SU1697901A1

SU1697901A1 - Vibration exciter

Info

Publication number: SU1697901A1
Application number: SU894667925A
Authority: SU
Inventors: Павел Федорович Дейнеко
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро По Подземному Самоходному Горному Оборудованию
Priority date: 1989-02-02
Filing date: 1989-02-02
Publication date: 1991-12-15

Abstract

Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано в устройствах дл создани бигармонических колебаний , которые примен ютс в различных технологических процессах, в частности при обогащении полезных ископаемых посредством концентрационных столов. Цель изобретени - снижение энергозатрат на привод вибровозбудител путем приведени к равенству величин энергий, отдаваемых (принимаемых) дебалансами и принимаемых (отдаваемых) упругим накопителем энергии. Вибровозбудитель содержит два вала с дебалансами, синхронно вращающихс с неравномерной скоростью в противоположных направлени х и создающих вынуждающие усилил, направленные по одной линии, но разной величины в пр мом и обратном направлени х. Это обеспечиваетс механизмом неравномерного вращени , который выполнен в виде жестко св занных с параллельными дебалансными валами некруглых зубчатых колес, взаимодействующих с цилиндрической шестерней, ось вращени которой пеопендикул рна ос м дебалансных валов. Дебалансные валы снабжены кривошипами, на которых смонтирован упругий накопитель энергии, выполненный в виде пружины раст жени , взаимодействующей с кривошипами. Не- круглость зубчатых колес выполнена такой, чтобы в каждый момент времени противодействующие моменты, деист вующие на де- балансные валы, один из которых создаемс упругим накопителем энергии, а другой - силами инерции вращающихс с неравномерной скоростью дебалансов и жестко св занных с ним элементов, были бы равны между собой. 3 ил. (Л С о ю VJ ю оThe invention relates to a vibration technique and can be used in devices for creating biharmonic vibrations, which are used in various technological processes, in particular in mineral processing with concentration tables. The purpose of the invention is to reduce the energy consumption for the drive of the vibration exciter by reducing the values of the energies given away (received) by the unbalances and received (given away) by the elastic energy storage device. The vibration exciter contains two shafts with unbalances, synchronously rotating with uneven speed in opposite directions and creating forcing amplified, directed along the same line, but different in the forward and reverse directions. This is provided by an uneven rotation mechanism, which is made in the form of non-circular gear wheels rigidly connected with parallel unbalanced shafts, interacting with a cylindrical gear, the axis of rotation of which is perpendicular to the axis of the unbalanced shafts. The unbalance shafts are provided with cranks on which an elastic energy storage device is installed, made in the form of a tension spring interacting with the cranks. The non-circularity of the gear wheels is made so that at each moment of time the counteracting moments acting on the balance shafts, one of which is created by an elastic energy storage, and the other by the inertia forces of debalans rotating at an uneven speed, would be equal to each other. 3 il. (L S o y vj y o

Description

Изобретение относитс к вибрационной технике и может быть использовано в различных устройствах дл создани бигармонических колебаний, котор.ые примен ютс в различных технологических процессах, в частности, при обогащении полезных ископаемых посредством концентрационных столов.The invention relates to a vibration technique and can be used in various devices for creating biharmonic vibrations, which are used in various technological processes, in particular, in the enrichment of mineral resources by means of concentration tables.

Цель изобретени - снижение энергозатрат на привод вибровозбудител путем приведени к равенству величин энергии,The purpose of the invention is to reduce the energy consumption for the drive of the vibration exciter by reducing the energy values

отдаваемых дебалансами и принимаемых упругим накопителем и наоборот, т е. отдаваемых упругим накопителем и принимаемых дебалансами в один и тот же момент времени.given by unbalances and accepted by elastic storage and vice versa, i.e. given by elastic storage and taken by unbalances at one and the same time.

На фиг.1 схематически изображен вибровозбудитель , общий вид; на фиг.2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг.З - узел I на фиг.2.Figure 1 shows schematically a vibration exciter, a general view; 2 is a section A-A in FIG. one; on fig.Z - node I in figure 2.

Вибровозбудитель содержит корпус 1, в котором параллельно друг другу установлены валы 2 и 3 с дебалансами 4 и 5 На нижнихThe vibration exciter comprises a housing 1, in which shafts 2 and 3 are installed parallel to each other with unbalances 4 and 5

концах валов 2 и 3 закреплены с соблюдением симметрии одинаковые некруглые зубчатые колеса 6 и 7, зубчатый венец кото- 0ых( образован эквидистантами к кривой, построенной на мгновенных радиусах, полученных по формуле: tthe ends of the shafts 2 and 3 are fixed with the symmetry of the same non-circular gears 6 and 7, the crown of which is cogged (equidistant to the curve, built on the instantaneous radii, obtained by the formula:

п 2tgfn 2tgf

где t - шаг зацеплени цилиндрической ше- Нтерни 8 на делительной линии (на фиг.З делительна лини изображена штрих-пун- кЬ ирчой линией), а О) - угол зуба, т.е. угол, образованный лучами, проход щими через бсь вращени колеса и серединами впадин (или вершин зубьев), образующих зу& (впа- Дину зуба).where t is the pitch of the engagement of the cylindrical she-Nterni 8 on the dividing line (in FIG. 3, the dividing line is shown as a dashed line by the other), and O) is the angle of the tooth, i.e. the angle formed by the rays passing through the wheels rotating and the midpoints of the depressions (or the tips of the teeth) forming the teeth & (vpina dinu teeth).

Валы 2 и 3 смонтированы в корпусе 1 на Подшипниках 9 качени , как и приводной 10, несущий шестерню 8 и установленный на подшипниках 11 качени . На валах 2 И 3 закреплены кривошипы, которые в частном случае могут быть выполнены в виде эксцентриков 12, на которых посредством подшипников 13 установлены обоймы 14, с которыми св зан упругий накопитель энергии , выполненной в виде пружины 15 раст - хени , при этом центры кривошипов 12 расположены под углом 90° к дебалансам 4 Ц 5 таким образом, чтобы при снижении угловой скорости валов 2 и 3 пружина 15, раст гива сь, накапливала энергию, обеспечива торможение дебалансов, и наоборот при повышении угловой скорости валов 2 и 3 пружина 15, сжима сь, отдавала бы балансом 4 и 5 накопленную энергию, разгон их до максимальной угловой скорости . Вибровозбудитель приводитс во вращение посредством шкива 16, св занного ременной передачей с двигателем (передача и двигатель на чертежах не показаны).The shafts 2 and 3 are mounted in the housing 1 on the rolling bearings 9, as well as the drive 10, carrying the gear 8 and mounted on the rolling bearings 11. On shafts 2 and 3, cranks are fixed, which in the particular case can be made in the form of eccentrics 12, on which clamps 14 are mounted by means of bearings 13, with which an elastic energy storage device made in the form of a 15th stretch spring is attached, while the centers of the cranks 12 are located at an angle of 90 ° to the unbalances 4 C 5 so that when the angular velocity of the shafts 2 and 3 decreases, the spring 15, expands, accumulates energy, brakes the unbalances, and vice versa when the angular velocity of the shafts 2 and 3 increases, squeezing, giving la to balance 4 and 5, the accumulated energy of their acceleration to a maximum angular velocity. The vibration exciter is driven into rotation by means of a pulley 16 associated with a belt drive with an engine (the transmission and the engine are not shown in the drawings).

В качестве упругих накопителей энергии могут быть использованы пружины сжати , резина, пневматический упругий элемент и другое.As elastic energy storage devices, compression springs, rubber, a pneumatic elastic element and others can be used.

Пружина 15 раст жени , а также и любой другой упругий накопитель энергии в любом положении валов 2 и 3 создает крут щий момент, действующий на каждый вал, величина которого определ етс плечом , завис щим от радиуса кривошипа 12, его положени относительно соответствующего вала и силой пружины.The tension spring 15, as well as any other elastic energy storage device in any position of the shafts 2 and 3, creates a torque acting on each shaft, the magnitude of which is determined by the arm depending on the radius of the crank 12, its position relative to the corresponding shaft and force springs.

Вибровозбудитель работает следующим образом.Vibro works as follows.

При вращении приводного вала 10 за счет взаимодействи цилиндрической шестерни 8 с зубчатыми колесами б и 7 последние также вращаютс в противоположных направлени х, а валы 2 и 3 передают эти вращени дебалансам 4 и 5. При вращении дебалансы 4 и 5 развивают вынуждающиеWhen the drive shaft 10 rotates due to the interaction of the cylindrical gear 8 with the gears b and 7, the latter also rotate in opposite directions, and the shafts 2 and 3 transfer these rotations to unbalances 4 and 5. During rotation, the unbalances 4 and 5 develop

усили , которые, складыва сь, создают направленные знакопеременные силы, действующие по линии, перпендикул рной к плоскости чертежа, если рассматривать изображение вибровозбудител на фиг.1.forces that, folding, create directional alternating forces acting along a line perpendicular to the plane of the drawing, if we consider the image of the vibration exciter in FIG.

0 При этом в положении, изображенном на чертежах, зубчатые колеса б и 7 взаимодействуют с шестерней 8 зубь ми, наиболее удаленными от их осей вращени , а поэтому их мгновенна скорость вращени наимень5 ша , а дебалансы создают минимальное по величине вынуждающее усилие, направленное от наблюдател . В этом положении пружина 15 имеет наибольшую деформацию, а следовательно, и силу, но создаваемый ею0 At the same time, in the position shown in the drawings, the gears b and 7 interact with the gear 8, the teeth furthest from their axes of rotation, and therefore their instantaneous speed of rotation is the smallest, and the unbalances create the smallest forcing force directed from the observer . In this position, the spring 15 has the greatest deformation and, consequently, the force, but it creates

0 вращающий момент на валы 2 и 3 равен нулю из-за того, что радиусы кривошипов 12 расположены в плоскости чертежа. При дальнейшем вращении вала 10 шестерн начинает взаимодействовать с зубь ми,0 torque on the shafts 2 and 3 is zero due to the fact that the radii of the cranks 12 are located in the plane of the drawing. With further rotation of the shaft 10 gear begins to interact with the teeth,

5 мгновенный радиус которых все врем уменьшаетс . Это приводит к ускорению движени дебалансов, при этом они получают ускорение в основном от силы сжимающейс пружины, котора из-за поворота5, the instantaneous radius of which is reduced all the time. This leads to acceleration of the motion of the unbalance, while they receive acceleration mainly from the force of the compressing spring, which, due to rotation

0 кривошипов 12 создает крут щий момент на валах 2 и 3, равный по величине моменту от сил инерции вращающихс с ускорением дебалансов и других деталей, жестко св занных с ними, При повороте дебалансного0 cranks 12 creates a torque on shafts 2 and 3, equal in magnitude to the moment of inertia forces rotating with acceleration of the debalance and other parts rigidly connected with them. When you turn the unbalance

5 вала на 180° его мгновенна скорость вращени будет максимальна , и дебалансы 4 и 5 будут давать вынуждающую силу, направленную на наблюдател , большую во столько раз, во сколько мгновенный радиус5 shaft at 180 °, its instantaneous speed of rotation will be maximum, and unbalances 4 and 5 will give a compelling force directed at the observer, which will be as many times as the instant radius

0 плоскозубчатого колеса в точке взаимодействи с шестерней 8 меньше мгновенного радиуса в положении, изображенном на фиг.1. Благодар этому вибровозбудитель будет создавать колебани , при которых си5 ла при пр мом ходе будет меньше силы при обратном ходе, а следовательно, будут и различные скорости перемещени рабочего органа машины, приводимого вибровозбудителем . При этом благодар равенствудей0 ствующего от дебаланса махового момента и противодействующего ему момента от пружины двигатель будет расходовать энергию только на трение в опорах вибровозбудител и на преодоление сопротивлени в0 of the flat gear at the point of interaction with gear 8 is less than the instantaneous radius in the position shown in FIG. Due to this, the exciter will create oscillations in which the power during the forward course will have less power during the reverse stroke, and consequently, there will be different speeds of movement of the machine tool driven by the exciter. At the same time, thanks to the flywheel moment equal to the unbalance and the opposing moment from the spring, the engine will spend energy only on friction in the supports of the vibration exciter and on overcoming the resistance in

5 технологическом процессе, который обеспечиваетс виброзозбудителем, что снижает потребление энергии по сравнению с вибровозбудителем, двигатель которого работает периодически то в пусковом режиме, то в тормозном.5 process, which is provided by a vibration exciter, which reduces energy consumption compared with a vibration exciter, the engine of which operates periodically in the starting mode, then in the brake mode.

Claims

Vibro-exciter comprising a housing, a drive shaft and two parallel unbalanced shafts arranged in parallel, a mechanism for uneven rotation of the unbalanced shafts, made in the form of a cylindrical gear mounted on the drive shaft, mounted on the unbalance shafts with the possibility of gearing with it. on unbalance shafts of cranks, and an elastic storage ring that binds them, characterized in that, in order to reduce energy consumption, the elastic storage ring is designed as a spring Gears are made non-circular, the central angle of each subsequent tooth is chosen from the condition fa b + 2ct2r (1 -CQSg) + Fi rsln "

i n2 Z2

where en is the central angle of the previous tooth, glad;

Р С - stiffness of the elastic accumulator

energy;

0

five

0

Р - force of elastic energy storage N.

F - deformation, corresponding to the force P, the elastic energy storage, m;

g - radius of cranks, m;

a - the angle of rotation of the unbalance shafts from any point of reference equal to the sum of the angles a 1 + «2+., + O), red;

FI - initial deformation of the elastic energy storage, m;

I is the moment of inertia of the unbalances relative to their axis of rotation, kg-m;

n is the average rotational speed of the unbalance, rev / s;

Z is the number of teeth of the flat gear wheels,

a ri is the instantaneous radius of the gear, determined from the formula t

n

2tgf

where t is the engagement step, m

z з

I

BUT

T

figl

T

BUT

Aa

h

hhhhhhh hh

figure 2.

/