SU850230A1

SU850230A1 - Vibrator

Info

Publication number: SU850230A1
Application number: SU792854924A
Authority: SU
Inventors: Иосиф Андреевич Потапенко; Филипп Михайлович Канарев; Борис Владимирович Туровский; Евгений Иванович Трубилин
Original assignee: Кубанский Ордена Трудового Красногознамени Сельскохозяйственный Институт
Priority date: 1979-12-17
Filing date: 1979-12-17
Publication date: 1981-07-30

Description

Изобретение относитс к вибрацион ной технике и может быть использован дл возбуждени рабочих органов почв обрабатывающих машии а также дл ин тенсификации различны;: технологических процессов. Известен пневматический шариковый вибратор, состо щий из обоймы с внут ренней беговой дорожкой и шарика Однако в зтом вибраторе ограничена амплитуда колебаний. : Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс вибратор, содержаиций металлическую кольцевую обойму с плоскими кр1лвками , в которой наход тс шарик и источник сжатого воздуха 2 j. Однако в известном вибраторе невозможна регулировка амплитуды колебаний в сторону увеличени , что ограничивает его возможности. Цель изобретени - расширение функцио1гапьных возможностей и повышение эффективности вибратора за счет оперативного изменени амплитуды возбуждаемых колебаний. Поставленна цель достигаетс тем, что в устройствовведен посто нный электромагнит и источник посто нного высоковольтного напр жени , подключенный к обойме, расположенной меж ду полюсами электромагнита, причем крьпки обоймы выполнены из электроизол ционного материала. .На фиг. I изображен вибратор, вид сверху; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - вариант регулировани возбуждаемых колебаний в сторо ну уменьшени ; на фиг. 4 - то же, в сторону увеличени . Вибратор состоит из кольцевой обоймы I, по внутренней дорожке кото- рой перемещаетс стальной шарик 2 под воздействием потока воздуха (газа ) , выход щего по каналу 3 входного патрубка 4. Обойма I соединена с волноводом 5, служащим дл передачи колебаний от обоймы к металлококструкции рабочего органа почвообрабатывающей машины или технологического аппарата 6. Дл исключени возможног выпадани шарика в процессе работы обойма I с двух сторон закрываетс крышками 7, выполненными из текстоли та, гетинакса или другого изол ционг кого материала. С двух сторон от плоскости обоймы размещен электромагнит 8, подключенный к регулируемому источнику 9 посто нноготока и служащий Дл создани магнитного пол , перпендикул рного плоскости обоймы (или плоскости, в которой вращаетс шарик). Обойма подключает с через волновод к источнику высоковольтного напр жени (например к минусовому полюсу), создаваемого вы соковольтным выпр мителем 10, а воз душной магистралью соединена с исто ником 11 сжатого воздуха. Вибратор работает следующим обра зом . При подключении источника 11 сж того воздуха i к входному патрубку 4. сжатый воздух ао каналу 3 (по касательной) поступает во внутреннюю полость обоймы и приводит во вращение стальной шарик 2, доторый примерно через 3-5 с начинаэт вращатьс со скоростыо соизмеримой со скоростью истечени: воздуха из канала 310 м/с), и за счет центро бежных сил инерции в обойме } воз- никают колебани (вибрации), которые при помощи волновода 5 передают с на рабочий орган почвсобрабатывающей машины или металлрконструкт и технологического аппарата 6. Величи на центробежных сил инерции определ етс из следующего- соотношени FU, где F, - величина центробежной сил «5 m - масса шарика, кг; V - линейна скорость вращени , м/с; R - радиус обоймы, м. Как видно из приведенной формулы центробежную силу практически невоз можно измен ть в сторону увеличени так как критическа скорость истечени воздуха не может быть больше 310 м/с дл обычных сопл (и 1200 м 1д расшир ющихс ). Измен ть центр бежную силу в сторону уменьшени можно расходом воздуха (следователь но, будет -уменьшатьс скорость вращени ), однако имеютс технические трудности при необходимости оперативного уменьшени скорости, а следовательно , и амплитуды колебаний.Кроме того, при этом не удаетс сохран ть частоту возбуждаемых колебаний в заданных интервалах. При включении регулируемого источника 9 посто нного тока и высоковольтного выпр мител 10 можно в широких пределах измен ть величину центробежной силы как в сторону ее увеличени , так и в сторону уменьшени при сохранении неизменной частоты возбуждаемых колебаний за счет того, что при движении зар женного материального тела (шарика) в магнитном поле, перпендикул рном направлению движени на шарик, действует сила Лоренца, котора совпадает по направлению с центробежной и определ етс из следующего соотношени eV,, где Гд - сила Лоренца; 8 - зар д шарика; V - скорость движгени шарика; магнитна посто нна среды, в которой двигаетс шарик; Н - напр женность магнитного пол . При этом выбором направлени магнитного силового пол и зар да шарика сила Лоренца может быть направлена в ту же сторону, что и центробежна сила, а может быть направлена в сторону, противоположную центробежной . В первом случае сила Лоренца и центробежна суммируютс , что Приводит к увеличению амплитуДы колебаний без изменени частоты, так как сила Лоренца измен ет только направление скорости движени шарика, не измен самой величины этой скорости. Во втором случае сила Лоренца уменьшает центробежную силу, что. приводит к уменьшению общей силы действующей на шарик, а следовательно, и амплитуды колебаний. Направление магнитного пол и его величину можно измен ть, мен направление и величину посто нного тока в обмотке электромагнита, а зар д шарика-мен знак и величину высокого напр жени на обойме, с которой контактирует шарик. На фиг. 3 стрелкой указан путь движени шарика, а крестиками-выбран-. нов направление магнитных силовых линий (от нас). Согласно правилу Лоренца дл определени силы действи магнитного пол на шарик (в данном случае,он зар жен отрицательно, так как подсоединен к отрицательному полюсу источника высоковольтного выпр мител ) помещаем левую руку так, чтобы магнитные силовые линии входили в ладонь,отогчутые четьфе пальца локаэьтали путь движени тока (раз зар д отрицателен, то путь тока будет противоположен направлению дви жени шарика), тогда отогнутый большой палец и будет показьшать направление действи силы Лоренца. Таким образом, измен величину напр женности магнитного пол (или величину . зар да шарика) можно уменьшить центр бежную силу, а следовательно, и амгшитуду возбуждаемых колебаний до лю бого требуемого значени . Увеличение амплитуды возбуждаемых колебаний (фиг. 4) достигаетс изменением направлени магнитных силовых линий (они идут к нам и показаны точками) и сила Лоренца в данном случае всег да совпадает с центробежной силой. Увеличива напр женность магнитного пол или напр жение источника питани , можно увеличивать центробежную силу, действующую со стороны шарика на обоймууТак как центробежна сила и сила Лоренца суммируютс . Таким образом, предлагаемое изобретение позвол ет оперативно (измене нием величины тока в электромагните кли величины электрического напр жени на обойме) в широких пределах из мен ть амплитуду возбуждаемых коле-, баний, что позвол ет существенно рас ширить диапазон практического использовани вибратораi В частности, вибратор можно примен ть дл возбуждени колебаний в металлоконструкци х корпусов судов, дл целей дегазации жидкого металла и т.д. Простота конструкции и высока надежность в работе позвол ют использовать вибратор во многих отрасл х народного хоз йства.Формула изобретени Вибратор, содержащий металлическую кольцевую обойму, с плоскими крьшками, в которой наход тс шарик и источ1|ик сжатого воздуха, о т личающийс тем, что, с целью расширени функциональных возможностей и повьш1ени эффективности вибратора за счет оперативного изменени амплитуды возбуждаемых колебаний , в него введен посто нный электромагнит и источник посто нного высоковольтного напр жени , подключенный к обойме, расположенной между полюсами электромагнита, при этом крьш1ки обоймы выполнены из электроизол ционного материала. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство GCCP № 480898, кл. В 06 В 1/02, 1973. 2.Патент Франции № 1587902, кл. В 06 В 1/02, 1972.The invention relates to a vibration technique and can be used to excite the working bodies of the soil of a processing machine as well as to intensify various processes:. A pneumatic ball vibrator is known, consisting of a cage with an internal treadmill and a ball. However, the amplitude of oscillations is limited in this vibrator. : The closest in technical essence to the present invention is a vibrator, containing a metal ring holder with flat plates, in which there are a ball and a source of compressed air 2 j. However, in the known vibrator it is impossible to adjust the amplitude of oscillations upwards, which limits its capabilities. The purpose of the invention is to expand the functional capabilities and increase the efficiency of the vibrator due to the rapid change in the amplitude of the excited oscillations. The goal is achieved by the fact that a permanent electromagnet and a constant high voltage source connected to a holder located between the electromagnet poles are inserted into the device, the clamps being made of an electrically insulating material. .In FIG. I depicts a vibrator, top view; in fig. 2 - the same, side view; in fig. 3 - the option of regulating the excited oscillations in the direction of decrease; in fig. 4 - the same, in the direction of increasing. The vibrator consists of an annular cage I, along the internal track of which the steel ball 2 moves under the influence of the air (gas) flow leaving the channel 3 of the inlet 4. The cage I is connected to the waveguide 5, which serves to transmit oscillations from the cage to the metalwork of the worker organ of the tillage machine or technological apparatus 6. To eliminate the possibility of a ball falling out during operation, the sleeve I is closed on both sides by covers 7 made of textile material, getinax or other insulation material . An electromagnet 8 located on two sides of the plane of the cage is connected to an adjustable constant-current source 9 and serves to create a magnetic field perpendicular to the plane of the cage (or the plane in which the ball rotates). The yoke connects with a waveguide to a high voltage source (for example, a minus pole) created by a high voltage rectifier 10, and an air line is connected to the source 11 of compressed air. The vibrator works as follows. When a source 11 of compressed air i is connected to the inlet nozzle 4. compressed air ao channel 3 (tangentially) enters the internal cavity of the cage and causes the steel ball 2 to rotate, which after about 3-5 seconds begins to rotate at a speed comparable to the flow rate : Air from the channel 310 m / s), and due to the centrifugal inertia forces in the cage} oscillations arise (vibrations), which by means of the waveguide 5 transmit from the working body of the soil-working machine or the metal structure and the technological apparatus 6. the inertial obection forces are determined from the following ratio FU, where F, is the magnitude of the centrifugal force "5 m is the mass of a ball, kg; V is the linear speed of rotation, m / s; R is the cage radius, m. As can be seen from the above formula, the centrifugal force is almost impossible to change upwards since the critical velocity of the air outflow cannot exceed 310 m / s for conventional nozzles (and 1200 m 1d expanding). It is possible to change the center of the beating force in the direction of decreasing the air flow (consequently, the rotational speed will decrease), however, there are technical difficulties if it is necessary to quickly reduce the speed and, therefore, the amplitude of oscillations. Moreover, the frequency of the excited fluctuations in the set intervals. When a regulated constant current source 9 and a high voltage rectifier 10 are turned on, the magnitude of the centrifugal force can be varied both in the direction of its increase and in the direction of decrease while maintaining the frequency of the excited oscillations due to the fact that during movement of the charged material body (ball) in a magnetic field perpendicular to the direction of motion, the ball is affected by the Lorentz force, which coincides in direction with the centrifugal one and is determined from the following relation eV, where Gd is the Lorentz force; 8 - ball charge; V - ball motion speed; magnetic constant of the medium in which the ball moves; H - magnetic field strength. In this case, by choosing the direction of the magnetic force field and the charge of the ball, the Lorentz force can be directed in the same direction as the centrifugal force, and can be directed in the direction opposite to the centrifugal one. In the first case, the Lorentz force and the centrifugal force are summed up, which leads to an increase in the amplitude of oscillations without changing the frequency, since the Lorentz force changes only the direction of the speed of the ball, without changing the very magnitude of this speed. In the second case, the Lorentz force reduces the centrifugal force, that. leads to a decrease in the total force acting on the ball, and hence the amplitude of oscillation. The direction of the magnetic field and its magnitude can be changed, the direction and magnitude of the direct current in the electromagnet winding can be changed, and the charge of the ball changes the sign and value of the high voltage on the holder with which the ball contacts. FIG. 3, the arrow indicates the movement of the ball, and the crosses are selected-. new direction of magnetic field lines (from us). According to the Lorentz rule, to determine the strength of the magnetic field on the ball (in this case, it is negatively charged, because it is connected to the negative pole of the high-voltage rectifier source) we place the left hand so that the magnetic lines of force fit into the palm, otpuchyutye motion of the current (once the charge is negative, the path of the current will be opposite to the direction of movement of the ball), then the bent thumb will show the direction of the Lorentz force. Thus, by changing the magnitude of the magnetic field strength (or the magnitude of the ball charge), it is possible to reduce the center force and, therefore, the amplitude of the excited oscillations to any desired value. An increase in the amplitude of the excited oscillations (Fig. 4) is achieved by changing the direction of the magnetic field lines (they go to us and are shown by dots) and the Lorentz force in this case always coincides with the centrifugal force. By increasing the magnetic field strength or the voltage of the power source, the centrifugal force acting from the ball on the clip can be increased. Since the centrifugal force and the Lorentz force are summed. Thus, the invention allows operatively (by changing the magnitude of the current in the electromagnet Kli the magnitude of the electrical voltage on the holder) to change the amplitude of the excited oscillations over a wide range, which allows to significantly expand the range of practical use of the vibrator i In particular, the vibrator can be used to excite oscillations in metal structures of ship hulls, for the purpose of degassing a liquid metal, etc. The simplicity of the design and high reliability in operation allow the vibrator to be used in many parts of the national household. Formula of the invention A vibrator containing a metal ring ring, with flat heads, in which there is a ball and a source of compressed air, which is , in order to expand the functionality and increase the efficiency of the vibrator due to the rapid change in the amplitude of the excited oscillations, a permanent electromagnet and a source of constant high-voltage voltage are introduced into it, connected to the cage located between the poles of the electromagnet, while the casing of the casing is made of electrically insulating material. Sources of information taken into account in the examination 1. The copyright certificate GCCP № 480898, cl. B 06 B 1/02, 1973. 2. French Patent No. 1587902, cl. B 06 B 1/02, 1972.

5 75 7

yp 7yp 7

. r. r

Риг.гRiga.g

ut,ut,

Claims

Claim

A vibrator containing a metal ring cage, with flat covers, in which there is a ball and a source of compressed air, is characterized in that, in order to expand the functionality and increase the efficiency of the vibrator due to operational changes in the amplitude of the excited oscillations, a constant an electromagnet and a source of constant high-voltage voltage connected to a ferrule located between the poles of the electromagnet, while the ferrules are made of insulating material,