Збуджувач гвинтових коливань

Збуджувач гвинтових коливань, що складається з корпуса та розміщених в ньому механізму керування та дебалансного вала з гвинтовими канавками, на якому закріплено один нерухомий ^5 9094 збуджувач гвинтових коливань, що складається з корпуса та розміщених в ньому механізму керування та дебалансного вала з гвинтовими канавками, на якому закріплено один нерухомий дебаланс та два рухомих дебаланси, що з'єднані з валом шаровими шпонками; статичний момент кожного рухомого дебаланса дорівнює половині статичного моменту нерухомого, причому рухомі дебаланси розміщені з різних сторін від нерухомого і знаходяться в початковий момент в діаметрально протилежному положенні до нерухомого, біля опірних підшипників дебалансного вала, а гвинтові канавки на кожній з двох ділянок вала мають один напрямок, довжину в 3/4 кроку гвинта, нахил до осі вала під кутом в інтервалі 20°-45°. Оскільки гвинтові канавки на обох ділянках вала мають однаковий напрямок, то під час переміщення рухомих дебалансів в протилежних напрямках вздовж дебалансного вала вони будуть повертатися відносно нерухомого дебаланса також в протилежних напрямках, а відцентрові сили інерції всіх дебалансів, що обертаються, будуть утворювати динамічний гвинт. Якщо гвинтові канавки на валі мають довжину в 3/4 кроку гвинта, то кожний рухомий дебаланс набуває можливості повертатися відносно нерухомого на кут від нуля до 270°, а це означає, що при досягненні кутом повороту значення 180° відбувається зміна динамічного гвинта з лівого на правий, або навпаки. Це дозволяє на ходу керувати як інтенсивністю вібраційного поля, так і його структурою. Якщо гвинтові канавки на дебалансному валі виконані під кутом 45° до осі вала, то довжина ділянки з гвинтовими канавками буде значно меншою ніж при куті нахилу у 20°. А це означає, що для зменшення загальної довжини дебалансного вала і зменшення габаритів всього віброзбуджувача, необхідно кут нахилу вибирати ближчим до 45°. У тих випадках, коли необхідно забезпечити більший головний момент (більше плече пари сил, що створюється рухомими дебалансами), необхідно кут нахилу вибирати ближчим до 20°. Оскільки в початковий момент у зрівноваженому стані рухомі дебаланси знаходяться в найвіддаленіших від нерухомого дебаланса положеннях (біля опірних підшипників), ТО ПІД час повороту рухомих дебалансів на кут до 90° значення головного моменту буде змінюватись в більш широкому діапазоні, ніж у випадку, коли ці дебаланси в початковий момент у зрівноваженому стані знаходяться біля нерухомого дебаланса, як це має місце в технічному вирішенні [2]. На Фіг.1 подано загальний вигляд керованого віброзбуджувача гвинтових коливань. На Фіг.2 наведено кінематичну схему, що ілюструє динамічний гвинт відцентрових сил інерції дебалансів, що обертаються разом з дебалансним валом, та зміну напрямку динамічного гвинта при зміні кута повороту рухомих дебалансів відносно свого початкового положення, що відповідає зрівноваженому стану збуджувача коливань. На Фіг.З зображені графіки зміни головного вектора Ф та головного моменту М о сил інерції дебалансів залежно від кута 0 повороту рухомих дебалансів від свого початкового найвіддаленішого від нерухомого деба ланса положення. На Фіг.4 зображені такі ж графіки зміни головного вектора Ф і головного моменту Мо сил інерції дебалансів залежно від кута 0 повороту рухомих дебалансів від свого початкового положення поруч з нерухомим дебалансом. Віброзбуджувач складається з корпуса 1, в якому встановлено дебалансний вал 2 з одним нерухомим відносно вала дебалансом 3 та двома рухомими дебалансами 4, що можуть переміщуватись вздовж вала й одночасно повертатися відносно вала. Рухомі дебаланси розміщені з обох боків від нерухомого і в початковий момент розташовані в діаметрально протилежних відносно нерухомого дебаланса та в найвіддаленіших від нього положеннях (біля опірних підшипників). Статичний момент маси кожного рухомого дебаланса 4 дорівнює половині статичного моменту нерухомого дебаланса 3. Кожен рухомий дебаланс 4 пов'язаний з дебалансним валом 2 за допомогою пари шарових шпонок 6, які симетрично розміщені в напівсферичних гніздах рухомого дебаланса та в гвинтових канавках 5 на валі. При необхідності шарові шпонки мають можливість перекочуватися по гвинтових канавках, котрі мають однаковий крок і однаковий напрямок на кожній частині дебалансного вала. За допомогою підшипників 7 рухомі дебаланси з'єднані з вилками 8, котрі через різьбові втулки 9 взаємодіють з ходовим гвинтом 10, на одній ділянці якого виконана права різьба, а на іншій - ліва. Двигун-редуктор 11, ходовий гвинт 10, різьбові втулки 9 та вилки 8 складають механізм керування рухомими дебалансами. Гвинтові канавки 5 на валі 2 починаються від опірних підшипників, мають довжину, що відповідає % кроку гвинта і кут нахилу до осі вала в межах 20°-45°. За рахунок цього рухомі дебаланси можуть переміщуватись зі свого початкового положення до нерухомого дебаланса з обох сторін і одночасно повертатись відносно вала на кут 0 до 270°. Працює керований віброзбуджувач гвинтових коливань наступним чином. У момент пуску приводного двигуна рухомі дебаланси 4 займають початкові найвіддаленіші від нерухомого дебаланса 3 та діаметрально протилежні до нього положення, що відповідають значенням кутів =0. Рухомі частини віброзбуджувача в такому положенні динамічно зрівноважені. Після виходу приводного двигуна в сталий режим відбувається керування рухомими дебалансами: двигун-редуктор 11 обертає ходовий гвинт 10, що викликає переміщення різьбових втулок 9 разом з вилками 8 у протилежних напрямках назустріч одних до інших і до нерухомого дебаланса 3. За допомогою підшипників 7, що закріплені внутрішніми обоймами на маточинах рухомих дебалансів 4, вилки 8 переміщують рухомі дебаланси 4 вздовж вала 2 до нерухомого дебаланса 3. Шарові шпонки 6 котяться по гвинтових канавках 5 однакового напрямку та змушують рухомі дебаланси 4 повертатись в протилежних напрямках на кут 0 відносно початкового (зрівноваженого) положення. Відцентрові сили нерухомого та рухомого дебалансів утворюють динамічний (силовий) гвинт, який при досягненні кута 0 значення =480° змінює свій знак на протилежний. Зміна кута 0 від 90° до 270° і навпаки, визначає нестаціонарний режим гвинто 9094 вих коливань зі зміною не лише інтенсивності коливань, але і структури вібраційного поля, що суттєво підвищує ефективність вібраційної дії на оброблюване середовище Перевага пропонованого технічного вирішення перед відомим [2] полягає в тому, що сповна використовуються динамічні можливості віброзбуджувача гвинтових коливань без збільшення його габаритів і без доповнення будь-якими новими конструкційними вузлами Відомо, що головний вектор сил інерції такого віброзбуджувача визначається за формулою 9 о0 Ф = 2тесо sin —, а головний момент цих сил 2 буде визначатись залежніср h тю Mo = m e w — ( 2 л - 0 ) sin 0 , де m - маса кожного 2тс рухомого дебаланса, є - ексцентриситет дебалансів, h - крок гвинтової канавки на дебалансному валі, - кутова швидкість обертання дебалансного вала На Фіг 3 наведені графіки зміни функцій f-| =sin — - та = (2л-6) sin 9, котрі показують, як змінюються Ф та Мо залежно від кута 9 при постійних m, e, h і 3 цих графіків видно, що функція fi симетрична Вона збільшується на відрізку 0 < 9 < і зменшується на відрізку < ^ А це означає, що головний вектор Ф змінюється за одним і тим же законом незалежно від того, де розміщені рухомі дебаланси в початковому зрівноваженому положенні (біля нерухомого дебаланса чи у найвіддаленіших від нього положеннях) Функція f2 має зовсім інший характер Вона збільшується на відрізу 0 < 9 < — , досягає локального максимуму 4,814 при 9=0,436 доприводачо двигуна і зменшується до нуля на відрізку — < 0 < л;, потім знову зростає на відрізку 7 С < 9 < — , досягає локального мінімуму 1,81965 при 9=1,356 і зменшується до нуля на відрізку — < 9 < 27і Це означає, що залежно від того, де знаходяться рухомі дебаланси в початковому положенні, головний момент буде змінюватись за різними законами Графіки функцій h та f2 показують динамічні можливості віброзбуджувача гвинтових коливань, які необхідно враховувати під час його конструювання та можна використовувати під час експлуатації У відомому вирішенні [2], коли рухомі дебаланси в початковому положенні знаходились поруч з нерухомим дебалансом, можливості віброзбуджувача визначалися ділянкою О