ЧТО МОЖЕТ ВИБРАЦИЯ?

ВИБРАЦИЯ СОЕДИНЯЕТ (САМОСИНХРОНИЗАЦИЯ НЕУРАВНОВЕШЕННЫХ РОТОРОВ)

8.1. О явленин самосинхронизации неуравновешенных роторов (дебалапсных вибровозбудителен)

Самосинхронизация неуравновешенных роторов пред­ставляет собой одно из удивительных явлепий, обуслов­ленных вибрацией. Это явление состоит в том, что два или более кинематически и электрически не связанных между собой роторов, установленных на общем подвижном основании и приводимых от независимых асинхрон­ных двигателей, вращаются синхронно, т. е. с одинако­выми или кратными средними угловыми скоростями и с определенными взаимными фазами. При этом согласован­ность вращения роторов возникает несмотря на различие между их «парциальными» угловыми скоростями, т. е. теми скоростями, с которыми они вращаются, будучи ус­тановленными на неподвижном основании. Тенденция к синхронному вращению оказывается во многих случаях столь сильпой, что даже выключение одного или песколь - ких из двигателей пе приводит к выпадению из синхро­низма: роторы с выключенными двигателями могут про­должать вращаться неограниченно долго. Энергия, необ­ходимая для поддержания их вращения, передается от включенных в сеть двигателей благодаря вибрации основания, на котором они установлены. Эта вибрация может быть едва заметпа, и у наблюдателя, ее не видящего (у наблюдателя V), складывается впечатление, будто меж­ду роторами имеются упругие валики пли иружпны (рис. 12.1).

Толчком к обнаружению явления самосинхронизации неуравновешенных роторов как раз и послужило случай­ное наблюдение описанного эффекта. При длительных ис­пытаниях вибрационной машины с двумя механическими

Рис. 12.1. Самосинхронизация механических внбровозбудителей: о) два или более неуравновешенных ротора, установленных на общем подвижном основании и приводимых от асинхронных двигателей, вращаются с оди­наковой средней скоростью м, тогда как те же роторы на неподвижном основании имеют разные скорости вращения ш, и шг. Синхронность вра­щения может сохраниться даже при выключении одного из двигателей (Иі = 0 или оь = 0); б) у наблюдателя V создается иллюзия, будто ро­торы соединены пружиной

вибровозбуднтелями, т. е. именно неуравновешенными роторами, приводимыми от асинхронных электродвигате­лей[21]), оборвался провод, подводящий напряжение к од­ному из двигателей. Это, однако, выяснилось много позд­нее, ибо установка продолжала нормально работать.

Обнаружение и теоретическое объяснение явления са­мосинхронизации неуравновешенных роторов [22]) создало новые возможности в вибрационной технике. Дело в том, что в значительном числе вибрационных машин и устано­вок применяется не один, а несколько механических воз­будителей. Так, использование многих относительно мало­мощных возбудителей вместо одного более мощного позво­ляет рассредоточить вынуждающую силу по «нежестко­му» вибрирующему органу значительных размеров и тем самым обеспечить его колебания как абсолютно твердого тела. В других случаях установка нескольких вибровозбу-
дптелен обусловлена ограппченпой работоспособностью ос - иоепных промышленностью подшнпннков качения — с этой проблемой приходится сталкиваться при создании тяжелых вибрационных машин. Применение двух неурав­новешенных роторов, вращающихся в противоположных направлениях с одинаковой частотой, позволяет по­лучить вынуждающую силу постоянного паправления (рис. 12.2, а, б); при соответствующих направлениях вра­щения можно получать также круговые, поворотные и винтовые колебания тела (см. ниже). Наконец, в ряде вибрационных машин, в частности предназначенных для дробления и измельчения твердых материалов (см. раз­дел 11), наряду с обычными вибровозбудителями, приво­димыми от двигателей, используются тела качения (роли­ки, конусы, кольца), которые, будучи лишены двига­телей, должны в рабочем режиме обкатываться синхронно с вращением роторов обычных возбудителей (рис. 12.2, е).

До обнаружения эффекта самосинхронизации неурав­новешенных роторов единственным распространенным способом согласования их вращения в вибрационных ма­шинах было установление между роторами жестких ки­нематических связей в виде зубчатых зацеплений, цеп­ных передач и т, п. (см., например, рис. 12.2,а). Недо­статком такого способа является значительный шум и быстрый износ, сопровождающий работу зубчатой или цепной передачи вследствие наличия знакопеременных или пульсирующих нагрузок. При использовании само­синхронизации кинематические связи между роторамп оказываются излишними (рис. 12.2,6).

Япление самосинхронизации неуравновешенных рото­ров послужило основой для созданпя нового класса вибра­ционных машин — конвейеров, питателей, грохотов, дро­билок, мельниц, концентрационных столов, специальных стендов и др. К настоящему времени зарегистрировано (в основном в СССР) более двухсот изобретений, основан­ных на использовании эффекта самосинхронизации. Мно­гие из этих изобретений, по-видимому, пе могли бы быть сделаны при отсутствии теоретических исследований и ме­тодов расчета. Дело в том, что, как будет ясно из даль­нейшего, ряд закономерностей самосинхронизации вибро - возбудителей вряд ли может быть предсказан на основе чисто интуитивных соображений или обиаружеп на ос­нове нецелеяаправленного экспериментирования.

Вместе с тем возможности использования самосинхро­низации вибровозбуднтелей еще далеко пе исчерпаны.