ЧТО МОЖЕТ ВИБРАЦИЯ?

Примеры использования самосинхронизации вибровозбудителен в технике

Приведем несколько примеров, характеризующих воз­можности использования явления самосинхронизации в вибрационной технике.

Наиболее широкое распространение в настоящее вре­мя получили вибрационные машины и устройства с дву­мя самосинхропизирующимися вибровозбудителями. В п. 1—4 табл. 1 представлены типичные дипамические схемы таких машин[23]), указаны условия устойчивости синхронных режимов вращения роторов и описан соответ­ствующий этим режимам характер колебаний тел, на ко­торых роторы размещены. Для упрощения предполагает­ся, что все вибровозбудители одинаковы и приводятся от одинаковых асипхрониых двигателей, хотя, как отмеча­лось, для использования самосинхронизации одинаковость двигателей совсем не обязательна. В таблице приняты сле­дующие обозначения: М, /„ /„, 1г — масса и главные цент­ральные моменты инерции относительно соответствующих осей тел, на которых размещены вибровозбудптели, О — центры масс этих тел, т и є — массы и эксцентриситеты роторов возбудителей, оо — пх оси вращения. При нали­чии двойных знаков в формулах четвертого столбца таб­лицы следует принимать либо только верхние, либо толь­ко нижние знаки.

На рис. 4.4, б и б представлены фотоснимки вибраци­онных грохотов — машин, применяемых преимущественно для разделения сыпучих материалов на фракции по круп­ности [57, 208] (см. п. 4.3.2 и 7.2). Эти машины осуществ­лены соответственно по схемам п. 2 и 3 табл. 1. Вторая схема реализована также в вибрационном конвейере, изо­браженном на рис. 4.2, а (см. п. 4.3.1). В обоих слу­чаях в режиме самосинхронизации устойчиво такое вра­щение роторов, при котором возбуждаются прямолиней­ные поступательные колебания рабочего органа машины под заданным углом к транспортирующей поверхности.

Фото вибрационных конвейеров-подъемников с двумя самосинхронизирующими вибровозбудителями, осуществ­ленных по схеме п. 4 табл. 1, представлены на рис. 4.2, б. Здесь в режиме самосинхронизации реализуются винто­вые колебания рабочего органа, как раз и необходимые

Схемы вибрационных устройств с самосинхронизирующпмися механическими возбудителями колебаний и их основные характеристики

Динамическая схема, обосначения и краткое описание системы

Характер синхронного движения (в пер­вом приближении)

возбудителей

Условие устончц - вссти синхронного

Выражение цля м0_

дуля ВиПрЯ!!ИОННОГО момента

Два одинаковых дебалансных вибро­возбудителя, симметрично установ­ленных на мягко впброизолирован - ном твердом теле, которое может со­вершать плоские колебания; осп воз­будителей параллельны, лежат в од­ной плоскости с центром масс тела О и удалены от него на одинаковые рас­стояния г а) ф,= rfcШ,

<р2= + л)

(роторы возбу­дителей вращают­ся в противопо­ложных направ­лениях)

б) q>i= ±Ш, ф2= zta>t (роторы возбуди­телей вращаются в одинаковых на­правлениях)

в)ф,= ±ш,

Фг= ±(ыг + я) (роторы возбуди­телей вращаются в одинаковых на­правлениях)

Прямолинейные поступательные гармонические колебания в на­правлении оси Оу с амплитудой Л0= 2 ше/М

Круговые посту­пательные коле­бания с амплиту­дой г0— 2тг/М

Поворотные гар­монические коле­бания с угловой амплитудой ф0 = = 2 mErll

Режим устойчив при любых соче­таниях парамет­ров, если г Ф О

Л/г2

>2

W (со) =

1 т2е2Ш-

г м

XI-

Таблица і (продолжение'

Динамическая ок на, оСозначения и краткое описание системы

Характер синхронного движения (в пер­вом приближении)

возбудителей I несущих тел

Условие устойчи­вости синхронного движения

Выражение для мо­дуля вибрационного момента

Фі= ±0)1,

ф-, ((і)£ “1"

(роторы возбуди­телей вращаются в противополож­ных направлени­ях)

П рямол пнеиные поступательные гармонические колебания с амп­литудой

Л0= 2 тг/М, направленные вдоль оси Од (перпендикулярно плоскости осей роторов 0,02)

Режим устойчив при любых соче­таниях парамет­ров, если г ф 0

W (м) =

Та же система, что и в п. 1, но осп роторов возбудителей не лежат в од­ной плоскости с центром масс тела О

Динамическая схема, обозначения и краткое описание системы

Характер синхронного движения (в пер­вом приближении)

возбудителей

Условие устойчи­вости синхронного движения

Выражение для мо­дуля вибрационного момента

Схема 3

V г м, гх./ rz

Фі= rtaX,

Ф2= ЧЧШ + я) (роторы возбуди­телей вращаются в противополож­ных направле­ниях)

П рямолпнейные поступательные гармонические колебания с амп­литудой

Л0= 2те/М, параллельные ли­нии ОО*

Режим устойчив при любых соче­таниях парамет­ров, если г Ф О

W (со) =

1 т2в2ы1 Д/г2 _ —

г

Г =-

/« = /2sin*P-h

“-j - Iх COS2 fi

Та же система, что ив п. 2, но те­ло может совершать пространствен­ные колебания, а осп возбудителей параллельны плоскости xOz, равно­удалены от нее и наклонены под уг­лом л/2 — {5 к плоскости хОу (о, Оо2— плоскость вращения центров масс ро­торов; оси Oxyz — главные централь­ные оси инерции тела)

Два одинаковых дебалансных вибро возбудителя, установленные на мягко виброизолированном твердом теле с шестью степенями свободы; оси Oxyz — главные центральные; оси воз- **■ будителей наклонены под углом у к to плоскости хОу _____________

для осуществления вибрационного перемещения материа­ла вдоль спирального желоба (см. п. 4.3.1).

Использование самосинхронизирующихся вибровозбу­дителей в описанных и многих других подобных машинах вместо ранее применявшихся кипематически синхронизи­рованных позволило сделать машины более пригодными

для работы на горячих материалах, расположить возбуди­тели, если это необходимо, па значительных расстояниях один от другого; создать устройства с легко изменяемым характером колебаний рабочего органа п т. п.

Примерами успешного использования этих возможно­стей могут служить своеобразные грохоты, изображенные
на рис. 12.3 п 12.4, а также универсальный вибрацион­ный стенд (рис. 12.5).

Первый грохот [80] (рпс. 12.3, а) представляет собой мягко виброизолированную раму 1, па которой симметрич­но размещепы два самосинхронизирующихся вибровозбу­дителя 2. К раме посредством наклонных пластинчатых рессор 3 крепится некоторое число сит 4. Рессоры явля­ются мягкими в поперечном направлении, но весьма жест­кими в продольном, так что они задают ситам определен­ное направление поступательной вибрации, тогда как ра­ма при устойчивом син­хронном вращении ро­торов возбудителей со­вершает вертикальные колебания.

Другой грохот — так называемый грануло- метр (рис. 12.4)—пред­назначен для автомати­ческого контроля круп­ности дробленой руды [104].

Фото универсально­го вибрационного стен­да [33] с пультом управ­ления приведено на рис. 12.5. На этом стен­де путем простой пере­настройки можно полу­чать колебания стола стенда, имеющие самый разнообразный характер, что удобно при изучении различных вибрационных процес­сов— транспортирования, грохочения, сепарации, уплот­нения, разрыхления, вибробупкеризации и многих других.

Эти возможности создаются, во-первых, тем, что оси вращения роторов возбудителей в условиях схемы п. 4 табл. 1 могут быть произвольным образом повернуты вок­руг перпендикулярной им прямой А В и затем зафиксиро­ваны, и, во-вторых, возможностью изменения направле­ний вращения роторов. Таким путем можно сообщать сто­лу стенда прямолинейные и круговые поступательные ко­лебания, любым образом ориентированные по отношению к горизопту; поворотные колебания относительно оси, на­клоненной под любым углом к горпзонту; впнтовые колеба­ния, ось которых может иметь произвольпое направленно 142

п пространстве, а шаг пзмепястся в широких пределах; •ложные колебания, при которых траекториями точек яв­ляются произвольным образом ориентированные эллипсы.

Перечисленные возможности стенда могут быть еще более расширены, если обеспечить поворот и фиксирова­ние осей роторов не только относительно прямой АВ, но и относительно осей, перпендикулярных прямой АВ и осям роторов [13]. Кроме того, обычными средствами
может быть обеспечено измепение частоты п амплитуд колебаний.

Примеры использования эффекта самосинхронизации неуравновешенных тел прп создании новых машин для дробления и измельченпя твердых материалов, а также при решении задач автобалапсировки (например, при устройстве фундаментов под машины) рассмотрены в разделах 11 и 14 (см. рис. 11.1—11.3 и 14.1).