SU1513174A1 - Вибровозбудитель инерционного движител - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к машиностроению и позвол ет улучшить управл емость, уменьшить габариты и повысить надежность вибровозбудителей, используемых в инерционных движител х дл  направленного перемещени  различных объектов за счет относительных колебаний дебалансов (Д) 2 и 3 и корпуса 1, на который действуют силы сопротивлени  внешней среды. Каждый Д 2 и 3 механически независимо соединен соответственно с одним из однотипных электродвигателей 7 и 8, которые св заны с источником 9 электроэнергии и между собой электрической св зью формировател  10 синхронно-импульсных токов переменного направлени . При этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цеп ми к формирователю 10 токов встречно и последовательно. С корпусом 1 жестко св зан узел 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращени  Д 2 и 3. С формирователем 10 токов посредством выключател  13 св зан дроссель 12, служащий дл  повышени  устойчивости работы вибровозбудител  при пуске. При работе вибровозбудител  формирование синхронно-импульсных токов переменного направлени  осуществл етс  поочередной разр дкой через силовые цепи электродвигателей 7 и 8 емкостных накопителей 16 и 17 энергии ускорени  и замедлени  вращени  Д 2 и 3 по сигналу датчиков 20 и 21 положени  Д 2. Вращение Д 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на вибровозбудитель в противоположных направлени х. Это в свою очередь позвол ет перемещатьс  объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трени  об окружающую среду. Использование электрической св зи Д 2 и 3 с источником 9 электроэнергии без применени  громоздких рычажных и т говых узлов, имеющихс  в прототипе, обеспечивает компактность вибровозбудител , повышение его безотказности, долговечности и управл емости. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

S

(Л

СП

и 3 корпуса 1, на который действуют силы сопротивлени  внешней среды. Каждый Д 2 и 3 механически независимо соединен соответственно с одним из однотипных электродвигателей 7 и 8, которые св заны с источником 9 электроэнергии и между собой электрической св зью формировател  10 синхронно-импульсных токов переменного направлени . При этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цеп ми к формирователю 10 токов встречно и последовательно. С корпусом 1 жестко св зан узел 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращени  Д 2 и 3. С формирователем 10 токов посредством выключател  13 св зан дроссель 12, служащий дл  повыщени  устойчивости работы вибровозбудител  при пуске. При работе вибровозбудител  формирование синхронно-импульсных токов переменного направлени  осуществл етс  поочередной разр дкой через силовые цепи электродвигателей 7 и 8 емкостных накопителей 16 и 17 энергии ускорени  и за медлени  вращени  Д 2 и 3 по сигналу датчиков 20 и 21 положени  Д 2. Вращение Д 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на вибровозбудитель в противоположных направлени х. Это в свою очередь позвол ет перемещатьс  объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трени  об окружающую среду. Использование электрической св зи Д 2 и 3 с источником 9 электроэнергии без применени  громоздких рычажных и т говых узлов , имеющихс  в прототипе, обеспечивает компактность вибровозбудител , повыщение его безотказности, долговечности и управл емости . 1 3. п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относитс  k мащинострое- нию, а именно к вибровозбудител м, используемым в инерционных движител х дл  направленного перемещени  различных объектов за счет относительных колебаний дебалан-сов и корпуса, на который действуют силы сопротивлени  внещней среды.

Целью изобретени   вл етс  улучшение управл емости, у леньщение габаритов и повышение надежности устройства, устойчивости стартовой раскачки и синхронизации антифазного вращени  дебалансов.

На фиг. 1 представлен предлагаемый вибровозбудитель, осевой разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - электрическа  схема предлагаемого вибровозбудител ; на фиг. 4 - эквивалентна  электрическа  схема подключени  электродвигателей дебалансов при их встречном вращении; на фиг. 5 - то же, при их вращении в одну сторону; на фиг. 6 - циклограмма изменени ,во времени t инерционного усили  F, возбуждаемого узлом стартовой раскачки, энергии Е и Е емкостных накопителей ускорени  и замедлени  вращени  дебалансов и угловой скорости 10Д последних в процессе работы предлагаемого вибровозбудител .

Вибровозбудитель содержит круглый корпус 1 с двум  одинаковыми дебалансами 2 и 3, закрепленными на валах 4 и 5 соответственно, установленными в корпусе 1 на подшипниковых опорах 6. Каждый де- баланс 2 и 3 механически независимо соединен соосно своим валом 4 и 5 соответственно с одним из источников механической энергии в виде однотипных элек0

5

тродвигателей 7 и 8, имеющих одинаковые электромеханические характеристики. Электродвигатели 7 и 8 подключены к источнику 9 электрической энергии, причем де- балансы 2 и 3 св заны с источником 9 и между собой с возможностью синхронного вращени  в противоположных направлени х с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1. Св зь дебалансов 2 и 3 между собой и с источником 9 выполнена электрической в виде формировател  10 синхронно-импульсных токов переменного направлени , при этом электродвигатели 7 и 8 подключены своими силовыми цеп ми к формирователю 10 токов встречно и пос0 ледовательно. Вибровозбудитель снабжен также жестко св занным с корпусом 1 узлом 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты вращени  дебалансов 2 и 3, а также дросселем 12, св занным с формиг рвателем 10 токов посредством выключател  13, при этом индуктивность дроссел  12 по крайней мере на пор док больше суммарной индуктивности силовой цепи электродвигателей 7 и 8.

Формирователь 10 синхронно-импульсных

0 токов (фиг. 3) состоит из подключенного своим силовым входом к источнику 9 электрической энергии полупроводникового регул тора 14 тока электродвигателей 7 и 8, на управл ющие входы которого подключен задающий регул тор 15 .и введена обрат5 на  св зь по частоте от узла 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты.

Силовой выход регул тора 14 питает параллельно св занные по входам емкостный

накопитель 16 ускорени  вращени  и емкостный накопитель 17 замедлени  вращени  дебалансов 2 и 3. Выходы накопителей 16 и 17 соответственно через электронные коммутаторы 18 и 19 (уско- рени  и замедлени ) объединены и подсоединены к силовому входу электродвигателей 7 и 8.

Дл  управлени  чередованием включени  коммутатора 18 ускорени  или коммутатора 19 замедлени  вращени  дебалансов 2 и 3 с требуемым дл  этого положением самих дебалансов 2 и 3 на диаметрально противоположных концах окружности обода дебаланса 2 установлены два без- контактных датчика 20 и 21, один из которых (датчик 20) соединен с коммутатором 18 ускорени , а второй (датчик 21) соединен с коммутатором 19 замедлени .

Узел 11 стартовой раскачки и стаби- лизации частоты в данном устройстве по конструкции  вл етс  центробежным деба- лансным возбудителем и построен по схеме регулируемого электропривода с обратной св зью по частоте. Он содержит дебаланс- ный узел 22, кинематически св занный с электродвигателем 23, тахогенератор 24, полупроводниковый регул тор 25 и задатчик 26 частоты. Дл  подачи и отключени  питани  в цепи источника 9 установлен выключатель 27.

Включение вибровозбудител  в работу осуществл ют после установки его на объект (условно не показано) замыканием выключател  27 питани  и подключением дроссел  12 выключателем 13. В начальной стадии запуска вибровозбудител  задатчи- ком 26 частоты осуществл ют постепенное увеличение частоты узла 11 стартовой раскачки и стабилизации. В результате раскачки корпус 1 начинает совершать колебани  с круговой амплитудой, которые передаютс  через подшипниковые опоры 6 на дебалансы 2 и 3, заставл   их вращатьс  в направлении, задаваемым узлом II, со скоростьюси вращени  дебалансного узла 22. Однако наличие последовательного соединени  электродвигателей 7 и 8 со встречным включением исключает однонаправленное вращение дебалансов 2 и 3 (эквивалентные электрические схемы фиг. 4 и 5), так как при вращении электродвигателей 7 и 8 в противоположные стороны (фиг. 4) при одинаковой скорости вращени  результирующа  электродвижуща  сила (Е/ + Eg) в силовой цепи будет равна нулю а при вращении в одну сторону результирующа  ЭДС будет равна удвоенной электродвижущей силе одного двигател  (В -f- Е8 2 Е;) и вызовет дополнительный ток I в цепи электродвигателей 7 и 8, который будет создавать момент сопротивлени  вращению электродвигателей 7 и 8 в одну сто

лр

рону (I ), где электрическое

i)tU

5

0

0 5

0

5

5

0

сопротииление  корной цепи электродвигателей 7 и 8.

Таким образом, наличие последовательного соединени  электродвигателей 7 и 8 с встречным включением предопредел ет однозначность противофазной раскачки дебалансов 2 и 3, задаваемой узлом 11 стартовой раскачки и стабилизации частоты,

и исключает необходимость применени  дл  этих целей сложных кинематических узлов, имеющихс  в известном вибровозбудителе. Дл  возбуждени  необходимой амплитуды т говой силы после установки задат- чиком 26 стабильной частоты узла 11 стартовой раскачки осуществл ют вк-лючение в работу электродвигателей 7 и 8. При этом стабилизаци  частоты узла И стартовой раскачки обеспечиваетс  наличием отрицательной обратной св зи по частоте от тахогенератора 24 на вход полупроводни- ко-вого регул тора 25.

Ввод в работу электродвигателей 7 и 8 начинаетс  с подготовки к импульсному синхронному режиму работы коммутаторов 18 и 19, управл ющие синхроимпульсы на которые начинают поступать от бесконтактных датчиков 20 и 21 в процессе вращени  дебалансов 2 и 3, увеличением от нул  задающим регул тором 15 напр жени  зар да емкостных накопителей 16 и 17. Разр д емкостных накопителей 16 и 17 на электродвигатели 7 и 8 происходит поочередно в моменты прохождени  дебалансом 2 зон чувствительности датчиков 20 и 21, при этом при разр де емкостного накопител  16 происходит ускорение вращени  электродвигателей 7 и 8 от начальной скорости ш„ до конечной скорости WK (фиг. 6) и замедление вращени  от скорости w до скорости Л)„ при разр де на электродвигатели 7 и 8 емкостного накопител  17. В целом максимальный уровень выдел емой энергии Е, ускорени  (Еу С,), где Су и и - соответственно емкость и напр жение накопител  16, и энерги  ЕЗ замедлени  (Ез ), где Сз и U - соответственно емкость и напр жение накопител  17, установлен таким образом, что дебалансы 2 и 3, име  за один оборот ускорение и замедление вращени , совершают свой полный оборот за врем  Т, равное времени одного полного оборота дебалансного узла 22. В этом случае электродвигатели 7 и 8 практически полностью получают энергию емкостных накопителей 16 и 17, так как индуктивное сопротивление дроссел  12 на пор док больше индуктивного сопротивлени   корной цепи электродвигателей 7 и 8.

7

При устойчивой работе вибрЪвозбудител  дроссель 12 можно отключить выключателем 13. Вращение дебалансов 2 и 3 с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса 1 обеспечивает разную величину амплитуды инерционных усилий, действующих на устройство в противоположных направлени х. Это, в свою очередь, обеспечивает эффективную работу предлагаемого вибровозбудител  при его использовании в инерционных движител х , позвол   перемещатьс  объекту с таким вибровозбудителем даже в изотропном поле сил трени  об окружающую среду.

Дл  изменени  амплитуды т говой силы необходимо изменить энергию, запасаемую емкостными накопител ми 16 и 17, что обеспечиваетс  без остановки устройства изменением положени  задающего регул тора 15. Описанное выполнение устройства позвол ет без изменени  кинематических цепей обеспечивать в процессе работы устройства гибкое регулирование частоты и амплитуды т гового усили . Высока  степень жесткости устройства, отсутствие рычажных и т говых кинематических узлов, имеющихс  в известном вибровозбудителе, благопри тно вли ют на повыщение безотказности и долговечности устройства.

Простота конструкции и компактность устройства обеспечиваютс  за счет применени  электрических систем регулировани  и управлени . Это позвол ет значительно повысить частоту, возбуждаемую устройством , и обеспечить защиту устройства от разрушени .

гз

8

Claims (2)

1.Вибровозбудитель инерционного движител , содержащий корпус с двум  одй- наковыми дебалансами, соединенными с источником механической энергии в виде электродвигател , подключенного к источнику электрической энергии, причем де- балансы св заны с источником энергии и между собой с возможностью синхронного

вращени  в противоположных направлени х с переменной скоростью в зависимости от угла их поворота относительно корпуса, отличающийс  тем, что, с целью улучще- ни  управл емости, уменьшени  габаритов и повышени  надежности, он дополнительно

снабжен жестко св занным с корпусом узлом стартовой раскачки и стабилизации частоты вращени  дебалансов и еще одним однотипным электродвигателем, каждый де- баланс механически независимо соединен с

одним из электродвигателей, св зь дебалансов между собой и с источником энергии выполнена электрической в виде формировател  синхронно-импульсных токов переменного направлени , при этом электродвигатели подключены к формирователю

токов встречно и последовательно.

2.Вибровозбудитель по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  устойчивости стартовой раскачки и синхронизации антифазного вращени  дебалансов, он дополнительно снабжен дросселем, св за нным с формирователем токов посредством дополнительно установленного выключател , при этом индуктивность дроссел  по крайней мере на пор док больше суммарной индуктивности силовой цепи электродвигателей .

(Og

CPU г. 2

Фиг.

OJ

Фид.5

фиг. 6