Вібраційна машина

Реферат: Вібраційна машина містить активну масу, встановлену на нерухому основу через віброізоляційні пружні елементи, проміжну та реактивну маси. Активна і проміжна, проміжна та реактивна маси попарно з'єднані між собою пружними системами. До реактивної маси прикріплений дебалансний віброзбудник, з яким жорстко з'єднана крильчатка. UA 75228 U (54) ВІБРАЦІЙНА МАШИНА UA 75228 U UA 75228 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Корисна модель належить до вібраційного технологічного обладнання для різноманітних галузей виробництва і призначена для поштучного транспортування, подавання заготовок (деталей) та живлення, сепарування сипкого матеріалу. Відома вібраційна машина, що містить активну масу, встановлену на нерухому основу через віброізоляційні пружні елементи, проміжну та реактивну маси, причому активна і проміжна, проміжна та реактивна маси попарно з'єднані між собою пружними системами, а до реактивної маси прикріплений дебалансний віброзбудник [Вибрации в технике. Справочник. В 6-ти т. / Ред. совет: В.Н, Челомей (пред). - М: Машиностроение, 1981 - Т. 4: Вибрационные процессы и машины / Под. ред. Э.Э. Лавендела.-1981. 509 с., ил. (стр. 141, схема 10)]. Однак за рахунок того, що дебалансний віброзбудник приводиться в рух від електродвигуна і утворює з ним взаємопов'язану електромеханічну систему, існує ймовірність виходу з ладу електродвигуна під час роботи вібраційної машини в білярезонансних режимах або при переході через резонансні піки. Так непередбачене "зависання" обертів дебалансного віброзбудника на одній з резонансних частот при розгоні ротора електродвигуна може викликати перегрів його обмотки збурення. Це ускладнює використання дебалансних віброзбудників в резонансних режимах за даної схеми збурення. В основу корисної моделі поставлена задача створення такої вібраційної машини, у якої нове виконання конструкції дозволило б усунути вплив руху дебалансного віброзбудника на джерело збурення, надавши приводу захист від перевантаження в умовах використання резонансних режимів роботи. Поставлена задача вирішується тим, що вібраційна машина, що містить активну масу, встановлену на нерухому основу через віброізоляційні пружні елементи, проміжну та реактивну маси, причому активна і проміжна, проміжна та реактивна маси попарно з'єднані між собою пружними системами, а до реактивної маси прикріплений дебалансний віброзбудник, згідно з корисною моделлю, додатково містить крильчатку, жорстко з'єднану з дебалансним віброзбудником. Крильчатка, що приводиться в рух за допомогою повітряних потоків, розкручує жорстко з'єднаний з нею дебалансний віброзбудник на робочу кутову швидкість обертання у білярезонансному режимі роботи вібраційної машини. Зв'язок джерела збурення та крильчатки відбувається лише через повітряні потоки, що забезпечує захист джерела збурення від перевантаження. На фіг. 1 зображено принципову схему вібраційної машини, де: 1 - активна маса (робочий орган вібраційної машини), 2 - проміжна маса, 3 - реактивна маса, 4 - пружна система, що з'єднує активну 1 та проміжну 2 маси, 5 - пружна система, що з'єднує проміжну 2 та реактивну 3 маси, 6 - крильчатка; 7 - дебалансний віброзбудник; 8 - віброізоляційні пружні елементи. На фіг. 2 зображено амплітудно-частотну характеристику механічної коливальної системи вібраційної машини, де Х1, X2 та Х3 - амплітудні значення лінійних вимушених коливань відповідно активної 1, проміжної 2 та реактивної 3 мас залежно від кутової швидкості ω обертання крильчатки 6. На фіг. 3, 4 зображено залежності кутової швидкості ω обертання крильчатки 6 від прикладеного до неї момента збурення М. Вібраційна машина (фіг. 1) містить активну 1, проміжну 2 та реактивну 3 маси, інерційні параметри яких відповідно становлять m1, m2 та m3. Активна 1 і проміжна 2, проміжна 2 та реактивна 3 маси попарно з'єднані між собою пружними системами відповідно 4 і 5, жорсткості яких с12 та с23. До реактивної маси 3 прикріплений дебалансний віброзбудник 7, що жорстко з'єднаний з крильчаткою 6. Вібраційна машина встановлюється на нерухому основу через віброізоляційні пружні елементи 8, що кріпляться до активної маси 1. Вібраційна машина розраховується так. Спочатку, задавшись з конструктивних міркувань інерційними параметрами m1 та m2 відповідно активної 1 та проміжної 2 мас (бажано, щоб виконувалось співвідношення m1  2...3 m2 ), встановлюють інерційний параметр m3 реактивної маси 3 згідно з наступним виразом:      2 2 в 2 m2 1  2z 4  m1z 4   m2в1    1  4 2 2 m3   в 2 m2  m1z 4 2  2в1в 2   , 2 2в 2 z 4   4   m1m2 2  z 4  m2  в1 2  2 2   де  в1 та  в 2 - технологічно задані значення відповідно першої та другої власної частоти      механічної коливальної системи вібраційної машини; 1 UA 75228 U z - конструктивно задане значення резонансного налагодження механічної коливальної системи відносно другої власної частоти системи  в 2 , причому робоча кутова швидкість 5 обертання крильчатки 6 визначається як p  z в 2 . Потім визначають значення жорсткостей двох резонансних пружних систем 4 та 5 згідно з наступними залежностями: c12 2   m2  m3 m1в2    2 2  m1  m2  m3 m2в2   1  С  ;    m1  m2  m3       2 2  m1  m2  m3 m2в2   1       2  С  2m1m3в2              2 m1  m2  m3 m2в2 2  1  С , с 23  2m2  m3 m1  m2  m3  де 10 4 m1  m2  m3 m2в2  m  m  m m 2  12  . 1 2 3 2    в1 / в2  0,85 ...0,95 ; C      4m1m3 2    Необхідний момент збурення М для приведення в рух крильчатки 6 на задану робочу кутову швидкість обертання ωр визначається як: M 2 2 2 1 mdr p  3   sin 23 3 , 2 m3 m3p де md - інерційне значення незрівноваженої маси дебалансного віброзбудника 7; r - радіус розташування незрівноваженої маси md відносно осі симетрії крильчатки 6; 23 - коефіцієнт в'язкого опору в пружній системі 5; 15  3 - коефіцієнт динамічності реактивної маси 3, що визначається як: 3  де: 2 k12k 21  k11k 22 m3p k12k 21k 33  k11k 22k 33  k11k 23k 32 , 2 k11  c12  cіз  m1p ; k12  k 21  c12 ; 2 k13  k 31  0 ; k22  c12  c23  m2p ; 20 25 30 2 k 23  k 32  c 23 ; k33  c 23  m3p . Вібраційна машина працює так. Силове збурення вимушених коливань в системі відбувається за рахунок дії потоків повітря Ψ на крильчатку 6, що жорстко з'єднана з дебалансним віброзбудником 7, інерційне значення незрівноваженої маси якого md. Момент збурення М, що виникає на крильчатці 6, приводить в обертальний рух з кутовою швидкістю ω масу md на радіусі r. Відцентрова сила Fін  md r 2 , що виникає, є причиною знакозмінного х силового збурення Fін  md r 2 sin  t маси 3 вздовж осі х, а як наслідок її коливальних рухів в цьому напрямку. Проміжна маса 2 приводиться в рух завдяки кінематичному збуренню від реактивної маси 3. У свою чергу активна маса 1 кінематично збурюється від проміжної маси 2. Коли швидкість обертання ω крильчатки 6 близька до першої власної частоти коливань системи  в1 (фіг. 2), крильчатка 6 з дебалансним віброзбудником 7, як і вся система в цілому, переходить перший резонансний пік і перескакує на ліву гілку другого піка. Внаслідок цього проходять перехідні процеси, пов'язані з ефектом Зомерфельда. Значення момента збурення М на першій власній частоті коливань системи  в1 є більшим за динамічний момент V на валу 2 UA 75228 U крильчатки 6: V  5 10 15 1 md r   23 md r 2 . Обертання крильчатки 6 "зависають" на лівій гілці 3 2 m3 m3 другого власного піка системи, який пройти вона не в змозі (момент збурення М є замалим для долання динамічного момента V на валу крильчатки 6). Вібраційна машина починає працювати в усталеному стійкому дорезонансному режимі відносного другого піка системи на частоті вимушених коливань в околі другої власної частоти  в 2 системи, де робоча кутова швидкість обертання крильчатки 6 рівна ωр. В межах момента збурення M M1 ...M2 (фіг. 3), прикладеного до крильчатки 6, її обертання залишаються практично постійними з середнім встановленим значенням кутової швидкості в околі першої власної частоти коливань  в1 . По суті, оберти крильчатки "зависають" на 1-му резонансному піці. Зі зростанням момента збурення, коли М>М2, відбувається "зривання" обертів крильчатки 6 з 1-го резонансного піка. Крильчатка 6 різко набирає оберти, які "фіксуються" в околі значення другої власної кутової частоти  в 2 системи, і практично не змінюється в межах момента збурення M M2 ...M3 . Оберти крильчатки 6 "зависли" на 2-му резонансному піці. Власне це і є робочим режимом роботи вібраційної машини. З подальшим зростанням моменту збурення М (фіг. 4), відбувається "зривання" обертів крильчатки 6 з 2-го резонансного піка і вона різко набирає оберти. Таким чином, нове виконання конструкції вібраційної машини дозволило усунути вплив руху дебалансного віброзбудника на джерело збурення, надавши приводу захист від перевантаження в умовах використання резонансних режимів роботи. 20 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Вібраційна машина, що містить активну масу, встановлену на нерухому основу через віброізоляційні пружні елементи, проміжну та реактивну маси, причому активна і проміжна, проміжна та реактивна маси попарно з'єднані між собою пружними системами, а до реактивної маси прикріплений дебалансний віброзбудник, яка відрізняється тим, що додатково містить крильчатку, жорстко з'єднану з дебалансним віброзбудником. 3 UA 75228 U 4 UA 75228 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 5