SU954112A1 - Вибрационна машина - Google Patents

Description

(54) ВИБРАЦИОННАЯ МАШИНА

Изобретение относитс  к мгшшностроению и может быть использовано дл  возбуждени  и преобразовани  в требуемое число раз частоты колебаний рабочего органа. Известна механическа  вибрационна  машина, содержаща  рабочий орган и приводной вибратор инерционного или эксцентрикового типа til. Недостатком данной машины  вл етс  то, что колебани  рабочего органа происход т с фиксированной частотой, равной частоте возмущающего усили . Дл  изменени  частоты колебаний рабочего органа между последним и приводнЕлм двигателем устанавливают передаточные механиз IЫ (например редукторы), что ведет к усложнению конструкции вибрационной машины. Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  вибрационна  машина, содержаща  основание, рабочий орган, нелинейную упругую систему, св зывающую основание с ра бочим органом, и приводной вибратор 2. Элементы упругой системы в данно машине выполнены нелинейныгли, а жес кость этих элементов выбрана такой, что собственна  линеаризованна  частота системы близка к частоте, в целое число раз меньшей частоты возмущшэдего усили  привода. При таком выполнении упругих элементов устройство может работать только в субгармоническом )ежиме колебаний, т.е. осуществл ть только уменьшение и только в целое число раз частоты вынужденных колебаний рабочего органа по сравнению с частотой возмущающего усили  привода. Это ограничивает функциональные возможности машины. Нелинейность упругой системы в известном устройстве создаетс  за счет закреплени  линейных плоских пружин в профильных кулачках, что позвол ет получить сравнительно небольшие степени нелинейности при больших амплитудах колебаний. Исследовани , проведенные с помощью аналоговой вычислительной техники, показывают, что в системах с малой упругой нелинейностью возможности возбуждени  суб- и супергармонических колебаний весьма ограничены, а амплитуды суб- и супергармоник в спектре колебаний на суб- и суперрезонансах относительно невелики даже при больших величинах внешней возбуждающей силы. Поэтом известное устройство имеет низкий коэффициент полезного действи . Цель изобретени  - растиирение функциональных возможностей машины путем обеспечени  возможности преобразовани  частоты колебаний рабочего органа по сравнению с частотой воз мущаюцего усили  не только в целое, но и в дробное число раз и повышение коэффициента полезнего действи  Указанна  цель достигаетс  тем, что в вибрационной машине ударного действи , содержащей основание, рабочий орган, нелинейную упругую систему, св зывающую основание с рабочим органом, и приводной вибратор , элементы упругой системы выполнены с симметричной м гкой кусочно-линейной характеристикой и ср сте пенью нелинейности 10-40, а между пороговым значением упругой силы и амплитудой Р возмущающего усили  выбрано соотношение 0,8 ,95 Р На фиг. 1 изображЬйа схема вибрационной машины}.на фиг. 2 - схема од ного из упругих элементов с м гкой кусочно-линейной характеристикой; на фиг. 3 - упруга  характеристика системы. Вибрационна  машина содержит рабочий орган 1, который опираетс  на основание 2 посредством нелинейно упругой системы, состо щей из упругих элементов 3 с м гкой кусочнолинейной характеристикой. Рабочий орган 1 приводитс  в колебательное движение от электромагнитного привод ного вибратора,  корь 4 которого при креплен к рабочему органу 1, а электромагнит 5 - к основанию 2, уставов ленному на амортизаторах 6. Каждый упругий элемент 3 (фиг. 2) состоит из цилиндрического KopnyCei 7, внутри которого установлен поршень 8, св за ный посредством жесткого стержн  9 с рабочим органом 1. Поршень 8 при помощи цилиндрических пружин 10 и 1 имеющих одинаковые коэффи даенты жест кости К, св зан с шайбами 12 и 13. Шайбы плотно прижаты к упорам 14 пос редством цилиндрических пружин 15 и 16, имеющих коэффициенты жесткости Сила прижати  шайб 12 и 13 к упорам 14 может настраиватьс  ре1улировочНЫГЛ1 винтами 17 и 18. Машина работает следук цим образом . При сообщении рабочему органу 1 колебательных движений от электрома нитного вибратора поршень 8 перемещаетс  внутри корпуса 7 до тех по пока амплитуда колебаний рабочего органа 1 не превышает величины и (фиг. 3); работают только пружины 10 и 11. При этом пружины 15 и 16 плотно прижимают шайбы 12 и 13 к уп рам 14 силой Fjo . СИЛУ и соответствующее ей перемещение и будем i в дальнейшем именовать соответственно пороговым упругим ycилиeм и пороговым перемещением. Рассмотренный режим колебаний соответствует участку 1 упругой характеристики с коэффициентом жесткости (фиг . 3) . Когда амплитуда колебаний рабочего органа становитс  больше д(это происходит при увеличении амплитуды возг ущающего усили ) , шайбы 12 и 13 отрываютс  от упбров 14, поскольку азвиваема  упруга  сила начинает превышать . В работу вступают пружины 15 и 16. На упругой характерисике этому соответствует часток Ii, эквивалентный коэффицинт жесткости на котором подсчитыаетс  по форглуле V Jlliii Ч . Измен   жесткости пружин К-, и К,, ожно получить упругие характеристии с любой Наперед заданной степенью елинейности Kj/K{i., Колебани  в рассматриваемой систее описываютс  уравнением (-i), где m - сук&1арна  масса элементов вибрационной машины, соверша с цих колебательное движение (рабочий орган, поршень; жесткий стержень); b - коэффициент линейного демфировани ; X - перемещение рабочего органа в процессе колебаний; Fy(х)- характеристика упругой силы; Р и UJ - соответственно амплитуда и частрта внешнего воздействи , задаваемые электромагнитным вибратором. Характеристики упругой силы имеют вид ( KjX, если К,-. x-(Kj-K,i ) и , если (3) кг х4-(К,-Кп ) Д , если X д В результате проведенных исследований установлено,, что в рассматриваемой системе помимо основного резонанса могут развиватьс  интенсивные резонансные всплески как в дорезонансной (суперрезонансн), так и в зарезонансной (субрезонансы) област х. Причем услови  возбуждени  супер- и субрезонансов и их интенсивность существенным образом завис т от степени нелинейности Kj;/K {j и от соотношени  P/F.o между ампл1Гтудой Р внешнего воздействи  и пороговым значением упругой силы ius

Так, при ,5.P в зарезонансноП области частот развиваютс  субгармонические режимы колебаний. Были пoлv -11

чены субрезонансы пор дков , 4 ,

J и . Спектральный анализ колебани

на этих резонансах показывает, что дминирующими по амплитуде  вл ютс  гармоники с частотой соответственно 2, 3, 4 и 5 раз меньшей частоты ш внешнего воздействи . Причем субрезо нансные колебани  возбуждаютс  в широком диапазоне изменени  степени нелинейности KI/К (Т , однако наибольшей интенсивности достигают при 2- Kj/Kj-,iS. Таким образом, при соответствующей настройке предлагаемое устройство может осуществл ть те же функции, что и прототип, т.е. уменьшать частоту колебаний, рабочего орГана в требуемое число раз. Этот режим работы устройства будем называть режимом делени  частоты.

Однако функциональные возможности предлагаемой вибрационной машины этим не ограничиваютс . Исследовани  на АВМ показыва1-зт, что в рассматриваемой системе в дорезонансной области частот развиваютс  интенсивные супергармонические колебани . Амплитуда колебаний на всех суперрезонансах достигает максимума при 0,(o 0,95Р (при любом выбранном значении Kj/K,-;). Увеличение степени нелинейност и Kj./Kfj при прочих равных услови х способствует усилению колебаний на всех суперрезонансах . Более того, при Кj-/К,-;7,10 на амплитудно-частотной хараКтеристике (АЧХ) системы помимо суперрезонансов целого пор дка (в спектре колебаний которых доминируют гармоники с Частотой, в целое число раз большей UJ) по вл ютс  так называекие дробные суперрезоиансы, дл  спектралного состава которых характерным  вл етс  преобладание гармоник с частотой, в дробное число раз больше ш. Эта особенность поведени  системы  вл етс  свойством решени  уравнени  (2).

Это открывает возможности дл  увеличени  частоты колебаний рабочего органа по сравнению с частотой возбуждени  не только в целое, но и в дробное число риз. Дл  этого параметры Fjjj и KI/KJ; необходимо отрегулировать , как ук-азано вшие, а собственную линеаризованную частоту системы выбрать в соответствующее число раз большей ы ..Указанный режим работы вибромашины будем называть режимом умножени  частоты. Отношение собственной линеаризованной частоты системы Юр к частоте возмущающего усили  w будем называть коэффициентом

UJn

преобразовани  К

Из этого

определени  следует, что в режиме умн ожени  , в режиме делени  К 1.

Таким образом, предлагаемое устройство позвол ет преобразовать частоту колебаний рабочего органа по сравнению с частотой возмущающего усили  не только в целое, но и в дробное число раз. При этом повышаетс  и коэффициент полезного действи  преобразовани , что объ сн етс  возможностью получени  в предлаг;аемом устройстве значительно больших, чем, в прототипе, степеней нелинейности .

Claims (2)

1.Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства . М., Высша  школа, 1972,

с. 77-125.

2.Авторское свидетельство СССР

№ 202766, кл. В 65 G 27/12, 1969 (пртотип ) .

.

-fyo

(pue.3