Вібраційний електродвигун

Вібраційний електродвигун, що містить маятниковий двотактний електромагнітний вібратор з решітчастим гіперболоїдним торсіоном, механізм вільного ходу та вихідний вал, який відрізняється тим, що двотактний електромагнітний вібратор обладнаний електромагнітом броньового типу, встановленим співвісно з гіперболоїдним торсіоном, причому котушка магніта жорстко з'єднана з одним торцем торсіона, а якір - з протилежним. (19) (21) u200602654 (22) 13.03.2006 (24) 15.08.2006 (46) 15.08.2006, Бюл. № 8, 2006 р. (72) Білоус Андрій Борисович, Кузьо Ігор Володимирович (73) НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ "ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА" 3 як неперервно під час роботи, відслідковуючи зміну маси виконуючого органу і опору його руху, так і за наперед заданою програмою шляхом введення в відомий вібраційний електродвигун пристрою для регулювання жорсткості гіперболоїдного торсіона. Поставлена мета досягається тим, що вібраційний електродвигун, що містить маятниковий двотактний електромагнітний вібратор з решітчастим гіперболоїдним торсіоном, механізм вільного ходу та вихідний вал, згідно з корисною моделлю двотактний електромагнітний вібратор, обладнаний електромагнітом броньового типу, встановленим співвісно з гіперболоїдним торсіоном, причому котушка магніту жорстко з'єднана з одним торцем торсіона, а якір - з протилежним. Обладнання маятникового двотактного електромагнітного вібратора з решітчастим гіперболоїдним торсіоном електромагнітом броньового типу дозволяє прикладати до торців торсіону, вздовж його осі силу визначеної величини - тобто попередньо навантажувати торсіон (заневолювати). За рахунок прикладання такої сили загальна жорсткість торсіона змінюється. Це призводить до зміни власної частоти коливань вібратора двигуна. Змінюючи величину осьової сили броньового електромагніта, наприклад за допомогою зміни напруги живлення із зміною маси та опору руху виконуючого механізму неперервно або за наперед заданою програмою, частоту обертання вихідного вала підтримують сталою або змінюють згідно заданої програми. На Фіг.1 зображений вібраційний електродвигун, поздовжній розріз; на Фіг.2 зображений решітчастий гіперболоїдний торсіон. Вібраційний електродвигун складається з решітчастого гіперболоїдного торсіона 1 з плоскими прямолінійними перами 2, що нахилені під кутом до осі торсіона. Зовнішня та внутрішня бокові поверхні торсіона є гіперболоїдами обертання. На торцях торсіона закріплені втулки 3 і 4, які є опорними елементами торсіона. У втулки 3 та 4 закріплені ведучі елементи 5 і 6 механізмів вільного ходу. На лівому торці торсіона закріплений двотактний електромагніт 7 з обмотками 8 та 9. Торці електромагніта 7 з'єднані втулками 10 із стяжками 11. В зазорі між обмотками 8 та 9 встановлений якір 12, що прикріплений до правого торця торсіона 1. На внутрішній циліндричній поверхні електромагніта 7 встановлені кільцеві обмотки 13 і 14 броньового електромагніта співвісно з віссю торсіона 1. Якір броньового електромагніта конструктивно виконаний за одне ціле з якорем 12 вібратора і складається з кільцевих елементів 15, 16 співвісних з торсіоном. Сукупність елементів 3, 5, 7, 8, 9, 13, 14 утворює лівий маятник, а елементів 4, 6, 12, 15, 16 - правий маятник. Сукупність лівого, правого маятника і торсіона утворює двомасову систему крутильних коливань. На опорних поверхнях втулок 3 та 4 закріплені з натягом резинові втулки 17 і 18, за допомогою яких двомасова система крутильних коливань встановлена у фланцях 19, 20. У фланці 19, 20 втулки 17 та 18 встановлюють також з натягом. Фланці 19 і 20 жорстко 16745 4 закріплені в корпусі 21. В корпусних підшипниках 22 встановлений вихідний вал 23 з веденими елементами 24 та 25 механізму вільного ходу. Між ведучими та веденими елементами механізму вільного ходу розміщені тіла заклинювання 26. Живлення та керування вібраційним електродвигуном здійснюється від пристрою керування (на фігурах не показаний), що обов'язково містить блок живлення, автотрансформатор, випрямляч та датчики контролю частоти обертання вихідного вала. Вібраційний електродвигун працює в двох режимах: - режим сталої частоти обертання вихідного вала; - режим регулювання частоти обертання вихідного вала. В режимі сталої частоти обертання вихідного вала після подачі струму живлення під дією збурюючого зусилля електромагніта якір 12 почергово притягується обмотками 8 та 9. За рахунок цього в двомасовій системі крутильних коливань, що складається з торсіона 1, лівого та правого маятників, виникають крутильні коливання відносно осі торсіона. Лівий та правий маятники коливаються у протифазі, а коливання їх носять синусоїдальний характер. Коливаючись, маятники почергово через механізми вільного ходу з'єднуються з вихідним валом 23, передаючи йому послідовні імпульси обертального руху. При зміні маси виконуючого механізму в межах 5-10% від номінальної та сталому опорі його рухові частоту обертання вихідного вала підтримують за допомогою зміни (збільшення або зменшення) напруги та частоти струму живлення. При різких змінах маси виконуючого механізму (наприклад, приєднання до руки маніпулятора вантажу, яким маніпулюють) або опору його рухові вібраційний електродвигун працює в режимі регулювання частоти обертання вихідного вала. Нехай маса виконуючого механізму збільшилася більш ніж на 10%, а опір його руху збільшився від номінального. Система керування в цьому випадку подає в котушки 13 та 14 броньового електромагніту струм, який створює в броньовому електромагніті зусилля, що виштовхують якір 15, 16 з його полості, за рахунок чого на торцях торсіона виникають осьові розтягуючі сили. Таке силове навантаження торсіона збільшує його жорсткість, тим самим повертаючи власну частоту коливань вібратора до оптимальної, що необхідна для підтримання частоти обертання вихідного вала в заданих межах. При зменшенні маси виконуючого механізму більш ніж на 10% і зменшенні опору його руху система керування подає в котушки 13 і 14 броньового електромагніта зусилля, що втягують якір 15, 16 всередину його полості, створюючи стискаючі осьові сили на торцях торсіона. Таке силове навантаження веде до зменшення жорсткості торсіона, що повертає власну частоту вібратора до оптимальної, а частоту обертання вихідного вала до заданої. Практично можливі інші режими зміни маси виконуючого механізму і опору його рухові. Всі вони знаходяться між двома розглянутими. Тому процес підтримання частоти обертання вихідного вала в заданих межах або її неперервне регулювання за заданою програмою є неперервним процесом зміни жорсткості торсіона, що описаний для двох граничних випадків. 5 16745 Додатній ефект від використання подібних вібраційних електродвигунів може бути прогнозований в наступних галузях: - спрощення конструкції електроприводів з регульованою швидкістю вихідного валу; Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 - здешевлення електроприводу на етапах проектування, виготовлення та експлуатації; - підвищення ККД приводу загалом. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601