Спосіб зниження частоти коливального процесу

Спосіб зниження частоти коливального процесу, що здійснюється при власних коливаннях пружної коливної системи під дією примусової сили, який відрізняється тим, що частоту власних коливань встановлюють шляхом регулювання співвідношення пружності і маси коливної системи в два рази менше за частоту дії примусової сили, а примусовою силою є магнітна дія від статора електромагніта на якір, з’єднаний з пружною коливною системою, яка виникає при подаванні на статор спрямованого напівперіодного перемінного електричного струму, внаслідок чого завдяки самосинхронізації вплив магнітної сили на коливну систему здійснюється суттєво у моменти найближчих положень якоря і статора та несуттєво у моменти найбільшого віддалення якоря від статора через завелику відстань між якорем та статором, яку попередньо виставляють у статичному положенні шляхом регулювання положення статора відносно якоря. Винахід відноситься до області вібраційної техніки і може бути використаний для вібраційних машин з електромагнітними приводами. Даний винахід можна застосувати при необхідності зниження в два рази частоти коливань робочого органу вібромашини без зміни частоти струму в електричній мережі і без використання додаткового вартісного обладнання. Аналогічну функцію по зниженню частоти коливань в два рази можна здійснювати на електродинамічному вібраторі шляхом зниження в два рази частоти в електричному ланцюзі вібратора за допомогою генератора частот електричного струму і підсилювача потужності [1]. Такий спосіб має недоліки пов'язані з використанням вартісного генератора частот та підсилювача потужності, а саме: збільшену вартість, вагу і габарити обладнання, збільшені енерговитрати (в тому числі самого електродинамічного вібратора), ускладненість конструкції. Аналогічного результату можна досягти, коли для збудження коливань використовується ексцентриковий вібропривід [2]. Знижену в два рази частоту коливань можна отримати використанням відповідного редуктора, або електродвигуна, число оборотів якого регулюється (електродвигун постійного струму, або колекторний електродвигун трьохфазного струму). Такий спосіб має недоліки: підвищення вартості, енерговитрат, габаритів і маси вібромашини, ускладненість конструкції. Найбільш близьким до пропонованого винаходу по технічній суті і результатам, що досягаються, є спосіб вимушених коливань під дієї сили, що змушує [3]. Здійснюється цей спосіб на власних механічних коливаннях пружної коливної системи, якою може бути робочий орган будь-якої вібромашини, при умові, що частота власних коливань дорівнює частоті коливань сили, що змушує. Як відомо, використовується цей спосіб у вібраційній UA (11) 77427 (13) (21) 2004021055 (22) 13.02.2004 (24) 15.12.2006 (46) 15.12.2006, Бюл. №12, 2006р. (72) Фалько Леонід Григорович, Заплетніков Ігор Миколайович, Фалько Олексій Леонідович (73) ДОНЕЦЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ ІМ. МИХАЙЛА ТУГАНБАРАНОВСЬКОГО (56) SU 1106551, 07.08.1984 SU 716625, 25.02.1980 Рабинович А. Х., Яхимович В. А., Боечко Б. Ю. Автоматические загрузочные устройства вибрационного типа. - К.: "Техніка", - 1965, С. 227-228, 295301. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. - М.: "Машиностроение", - 1972, С. 109114, 144-148. Гончаревич И.Ф., Сергеев П.А. Вибрационные машины в строительстве. - М.: "Машгиз", - 1963, С. 14-23. C2 2 (19) 1 3 техніці, зокрема в електромагнітних приводах.Необхідно досягти впливу магнітної сили вібратора на робочий орган (пружну коливну систему) раз у два періоди коливань магнітної сили у визначеній фазі кожного періоду власних коливань пружної коливної системи, чим забезпечується частота коливань пружної коливної системи вдвічі менша частоти коливань магнітної і електричної сили, за рахунок чого можна досягти зниження в два рази частоти коливань робочого органу будьякої вібромашини при майже незмінних вартості, масі, габаритах та конструкції. Рішення задачі досягається завдяки тому, що в пропонованому способі зниження частоти коливального процесу, згідно винаходу, частота власних коливань робочого органу будь-якої вібромашини, тобто пружної коливної системи, встановлюється в два рази меншою за частоту спрямованого напівперіодного перемінного електричного струму, який споживає статор однотактного чи двотактного електромагнітного вібратора вібромашини, внаслідок чого дія магнітної сили на якір вібратора, що нерухомо з'єднаний з пружною коливною системою, здійснюється двічі в кожнім періоді власних коливань якоря з пружною коливною системою у моменти, коли якір знаходиться близько до найближчого і найдальшого від статора положень, але істотний вплив магнітної сили на рух якоря здійснюється лише у найближчому до статора положенні, а у найдальшому положенні цей вплив незначний через істотне віддалення якоря від статора за час відсутності напівперіоду коливань сили електричного струму. Найбільш ефективно, коли при найближчому положенні якоря до статора напрямок магнітної сили і напрямок руху якоря збігаються завдяки самосинхронізації коливальних процесів магнітної сили і якоря. Приклад конкретного виконання. Для здійснення пропонованого способу зниження частоти коливального процесу було виготовлено експериментальний стенд вібромашини з однотактним П-подібним статором електромагнітного вібратора, якір якого був нерухомо закріплений до встановленого на ресорах робочого органу вібромашини. Статор через напівпровідниковий діод (спрямовувач електричного струму) був з'єднаний з електричною мережею із стандартною частотою струму. Відстань між статором і положенням статичної рівноваги якоря з робочим органом було збільшено для врахування збільшення амплітуди його власних механічних коливань. Частота власних коливань робочого органу з якорем встановлювалася через співвідношення коливної маси m і коефіцієнта жорсткості ресор k 50 , рад/с. Частота власних колиm вань робочого органу стала вдвічі меншою за ста100 . ндартну частоту електричного струму Відповідно, періоди власних коливань якоря з робочим органом (механічних коливань пружної коливної системи) і електромагнітних коливань мали співвідношення 2:1. Таким чином, при частоті k: В 77427 4 спрямованого напівперіодного електричного струму 50Гц частота коливань електромагнітної сили 50 Гц (нижній графік на Фіг.1), також дорівнює а частота власних синусоїдальних коливань робочого органу з якорем вібратора дорівнювала 25Гц (верхній графік на Фіг.1). На нижньому графіку рисунка 1 напівперіоди електричного струму з штрихуванням у лінію відповідають положенню якоря у найближчому до статора крайньому положенні. У такі моменти силовий вплив магнітного поля достатньо великий для підтримки власних коливань якоря з робочим органом, тобто для заповнення енергетичних втрат пружної коливної системи за період власних механічних коливань. Напівперіоди електричного струму з штрихуванням у клітинку відповідають перебуванню якоря у найдальшому від статора крайньому положенні. У такі напівперіоди магнітний потік не робить істотного впливу на коливальний рух через далеку відстань якоря від статора (при збільшеній амплітуді ). Таким чином, істотний вплив на пружну коливну систему мають силові імпульси, що чергуються через один період коливань спрямованого напівперіодного електричного струму у моменти проходження якорем найближчого до статора крайнього положення. Спрямованість електричного струму (тобто і магнітного струму) через діод дозволяє якорю віддалятися від статора за час напівперіоду відсутності струму на збільшену відстань, на якій дія магнітної сили на якір не має істотного значення. Вхід робочого органу у заданий коливний рух здійснюється при короткочасному підвищені напруги в електричному ланцюзі статора вібратора за допомогою автотрансформатора (або спеціальної електричної схеми чи ручного відхилення робочого органу від положення статичної рівноваги). Це сприяє досягненню необхідного відхилення якоря з робочим органу від положення статичної рівноваги для подальшого входу у заданий коливний рух через самосинхронізацію власних коливань робочого органу вібромашини і спрямовоного напівперіодного електричного та магнітного струму стандартної частоти у статорі електромагніта. З багатьох експериментів підтверджено стабільність коливального процесу при реалізації розробленого способу зниження частоти коливального процесу для машини вібраційного руху з електромагнітним приводом, працездатність цієї машини. Теоретично, здійснювати пропонований спосіб зниження частоти коливального процесу можна у будь-якій вібромашині з однотактним чи двотактним електромагнітним вібратором, якір якого нерухомо закріплений до робочого органу вібромашини, а статор через спрямовувач електричного струму (напівпровідниковий діод) з'єднаний з електричною мережею. В самому вібраторі також необхідно виключити внутрішні пружні елементи, що обмежують рух якоря, та збільшити відстань між статором і положенням статичної рівноваги якоря для врахування збільшення амплітуди його власних механічних коливань. Частота власних механічних коливань повинна бути зниженою вдвічі че 5 77427 рез відповідне співвідношення коливної маси та жорсткості ресор. Розроблений спосіб зниження частоти коливального процесу для машин вібраційного руху з електромагнітними приводом має переваги у тому, що не потребує застосування вартісних додаткових приладів та зміни частоти струму в електричній мережі, а експерименти (і теоретичне обґрунтування, що не наведено у цьому описі) довели достатньо економічне споживання енергії при його реалізації. Додатковим позитивним ефектом є збільшення амплітуди, що дуже важливо для електромагнітних вібраторів. Комп’ютерна верстка Б. Голік 6 Джерела інформації, які було використано при складанні заявки. 1. Рабинович А.Х., Яхимович В.А., Боечко Б.Ю. Автоматические загрузочные устройства вибрационного типа. К., «Техніка», 1965, с.295. 2. Спиваковский А.О., Гончаревич И.Ф. Вибрационные конвейеры, питатели и вспомогательные устройства. М., «Машиностроение», 1972, с. 109114, 146. 3.гончаревич И.Ф., Сергеев П.А. Вибрационные машины в строительстве.М., «МАШГИЗ», 1963, с. 14-23.(прототип). 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