that its code carrier disk is connected to the first cargo shaft by a flexible connection, and the rotor shaft of the electric motor drive is connected by a flexible connection to the code carrier disk mounted on the rear cover the bearing of the electric motor of a non-contact frequency sensor and the phase angle of the unbalance of the second cargo shaft of each pair.

Существенным недостатком известного вибровозбудителя является сложность его запуска, обусловленная высоким значением момента инерции вращающихся масс и в первую очередь момента инерции масс дебалансов грузовых валов, трогание и разгон которых до постоянной рабочей частоты вращения приходится осуществлять при фазовом угле φ=0°, т.е. при максимальном значении интегрального статического момента дебалансов. Можно для обеспечения запуска перед включением электродвигателей вибровозбудителя разъединить грузовые валы путем включения электромагнитного привода сцепной муфты. Это позволит уменьшить значение интегрального статического момента до величины статического момента дебаланса первого грузового вала и, таким образом, резко снизить момент инерции вращающихся масс. Однако при разгоне первого грузового вала силовое соединение его со вторым грузовым валом, пребывающим вместе со своим дебалансом в состоянии покоя, становится практически невозможным. Обусловлено это тем, что скорость вращения первого грузового вала и соединенной с ним полумуфты сцепной муфты на любом этапе разгона грузового вала (и, следовательно, при любом значении фазового угла дебалансов грузовых валов) не контролируется и является случайной величиной. Поэтому высока вероятность включения сцепной муфты при относительной скорости вращения ее полумуфт, A significant drawback of the known vibration exciter is the difficulty of starting it, due to the high value of the moment of inertia of the rotating masses and, first of all, the moment of inertia of the masses of the unbalanced cargo shafts, which must be moved and accelerated to a constant working speed at a phase angle φ = 0 °, i.e. at the maximum value of the integral static moment of unbalance. It is possible to ensure that the load shafts are disconnected by switching on the electromagnetic drive of the clutch before starting the vibration exciter motors. This will reduce the value of the integral static moment to the value of the static moment of unbalance of the first cargo shaft and, thus, sharply reduce the moment of inertia of the rotating masses. However, during the acceleration of the first cargo shaft, its power connection with the second cargo shaft, which is at rest with its unbalance at rest, becomes practically impossible. This is due to the fact that the rotation speed of the first cargo shaft and the coupling coupling half-coupling connected to it at any stage of the acceleration of the cargo shaft (and, therefore, for any value of the phase angle of the unbalance of the cargo shafts) is not controlled and is a random variable. Therefore, a high probability of engaging the coupling at the relative rotation speed of its coupling halves,

превышающей допустимое значение, что неизбежно ведет к поломке как деталей сцепной муфты, так и других элементов вибровозбудителя.exceeding the permissible value, which inevitably leads to breakdown of both the details of the coupling and other vibration exciter elements.

В связи с изложенным для реализации повышенного пускового момента в период запуска и разгона пар грузовых валов с дебалансами в положении, соответствующем максимальному интегральному статическому моменту, приходится использовать электродвигатели заведомо большей номинальной мощности, чем необходимо для поддержания колебаний в установившемся режиме работы. Это увеличивает стоимость изготовления вибромодулей, ведет к существенному повышению их массы и габаритов, и, таким образом, снижает эксплуатационные качества машины.In connection with the foregoing, in order to realize an increased starting moment during the start-up and acceleration of pairs of cargo shafts with unbalances in the position corresponding to the maximum integral static moment, it is necessary to use electric motors of obviously higher rated power than is necessary to maintain oscillations in the steady-state operation mode. This increases the manufacturing cost of the vibration modules, leads to a significant increase in their mass and dimensions, and, thus, reduces the performance of the machine.

К другим недостаткам, снижающим эксплуатационные качества известного вибровозбудителя, особенно это касается крупногабаритных машин большой мощности, следует отнести размещение всех узлов вибромодулей, включая электродвигатель, в едином закрытом корпусе-трубе.Other disadvantages that reduce the operational properties of the known vibration exciter, especially for large-sized machines of high power, include the placement of all nodes of the vibration modules, including the electric motor, in a single closed casing-pipe.

Такая конструктивная схема, приемлемая для машин сравнительно малой мощности, в которых вибромодули в виде унифицированных «капсул» встраиваются в общий корпус вибровозбудителя или непосредственно в виброисточник, непригодна для машин большой мощности как по причине сложности осевой сборки вибромодулей и последующего их технического обслуживания, так и из-за отсутствия возможности ремонта вне заводских условий.Such a design scheme, acceptable for machines of relatively low power, in which vibration modules in the form of unified “capsules” are built into the common vibration exciter housing or directly in the vibration source, is unsuitable for high power machines both because of the complexity of the axial assembly of the vibration modules and their subsequent maintenance, and due to the lack of the possibility of repair outside the factory conditions.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение стоимости изготовления вибровозбудителя и улучшение его эксплуатационных качеств за счет снижения установочной мощности электродвигателей, уменьшения массогабаритных параметров вибромодулей, обеспечения их ремонтопригодности и технического обслуживания.The objective of the proposed technical solution is to reduce the manufacturing cost of the vibration exciter and improve its performance by reducing the installation capacity of electric motors, reducing the overall dimensions of the vibration modules, ensuring their maintainability and maintenance.

Поставленная задача решается тем, что в вибровозбудителе, содержащем, по крайней мере, две пары коаксиально установленных друг относительно друга в отдельных корпусах первых и вторых грузовых валов с дебалансами, электроприводом в виде электродвигателей и бесконтактными датчиками частоты и фазового угла дебалансов, считывающая головка каждого из которых соединена с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, а первый и второй грузовые валы каждой пары соединены нормально замкнутой сцепной муфтой, снабженной смонтированным в корпусе электромагнитным приводом с бесконтактным датчиком линейных перемещений, которые соединены с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, согласно техническому решению, каждый электродвигатель электропривода снабжен источником питания его низкоскоростного валоповорота, имеющим фиксированные выходные параметры, и переключающим устройством, соединенными с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, а корпуса пар первого и второго грузовых валов оборудованы горизонтальными фланцами на уровне их оси и снабжены съемными крышками отсеков нормально замкнутой сцепной муфты и указанных грузовых валов.The problem is solved in that in the vibration exciter, containing at least two pairs of coaxially mounted relative to each other in separate housings of the first and second cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalance, reading head of each which is connected to a synchronizing control system of the vibration exciter, and the first and second cargo shafts of each pair are connected by a normally closed coupler equipped with a mounted m in a housing with an electromagnetic drive with a non-contact linear displacement sensor, which are connected to a synchronizing exciter control system, according to the technical solution, each electric motor of the electric drive is equipped with a power source for its low-speed shaft rotation having fixed output parameters and a switching device connected to a synchronizing exciter control system, and the bodies of the pairs of the first and second cargo shafts are equipped with horizontal flanges at the level of si and are equipped with removable covers for compartments of a normally closed coupler and said cargo shafts.

Обеспечение каждого электродвигателя электропривода источником питания его низкоскоростного валоповорота, имеющим фиксированные выходные параметры, и переключающим устройством, соединенными с синхронизирующей системой управления вибровозбудителя, позволяет реализовать кратковременный режим вращения второго грузового вала каждой пары относительно первого грузового вала с заданной окружной скоростью, безопасной для включения нормально замкнутой сцепной муфты. Таким образом, осуществляется приведение интегрального статического момента дебалансов грузовых валов пар к нулевому или минимальному значению, что резко снижает нагрузку на электродвигатели Providing each electric motor of the electric drive with a power source for its low-speed shaft rotation, having fixed output parameters, and a switching device connected to a synchronizing vibration exciter control system, allows the short-term rotation mode of the second cargo shaft of each pair relative to the first cargo shaft with a given peripheral speed safe for switching on a normally closed coupling coupling. Thus, the integral static moment of the unbalance of the cargo shafts of the pairs is brought to zero or the minimum value, which sharply reduces the load on the electric motors

при последующем запуске и выведении вибровозбудителя на рабочий режим, повышает быстродействие синхронизирующей системы управления. Реализуется возможность использования электродвигателей, развивающих пусковой момент, меньший максимального значения интегрального статического момента дебалансов грузовых валов пар, а значит, электродвигателей меньшей номинальной мощности и меньших типоразмеров, что снижает массогабаритные параметры вибровозбудителя.during the subsequent start-up and bringing the vibration exciter to the operating mode, it increases the speed of the synchronizing control system. It is possible to use electric motors that develop a starting torque that is less than the maximum value of the integral static moment of the unbalance of the cargo shafts of the pairs, and therefore, electric motors of lower nominal power and smaller sizes, which reduces the overall dimensions of the vibration exciter.

Оборудование корпусов пар первого и второго грузовых валов горизонтальными фланцами на уровне их оси и снабжение съемными крышками отсеков нормально замкнутой сцепной муфты и указанных грузовых валов открывает доступ ко всем механизмам вибровозбудителя, существенно упрощая его техническое обслуживание и обеспечивая ремонтопригодность в полевых условиях.The equipment of the bodies of the pairs of the first and second cargo shafts with horizontal flanges at the level of their axis and the provision of removable covers for compartments of a normally closed coupler and these cargo shafts opens up access to all vibration exciter mechanisms, greatly simplifying its maintenance and ensuring maintainability in the field.

Вышеприведенные особенности предлагаемого технического решения, существенно улучшают эксплуатационные качества вибровозбудителя и снижают стоимость его изготовления.The above features of the proposed technical solution, significantly improve the operational properties of the vibration exciter and reduce the cost of its manufacture.

Сущность предлагаемого технического решения иллюстрируется примером конкретного исполнения и чертежами, где на фиг.1 показан общий вид вибромодуля вибровозбудителя - продольный разрез, на фиг.2 - выноска А на фиг.1, на фиг.3 - структурная схема синхронизирующей системы управления вибровозбудителя.The essence of the proposed technical solution is illustrated by an example of a specific design and drawings, in which Fig. 1 shows a general view of a vibration exciter vibration module - a longitudinal section, in Fig. 2 - callout A in Fig. 1, Fig. 3 is a structural diagram of a synchronizing control system of a vibration exciter.

Вибровозбудитель (фиг.1) выполнен, например, из двух конструктивно идентичных, механически независимых вибромодулей 1. Каждый вибромодуль 1 включает корпус 2, размещенные в нем коаксиально друг относительно друга первый грузовой вал 3 и выполненный полым второй грузовой вал 4, снабженный цапфами 5, 6, опертыми на подшипники 7 в корпусах 8, которые жестко соединены с корпусом 2. В цапфах 5, 6 второго грузового вала 4 смонтированы подшипники 9 первого грузового вала 3, на котором жестко, посредством The vibration exciter (Fig. 1) is made, for example, of two structurally identical, mechanically independent vibration modules 1. Each vibration module 1 includes a housing 2, a first cargo shaft 3 placed coaxially relative to each other and a second cargo shaft 4 made hollow, provided with pins 5, 6, supported by bearings 7 in the housings 8, which are rigidly connected to the housing 2. In the pins 5, 6 of the second cargo shaft 4 are mounted bearings 9 of the first cargo shaft 3, which is rigidly, by

шпонки 10, закреплен дебаланс 11. На внешней поверхности полого грузового вала 4 смонтирован дебаланс 12, закрепленный болтами 13. Первый грузовой вал 3 выполнен с консолью 14, размещенной внутри цапфы 5, и снабжен шлицевым концом 15. Первый 3 и второй 4 грузовые валы соединены нормально замкнутой, например, кулачковой, сцепной муфтой 16 (далее - сцепная муфта 16).keys 10, unbalance 11 is fixed. An unbalance 12 fixed by bolts 13 is mounted on the outer surface of the hollow cargo shaft 4. The first cargo shaft 3 is made with a console 14 located inside the pin 5 and is provided with a splined end 15. The first 3 and second 4 cargo shafts are connected normally closed, for example, cam, coupling 16 (hereinafter - coupling 16).

Полумуфта 17 сцепной муфты 16 (фиг.2) имеет втулку 18, установленную с возможностью поступательного перемещения на шлицевом конце 15 первого грузового вала 3. Полумуфта 19 сцепной муфты 16 неподвижно закреплена на шлицах 20 цапфы 5. Вращающаяся вместе с первым грузовым валом 3 втулка 18 посредством радиально-упорного подшипника 21 взаимодействует с траверсой 22. Траверса 22 смонтирована на направляющих 23 с возможностью возвратно-поступательного перемещения и поджата пружинами 24. Пружины 24 и направляющие 23 смонтированы в закрепленном к корпусу 2 торцевом упоре 25, оборудованном электромагнитами 26 с сердечниками 27, установленными с возможностью взаимодействия с траверсой 22.The coupling half 17 of the coupling coupling 16 (FIG. 2) has a sleeve 18 mounted for translational movement on the spline end 15 of the first cargo shaft 3. The coupling coupling 19 of the coupling coupling 16 is fixedly mounted on the splines 20 of the pin 5. The sleeve 18 rotating together with the first cargo shaft 3 through the angular contact bearing 21 interacts with the traverse 22. The yoke 22 is mounted on the rails 23 with the possibility of reciprocating movement and preloaded by springs 24. The springs 24 and the rails 23 are mounted in the end fixed to the housing 2 ohm abutment 25 equipped with electromagnets 26 with cores 27 mounted to engage the crosspiece 22.

Шлицевой конец 15 первого грузового вала 3 посредством муфты 28 соединен с осью диска-носителя кода бесконтактного датчика 29 частоты и фазового угла (далее - датчик 29) дебаланса 11.The splined end 15 of the first cargo shaft 3 by means of a clutch 28 is connected to the axis of the disk of the code carrier of the proximity sensor 29 of the frequency and phase angle (hereinafter, sensor 29) of the unbalance 11.

В корпусе 2 в плоскости траверсы 22 установлен с возможностью взаимодействия с ней бесконтактный, например, индуктивный, датчик линейных перемещений - БДЛП 30. Цапфа 6 второго грузового вала 4 соединена постоянной муфтой 31 (фиг.1) с валом ротора электродвигателя 32. Бесконтактный датчик 33 частоты и фазового угла (далее - датчик 33) дебаланса 12 идентичен датчику 30, а ось его диска-носителя кода соединена с валом ротора электродвигателя 32. Корпус 2 на уровне оси грузовых валов 3, 4 снабжен горизонтальными фланцами 34. К фланцам 34 In the housing 2, in the plane of the beam 22, a non-contact, for example, inductive, linear displacement transducer is installed - BDLP 30. The pin 6 of the second cargo shaft 4 is connected by a constant clutch 31 (Fig. 1) to the rotor shaft of the electric motor 32. The non-contact sensor 33 frequency and phase angle (hereinafter referred to as the sensor 33) of the unbalance 12 is identical to the sensor 30, and the axis of its code carrier disk is connected to the rotor shaft of the electric motor 32. The housing 2 is provided with horizontal flanges 34 at the level of the axis of the cargo shafts 3, 4. Toward the flanges 34

закреплена съемная крышка 35 отсека сцепной муфты 16 и съемная крышка 36 отсека грузовых валов 3, 4.the removable cover 35 of the compartment of the coupler 16 and the removable cover 36 of the compartment of the cargo shafts 3, 4 are fixed.

Синхронизирующая система управления вибровозбудителя (фиг.1, 3) содержит смонтированные в блоке 37 программный генератор 38, схему «И» 39 и две однотипные группы элементов управления вибромодулями 1, каждая из которых состоит из частотного дискриминатора 40, блока 41 управления сцепной муфтой 16 (БУСМ), соединенного силовым каналом 42 с обмотками электромагнитов 26, фазовращателей 43, 44, блока 45 автоматической подстройки фазового угла (БАПФУ), сумматора 46, пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора - ПИД-регулятора 47, тиристорного преобразователя 48 для питания электродвигателя 32, переключающего устройства 49 и источника питания 50 низкоскоростного валоповорота электродвигателя 32 (далее - ИПНВ 50), соединенного с переключающим устройством 49 силовым каналом 51.The vibration exciter control system (FIGS. 1, 3) contains a program generator 38 mounted in block 37, an “I” circuit 39, and two similar groups of vibration control units 1, each of which consists of a frequency discriminator 40, a coupling coupling control unit 41 ( BUSM), connected by a power channel 42 to the windings of electromagnets 26, phase shifters 43, 44, block 45 of the automatic phase angle adjustment (BAPFU), adder 46, proportional-integral-differential controller - PID controller 47, thyristor pre photoelectret 48 to power the electric motor 32, switching device 49 and power source 50 valopovorota low-speed motor 32 (hereinafter - IPNV 50) connected to the switching device 49 force the channel 51.

Считывающая головка датчика 29 каждого вибромодуля 1 соединена фазовым каналом 52 с фазовращателем 44. Считывающая головка датчика 33 соединена фазовым каналом 53 с БАПФУ 45 и фазовращателем 44, а частотным каналом 54 - с частотным дискриминатором 40. БДЛП 30 каждого вибромодуля 1 соединен каналом 55 с фазовращателем 44 и каналом 56 со схемой «И» 39.The reading head of the sensor 29 of each vibration module 1 is connected by a phase channel 52 to the phase shifter 44. The reading head of the sensor 33 is connected by a phase channel 53 to the BAPFU 45 and the phase shifter 44, and the frequency channel 54 is connected to the frequency discriminator 40. BDLP 30 of each vibration module 1 is connected by a channel 55 to the phase shifter 44 and channel 56 with the circuit "And" 39.

Программный генератор 38 соединен с частотным дискриминатором 40 частотным каналом 57 и каналом 58 временной задержки, с БУСМ 41 каналом 59, с фазовращателями 43 и 44 фазовым каналом 60. ИПНВ 50 сообщен с программным генератором 38 каналом 61, а переключающее устройство 49 - каналом 62.The program generator 38 is connected to the frequency discriminator 40 by the frequency channel 57 and the time delay channel 58, with the BUSM 41 channel 59, with phase shifters 43 and 44 phase channel 60. IPNV 50 communicates with the program generator 38 channel 61, and the switching device 49 channel 62.

В обесточенном состоянии сцепные муфты 16 вибромодулей 1 находятся в силовом замыкании, при котором фазовый угол φ_d дебалансов 11, 12 равен нулю, а значит, интегральный статический момент дебалансов 11, 12 каждого вибромодуля 1 имеет максимальное значение. Перед In the de-energized state, the couplers 16 of the vibration modules 1 are in a power circuit at which the phase angle φ _{d of the} unbalance 11, 12 is zero, and therefore, the integral static moment of the unbalance 11, 12 of each vibration module 1 has a maximum value. Before

включением вибровозбудителя программным генератором 38 формируются следующие сигналы:the inclusion of the exciter program generator 38 generates the following signals:

1. Сигнал №1 - выключения сцепной муфты 16;1. Signal number 1 - off the coupling 16;

2. Сигнал №2 - запуска электродвигателя 32 от ИПНВ 50;2. Signal No. 2 - starting the electric motor 32 from IPNV 50;

3. Эталонный сигнал №3 значения фазового угла φ_d=180° дебалансов 11, 12, кратный угловому шагу кулачков сцепной муфты 16;3. Reference signal No. 3 of the phase angle value φ _d = 180 ° of unbalance 11, 12, a multiple of the angular pitch of the cams of the coupling coupling 16;

4. Сигнал №4 - отключения электродвигателя 32 от ИПНВ 50.4. Signal No. 4 - shutdown of the electric motor 32 from IPNV 50.

Вибровозбудитель работает следующим образом.Vibration exciter works as follows.

Сигнал №1 подается в БУСМ 41 по каналам 59. По этому сигналу БУСМ 41 подают питание по силовым каналам 42 в обмотки электромагнитов 26 вибромодулей 1. Траверсы 22 (фиг.2) притягиваются к сердечникам 27 электромагнитов, сжимая пружины 24. Движение траверсы 22 каждого вибромодуля 1 через радиально-упорный подшипник 21 сообщается втулке 18, которая переместится влево по шлицевому концу 15 консоли 14 первого грузового вала 3 и разомкнет полумуфты 17, 19 сцепной муфты 16.The signal No. 1 is fed to the BUSM 41 through channels 59. By this signal, the BUSM 41 feeds power channels 42 to the windings of the electromagnets 26 of the vibration modules 1. Traverses 22 (FIG. 2) are attracted to the electromagnets 27, compressing the springs 24. The movement of the traverse 22 of each the vibration module 1 through the angular contact bearing 21 is communicated to the sleeve 18, which will move to the left along the splined end 15 of the console 14 of the first cargo shaft 3 and will open the coupling half 17, 19 of the coupling coupling 16.

По сигналу перемещения траверс 22 БДЛП 30 вибромодулей 1 вырабатывают сигналы, поступающие по каналам 56 в схему «И» 39 и по каналам 55 на фазовращатели 44. Схема «И» 39, срабатывающая при поступлении на нее сигналов БДЛП 30 обоих вибромодулей 1, вырабатывает импульс на программный генератор 38. По команде этого импульса программный генератор 38 подает сигнал №2 по каналам 62 в переключающие устройства 49 и затем, по истечении короткой временной задержки, по каналам 61 в ИПНВ 50. Переключающее устройство 49 каждого вибромодуля 1 переключит электродвигатель 32 с выхода тиристорного преобразователя 48 на выход ИПНВ 50, после чего последний по силовому каналу 51 подаст питание в обмотки электродвигателя 32. Фиксированные выходные параметры ИПНВ 50, согласованные с характеристиками электродвигателя 32, реализуют The signal traverse 22 BDLP 30 vibration modules 1 generate signals coming through channels 56 to the circuit "I" 39 and through channels 55 to the phase shifters 44. The "I" 39 circuit, which is triggered when signals BDLP 30 of both vibration modules 1, generates a pulse to the program generator 38. At the command of this pulse, the program generator 38 sends a signal No. 2 through channels 62 to the switching devices 49 and then, after a short time delay, through channels 61 to the IPNV 50. The switching device 49 of each vibration module 1 will switch the electric motor 32 from the output of the thyristor converter 48 to the output of the IPNV 50, after which the latter through the power channel 51 will supply power to the windings of the electric motor 32. The fixed output parameters of the IPNV 50, consistent with the characteristics of the electric motor 32, are realized

вращение его ротора и, следовательно, второго грузового вала 4 с заданной окружной скоростью кулачков полумуфты 19, безопасной для включения сцепной муфты 16.the rotation of its rotor and, therefore, the second cargo shaft 4 with a given peripheral speed of the cams of the coupling half 19, safe for engaging the coupling coupling 16.

Одновременно с включением электродвигателей 32 по команде сигналов БДЛП 30, пришедших по каналам 55, на фазовращатели 44 начнут поступать следующие сигналы:Simultaneously with the inclusion of electric motors 32 at the command of the BDLP signals 30 that arrived through channels 55, the following signals will begin to arrive at the phase shifters 44:

- сигналы нулевых значений фазовых углов φ_d.0 дебалансов 11, 12, которые формируются датчиками 29 и передаются на фазовращатели 44 каналами 52;- signals of zero values of phase angles φ _d.0 unbalances 11, 12, which are formed by sensors 29 and transmitted to phase shifters 44 by channels 52;

- сигналы текущих значений фазовых углов φ_d.т дебалансов 11, 12, которые формируются датчиками 33 и передаются на фазовращатели 44 и в БАПФУ 45 фазовыми каналами 53;- signals of the current values of the phase angles φ _{d.t of} unbalances 11, 12, which are formed by the sensors 33 and transmitted to the phase shifters 44 and to the BAFU 45 by phase channels 53;

- эталонный сигнал №3, поступающий из программного генератора 38 на фазовращатели 44 по фазовому каналу 60.- reference signal No. 3, coming from the program generator 38 to the phase shifters 44 through the phase channel 60.

На каждом фазовращателе 44 сигнал рассогласования текущего значения фазового угла φ_d.т дебалансов 11, 12 с сигналом нулевого значения фазового угла φ_d.0 сравнивается со значением эталонного сигнала №3 фазового угла φ_d=180°. При достижении равенства сигнала рассогласования значений φ_d.т и φ_d.0 значению эталонного сигнала №3 фазовращатель 44 вырабатывает командный сигнал на БУСМ 41. По командным сигналам фазовращателей 44 БУСМ 41 вибромодулей 1 обесточат обмотки электрмагнитов 26. Траверса 22 каждого вибромодуля 1 под действием импульса сжатых пружин 24 вместе с втулкой 18 и полумуфтой 17 переместится вправо по чертежу (фиг.2) по шлицевому концу 15 консоли 14 грузового вала 3. Полумуфты 17, 19 сцепной муфты 16 войдут в зацепление.On each phase shifter 44, the signal of the mismatch of the current value of the phase angle φ _{d.t of} unbalances 11, 12 with the signal of the zero value of the phase angle φ _{d.0 is} compared with the value of the reference signal No. 3 of the phase angle φ _d = 180 °. When the mismatch signal of the values of φ _d.t and φ _{d.0 is reached to the} value of the reference signal No. 3, the phase shifter 44 generates a command signal to the BUSM 41. Based on the command signals of the phase shifters 44, the BUSM 41 of the vibration modules 1 deenergize the windings of the electromagnets 26. Traverse 22 of each vibration module 1 under the action the pulse of the compressed springs 24 together with the sleeve 18 and the coupling half 17 will move to the right according to the drawing (figure 2) along the splined end 15 of the console 14 of the cargo shaft 3. The coupling halves 17, 19 of the coupling coupling 16 will mesh.

При этом в результате возврата траверс 22 в исходное положение БДЛП 30 вибромодулей 1 вырабатывают сигналы, поступающие по каналам 56 на схему «И» 39 и по каналам 55 на фазовращатели 44.In this case, as a result of the return of the traverse 22 to the initial position of the BDLP 30 of the vibration modules 1, they generate signals arriving through the channels 56 to the “I” circuit 39 and through the channels 55 to the phase shifters 44.

Фазовращатели 44 блокируют поступление сигналов с датчиков 29 и 33 по каналам 52 и 53, а также поступление эталонного сигнала №3 по фазовому каналу 60. Схема «И» 39 при поступлении сигналов с БДЛП 30 обоих вибромодулей 1 выработает импульс на программный генератор 38, который по команде этого импульса подаст сигнал №4 сначала на ИПНВ 50 по каналам 61, а затем, по истечении короткой временной задержки, на переключающие устройства 49 по каналам 62. ИПНВ 50 прекратят подачу энергии в обмотки электродвигателей 32, которые остановятся. Переключающие устройства 49 вибромодулей 1 переключат электродвигатели 32 с выходов ИПНВ 50 на выходы обесточенных тиристорных преобразователей 48.Phase shifters 44 block the receipt of signals from sensors 29 and 33 through channels 52 and 53, as well as the receipt of a reference signal No. 3 through phase channel 60. The “And” 39 circuit, when signals are received from the BDLP 30 of both vibration modules 1, will generate a pulse to the program generator 38, which upon the command of this impulse it will signal No. 4 first to IPNV 50 via channels 61, and then, after a short time delay, to switching devices 49 via channels 62. IPNV 50 will stop supplying energy to the windings of electric motors 32, which will stop. Switching devices 49 of the vibration modules 1 will switch the motors 32 from the outputs of the IPNV 50 to the outputs of the de-energized thyristor converters 48.

Одновременно с этим по команде импульса схемы «И» 39 программный генератор 38 сформирует сигналы, необходимые для последующего запуска и функционирования вибровозбудителя в рабочем режиме. Порядок запуска и рабочего функционирования вибровозбудителя полностью аналогичен прототипу.At the same time, at the command of the pulse of the “I” circuit 39, the program generator 38 will generate the signals necessary for the subsequent start-up and functioning of the vibration exciter in the operating mode. The start-up and operational functioning of the vibration exciter is completely similar to the prototype.

Так как электродвигатели 32 запускаются теперь при минимальном или нулевом интегральном статическом моменте дебалансов 11, 12 вибромодулей 1, существенно сокращается время разгона грузовых валов 3, 4 до заданной рабочей частоты, что повышает быстродействие синхронизирующей системы управления вибровозбудителя. При этом очевидно, что для привода пар грузовых валов 3, 4 могут быть использованы электродвигатели, реализующие пусковой момент, меньший максимального значения интегрального статического момента дебалансов 11, 12, т.е. электродвигатели 32 меньшей номинальной мощности и меньших типоразмеров, чем необходимы в прототипе. Это уменьшает энергопотребление, массогабаритные параметры вибровозбудителя и, таким образом, повышает его эксплуатационные качества и снижает стоимость изготовления машины.Since the electric motors 32 are now started with a minimum or zero integral static moment of unbalance 11, 12 of the vibration modules 1, the acceleration time of the cargo shafts 3, 4 to a predetermined operating frequency is significantly reduced, which increases the speed of the synchronizing control system of the vibration exciter. It is obvious that to drive the pairs of cargo shafts 3, 4, electric motors can be used that realize the starting torque less than the maximum value of the integrated static moment of unbalances 11, 12, i.e. electric motors 32 of lower rated power and smaller sizes than are necessary in the prototype. This reduces energy consumption, weight and size parameters of the vibration exciter and, thus, increases its performance and reduces the cost of manufacturing the machine.

Следует отметить, что предлагаемое техническое решение обеспечивает приведение интегрального статического момента дебалансов 11, 12 к минимальному или нулевому значению только путем использования возможностей электродвигателя 32 без обременения вибромодулей 1 какими-либо механическими системами валоповорота, усложняющими конструкцию вибромодулей 1 и снижающими их эксплуатационные качества.It should be noted that the proposed technical solution provides the reduction of the integral static moment of unbalances 11, 12 to the minimum or zero value only by using the capabilities of the electric motor 32 without burdening the vibration modules 1 with any mechanical shaft rotation systems that complicate the design of the vibration modules 1 and reduce their performance.

Реализация кратковременно используемых в рабочем цикле вибровозбудителя ИПНВ 50 с фиксированными выходными параметрами, согласованными с характеристиками электродвигателей 32, не ведет к существенному удорожанию синхронизирующей системы управления и повышению ее габаритов и массы.The implementation of the IPNV 50 vibration exciter briefly used in the duty cycle with fixed output parameters that are consistent with the characteristics of electric motors 32 does not significantly increase the cost of the synchronizing control system and increase its dimensions and weight.

Claims

A vibration exciter containing at least two pairs of coaxially mounted relative to each other in separate housings of the first and second cargo shafts with unbalances, an electric drive in the form of electric motors and proximity sensors of frequency and phase angle of unbalance, the read head of each of which is connected to a synchronizing control system of the vibration exciter and the first and second cargo shafts of each pair are connected by a normally closed coupler equipped with an electromagnetic drive mounted in the housing a non-contact linear displacement sensor that is connected to a synchronizing control system of the vibration exciter, characterized in that each electric motor of the electric drive is equipped with a power source for its low-speed shaft rotation, having fixed output parameters, and a switching device connected to a synchronizing control system of the vibration exciter, and the body of the pairs of the first and second freight shafts are equipped with horizontal flanges at the level of their axis and equipped with removable compartment covers normally closed clutch and shaft of these trucks.