Збуджувач механічних коливань

Реферат: Винахід належить до галузі електромеханіки і може бути використаний в вібраційних та вібраційно-ударних пристроях для одержання механічних коливань, що застосовуються в різноманітних вібротехнологіях, наприклад, для нанесення зображень на тверді поверхні шляхом спрямованого програмно-керованого руйнування поверхні. Суть винаходу: збуджувач механічних коливань виконаний у вигляді крокового двигуна, оснащеного пружинами, які пов'язані з валом крокового двигуна з можливістю обмеження повороту вала та його повернення після кожного сигналу керування, що надходить на фазові обмотки крокового двигуна. UA 99272 C2 (12) UA 99272 C2 UA 99272 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі електромеханіки і може бути використаний в вібраційних та вібраційно-ударних пристроях для одержання механічних коливань, що застосовуються в різноманітних вібротехнологіях, наприклад, для нанесення зображень на тверді поверхні шляхом спрямованого програмно-керованого руйнування поверхні. Відомий пристрій для збудження крутильних коливань ([1] Патент RU 2028835 от 20.02.1995 г.), який містить нерухому магнітну систему з обмотками змінного струму і елемент, що збуджується, з електропровідного матеріалу, виконаний у вигляді плоскої спіральної пружини та встановлений в робочому зазорі магнітної системи паралельно її торцям, причому внутрішній та зовнішній кінці плоскої спіральної пружини жорстко закріплені на відповідних введених осях, одна із яких виконана з можливістю вільного осьового обертання, а кінці плоскої спіральної пружини з'єднані накоротко один з одним. Відомий пристрій - «Мультимодульний швидкодіючий поляризований двопозиційний електромагніт с поворотним якорем» ([2] Заявка 2007134136/09 от 12.09.1997 г.), який обраний як прототип. Кожен модуль електромагніта містить магнітопровід з явно вираженими полюсами і немагнітними фланцями, обмотки керування і чотириполюсний якір з явно вираженими полюсами, жорстко зв'язаний з торсіонною пружиною, яка закріплена на одному немагнітному фланці магнітопровода і вільно проходить через другий, і встановлений з можливістю повороту в міжполюсному просторі магнітопровода. Магнітопровід складається з двох пластин, немагнітних розпірних втулок і постійних магнітів, встановлених між пластинами магнітопровода, причому в пластинах магнітопровода та немагнітних розпірних втулках виконані кріпильні отвори. Чотириполюсний якір виконаний з магнітними шунтами у вигляді виступів, усі модулі об'єднані шляхом жорсткого кріплення чоритиполюсних якорів на спільній торсіонній пружині. До недоліків вказаних пристроїв відноситься складність конструкції, а також обмежені питома потужність на валу, амплітуда і частота коливань, що збуджуються. Метою винаходу є побудова простого за конструкцією, надійного електромеханічного віброгенератора, що забезпечує максимально можливий коефіцієнт корисної дії, питомої енергії удару та мінімального споживання при оптимальних габаритах. Поставлена мета досягається тим, що як збуджувач механічних коливань застосовується кроковий двигун (КД), що серійно виготовляється промисловістю, який має наступні переваги, що визначають, в першу чергу, якість збуджувача коливань: - забезпечення потрібного моменту в режимі віброудару; - можливість швидкого старту, зупинки, реверсування; - висока надійність, пов'язана з відсутністю щіток; - великий строк служби; - можливість одержання високого значення моменту обертання на валу двигуна без проміжного редуктора; - великий діапазон швидкостей, швидкість пропорційна частоті вхідних керуючих імпульсів. На фіг.1 представлена схема електромеханічного віброгенератора. Запропонований пристрій виконаний наступним чином. Електромеханічний віброгенератор містить КД 1, на фазові обмотки AB і СД якого поступають керуючі імпульси 2. На валу 3 КД 1 встановлені важелі 7, 8, 9 за допомогою елементів кріплення, наприклад, коромисла 4, жорстко посадженого на вал КД 1. Верхні частини важелів 7, 8, 9 взаємодіють з пружинами 10, 11, 12, 13. Другими кінцями пружини пов'язані з корпусом КД або з додатковим корпусом, жорстко зв'язаним з корпусом КД. Вал КД 1, а також важелі 7, 8, 9 виконані з можливістю здійснювати кутові коливальні рухи разом з валом КД 1 відносно його осі обертання. Пружини 10, 11, 12, 13 обираються по жорсткості і настроюються по довжині так, щоб забезпечити оптимальні по амплітуді та частоті коливання вала КД. Не виключена робота системи з одним важелем 7 і пружинами 10 і 11 в парі або важелями 8, 9 та пружинами 12 і 13 в парі, або з іншими комбінаціями важелів і пружин. Електромеханічний віброгенератор працює наступним чином. На фазові обмотки AB і СД КД 1 надходить сигнал керування 2 у вигляді імпульсів напруги, і в результаті цього під дією зміни електромагнітного поля ротор 15, жорстко зв'язаний з валом 3 КД, починає обертальний рух навколо своєї осі. Для контролю змінного положення вала КД, якщо це потребує алгоритм керування, використовується датчик його кутового переміщення. Вал 3 КД приводить в рух коромисло 4 зі зв'язаними з ним важелями 7, 8, 9. Кутовий рух коромисла 4 відносно осі обертання вала 3 КД обмежені дією пружин 10, 11, 12, 13, які з'єднують важелі 7, 8, 9 з корпусом 6 КД. Під дією імпульсу сигналу керування вал 3 КД повертається на кут  деформуючи при цьому пружини 10, 11, 12, 13. З моменту закінчення імпульсу до надходження нового сигналу керування ротор КД під дією пружних сил пружин 10, 11, 12, 13 і моменту керування, 1 UA 99272 C2 5 10 викликаного зміною чергування фаз включення обмоток статора КД 1, якщо це вимагає алгоритм керування, починає рух в зворотному напрямку. Момент часу завершення зворотного ходу вала 3 КД 1 і подачі наступного сигналу керування на фазові обмотки статора КД визначається, якщо це вимагає алгоритм керування, за допомогою датчика кутового положення 14 вала 3 КД 1. Таким чином вал 3 КД 1 разом з коромислом 4 починає виконувати коливальні рухи навколо своєї осі. Динаміка коливального руху електромеханічного віброгенератора залежить від геометричного розташування важелів 7, 8, 9 і пружин 10, 11, 12, 13 відносно поздовжньої осі 5 коромисла 4 і осі обертання вала 3 КД 1, жорсткості пружин 10, 11, 12, 13, а також геометричних і масових параметрів елементів, зв'язаних з валом 3 КД 1, які впливають на довговічність роботи вузлів КД 1, а, отже, і всього електромеханічного віброгенератора. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 1. Збуджувач механічних коливань, який відрізняється тим, що він виконаний у вигляді крокового двигуна, оснащеного пружинами, які пов'язані з валом крокового двигуна з можливістю обмеження повороту вала та його повернення після кожного сигналу керування, що надходить на фазові обмотки крокового двигуна. 2. Збуджувач механічних коливань за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить коромисло з робочим інструментом, що встановлені на валу крокового двигуна, та датчик кутового положення вала. Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2