ЧТО МОЖЕТ ВИБРАЦИЯ?

Эффект вибрационного перемещения в технике, технологии и в природе

4.3.1. Вибрационные транспортеры, питатели и доза­торы. Существенная особенность вибрационных транспор­тирующих машин состоит в том, что перемещение грузов в них осуществляется не в результате их совместного движения с рабочим (грузонесущим) органом, а вследст­вие впбрации последнего. Таким рабочим органом обыч­но служит труба или лоток, которым тем или иным спо­собом сообщаются поступательные колебания. Наиболее часто — как относительно просто реализуемые — исполь­зуются прямолинейные гармонические колебания, траек­тории которых наклонены к оси трубы или лотка под некоторым острым углом; это соответствует случаю, представленному па рис. 4.1, а, II.

На рис. 4.2, а приведен схематический рпгупок виб- рациоппого конвейера с рабочим органом в виде круг­лой трубы. Сыпучий материал г ' 1

при наибольшей производи­тельности заполпяет лишь 0,5—

0,6 поперечного сечеттия трубы,

ибо,' как нетрудно попять, прижатое к верхней внутрен­ней части трубы тело транспортируется не вперед, а на­зад. Рабочие органы в форме лотков лишены этого не­достатка. Такие конвейеры предназначены для подачи материала в горизонтальном или слабо наклонном на­правлении (практически — примерно до 20°).

На рис. 4,2, б показаны вибрационные конвейеры, предназначенные для подачи материала вертикально вверх (иногда — вниз). Транспортирующим органом в этом случае является лоток с винтовой осью, которому сообщаются также винтовые гармонические колебания, траектории которых расположены под углом к поверхно­сти лотка (характер вибрации каждой точки поверхно­сти лотка такой же, как у нижней части трубы кон­вейера, изображенного на рис. 4.2, а).

Из особенностей вибрационпого способа транспорти­рования вытекают его следующие важные достоинства.

1. Транспортирующие органы вибрационных конвей­еров легко герметизируются, что особенно важно при транспортировании пылящих и токсичных материалов; они сравнительно легко приспосабливаются и для тран­спортировки горячих материалов. Все это позволяет зна­чительно улучшить условия труда на ряде производств.

2. Изпос рабочего органа вибрационных конвейеров при правильном выборе режима вибрации весьма неве­лик, даже в случае перемещения высокоабразивпых гру­зов. В связи с этим путем использования специальных покрытий легко обеспечивается также перемещение аг­рессивных материалов.

3. Производительность вибрационных транспортирую­щих машин легко изменяется на ходу от нуля до мак­симума, например, путем изменения амплитуды вибра­ции, что особенно просто осуществляется при использо­вании электромагнитного привода. Это позволяет эффек­тивно применять их в автоматизированных технологи­ческих линиях, а также в случаях, когда необходима дозированная или легко регулируемая подача материала. Легко решается и задача реверсирования, т. е. измене­ния направления подачи материала. Для этого доста­точно, например, установить на трубе или на винтовом лотке два дополнительных вибровозбудителя с соответ­ствующим образом ориентированными осями.

4. В вибрационных конвейерах процесс транспорти­рования удачно сочетается с рядом технологических опе­раций, таких как просеивание, сушка, разделение ча­стиц сыпучего материала по их различным свойствам, интенсификация химических реакций и биологических процессов и т. п.

Существует и ряд других достоинств — малая энер­гоемкость, отсутствие трущихся п быстропзнашивающих - ся деталей, безопасность эксплуатации. Конструкции

большинства типов вибрационных конвейеров являются практически полностью уравновешенными, они не тре­буют устройства фупдаментов и могут быть без особых опасений установлены на верхних этажах зданий.

Вместе с тем следует иметь в виду, что реальная максимальная производительность впбрациоппых копвей­еров относительно невелика — опа обычно пе превышает 200 т/ч для горизонтальных и 100 т/ч для вертикаль­ных, хотя имеются отдельные проекты, рассчитанные и на большую производительность. Вибрационные питате­ли обеспечивают производительность до 3000 т/ч. Срав­нительно невелика и рациональная длииа вибрационных конвейерных линий (порядка 50—100 м). Скорости транспортирования обычно составляет 30—60 см/с.

Рассмотренные машины уже получили широкое рас­пространение на ряде производств (см., например, [13, 56; 59—61, т. 4; 73, 104, 180, 207]). Вместе с тем не иссякает поток новых идей и предложений по развитию вибрационных транспортирующих устройств. Остановим­ся вкратце на некоторых из них, представляющихся принципиально интересными.

Устройство, изображенное на рис. 4.3, а слева, пред­ложено Р. М. Брумбергом [53]. Вибрирующий орган вы­полнен в виде трубы, которой сообщаются продольные и поперечные колебания, причем частота продольных ко­лебаний вдвое больше частоты поперечных колебаний оз. При надлежащей фазировке колебаний продольная сила инерции, действующая на груз в его относительном дви­жении, направлена вверх как раз в те промежутки вре­мени, когда груз меньше всего прижат к стенкам трубы действием поперечпой силы инерции. В промежутки вре­мени, когда продольная сила инерции направлена вниз, груз наиболее сильно прижат к стенкам трубы. В ре­зультате и возникает вибрационная сила V, обеспечива­ющая паправлепное движение вверх, т. е. против дей­ствия силы тяжести. Картина, видимая при этом на­блюдателем V, изображена на рис. 4.3, а справа. Исполь­зуемая в данном устройстве асимметрия соответствует представленной на рис. 4.1, а, II с той, однако, разницей, что тело контактирует не с одной, а с двумя вибрирую­щими поверхностями. Формулы и графики для определе­ния вибрационной силы и скорости подъема груза при­ведены в т. 4 справочника [61].

Устройство, схематически показанное на рис. 4.3, б слева, также может быть использовано для перемещения
грузов вертикальпо пли под зпачптелышм наклопом вверх. Это устройство, предложенное И. II. Шашковым [234], представляет собой трубу пли лоток, двум одина­ковым симметрично расположенным половинкам которо­го сообщаются вибрации одинаковой частоты со, синфаз­ные в продольном и противофазные в поперечном на­правлениях; в частности, траектории колебаний могут

представлять собой окружности, как это изображено на рисунке. При взаимном сближении половинок транспор­тирующего органа они одновременно движутся вверх, приподнимая груз, а при отдалении движутся вниз, пре­доставляя ему свободно падать. Нетрудно понять, что и в этом случае возникает вибрационная сила, которая при определенных условиях будет большей, чем сила тяже­сти, в результате чего груз станет подниматься вверх.