2. КЛАССИФИКАЦИЯ

Кинематические вибровозбудители в соответствии с принципиальным устройством делятся на эксцентриковые приводы с упругим шатуном и с приводным демпфером; принудительные вибровозбудители имеют жесткий шатун. Различают приводы с регулируемой и нерегулируемой амплитудой колебаний. Регулируемые приводы, в свою очередь, подразделяют на привод, регулируемый без остановки машины, и привод, регулируемый в нерабочем состоянии машины. По характеру регулирования различают приводы с плавным и со ступенчатым регулированием.

Кинематические и принудительные вибровозбудители могут быть использованы для создания прямолинейных гармонических и бигармонических колебаний, а также для возбуждения эллиптических колебаний.

В соответствии с различивши условиями работы принудительный и кинематический вибровозбудители принципиально отличаются друг от друга. Принудительный вибровозбудитель должен сообщать рабочему органу кинематически определенное движение, а при кинематическом вибровозбудителе характер движения рабочего органа определяется параметрами самой машины, ее массами и жесткостью упругих связей.

В связи с изложенным в принудительном вибровозбудителе используют эксцентриковый механизм, конец шатуна которого, закрепленный на рабочем органе, имеет

кинематически определенное движение. В этом случае применяют жесткий шатун, и вал привода неподвижно устанавливают на раме конвейера.

Кинематический вибровозбудитель не должен накладывать жестких связей на движение рабочего органа машины, поэтому в механизм привода для получения необходимой степени подвижности вводят деформирующие элементы.

Рис. 1. (см. скан) Принципиальные схемы кинематических и принудительных вибровозбудителей

Принципиальное устройство принудительного вибровозбудителя приведено на рис. 1, а. На вал 1 насажен эксцентрик 2, который обхватывается хомутом 3 шатуна 4, свободный конец шатуна шарнирно прикреплен к рабочему органу машины.

Для уравновешивания движущихся масс (эксцентрика и шатуна), а в отдельных случаях и частичного уравновешивания движущихся частей рабочей машины на валу устанавливают противовес таким образом, чтобы создаваемая им центробежная сила уравновешивала силы инерции движущихся частей привода (неуравновешенных частей машины).

Наиболее полное уравновешивание сил инерции движущихся частей привода и вибрационной машины достигается в системе привода с двумя эксцентриковыми валами (рис. 1, б). Такой привод состоит из двух эксцентриковых валов 1 и 2 с эксцентриками 3 и 4, на которые насажены шатуны 5 и 6. Оба вала приводятся во вращение от электродвигателя через клиноременную передачу и систему зубчатых

колес 7. Валы вращаются в противоположные стороны. Для уравновешивания сил инерции на валах установлены противовесы 8 и 9. В приводе этой конструкции вертикальные составляющие центробежных сил противовесов вследствие вращения валов в противоположные стороны полностью уравновешиваются. Равнодействующая составляющих центробежных сил действует в направлении колебаний. Она уравновешивает силы инерции движущихся частей вибрационной машины. Уравновешенный эксцентриковый привод испытывает меньшие динамические нагрузки и способствует устранению нежелательных паразитных колебаний.

Принципиальное устройство простейшего кинематического вибровозбудителя приведено на рис. 1, е. Он отличается от принудительного вибровозбудителя (рис. 1, а) только тем, что шатун содержит упругий элемент 5. На рис. 1, г показан уравновешенный кинематический вибровозбудитель.

В эксцентриковом приводе используют различные системы упругих шатунов. В зависимости от конструкции шатуна различают две модификации привода этого типа. К первой модификации относятся приводы с шатунами, являющимися упругими во всем диапазоне рабочих нагрузок; ко второй — приводы с так называемым не вполне упругим шатуном. Шатун привода второй модификации состоит из двух половин, поджатых друг к другу винтовыми пружинами с начальным затягом. Начальный затяг пружин выбирают таким образом, чтобы сила предварительного поджатия пружин лишь немного превосходила силы сопротивления в установившемся режиме вибромашины. При использовании такого привода в резонансных вибромашинах в процессе пуска он работает как кинематический, а при установившейся работе — как принудительный.

Привод с не вполне упругим шатуном облегчает запуск резонансных вибромашин и одновременно обеспечивает кинематически определенное движение при установившихся режимах работы. Недостатком привода являются удары и шум при запуске.

Вибровозбудитель с демпфером представлен на рис. 1, д. Один конец демпфера I укреплен на рабочем органе вибромашины, а второй соединен с трехшарнирным коромыслом-балансиром 2. Коромысло с помощью среднего шарнира также прикреплено к рабочему органу вибромашины. К короткому концу коромысла прикреплен шатун 3 вибровозбудителя. Из эксцентриковых виброприводов для создания бигармонических колебаний можно использовать привод, состоящий из двух эксцентриковых втулок I к 2 (рис. 1, е), помещенных одна в другую, которым сообщается вращение с угловыми скоростями при заданном угле сдвига фаз.

Для создания бигармонических колебаний можно применять также эксцентриковый привод с параллельным расположением шатунов (рис. 1, ж), состоящий из двух параллельных синхронно вращающихся эксцентриковых валов 1 и 2, на которых закреплены упругие шатуны 3 и 4. Перемещения отдельных шатунов суммируются на маятниковом балансире 5, соединенном с рабочим органом вибромашины и сообщающем ей бигармоническое движение. Эллиптические колебания могут возбуждаться эксцентриковым вибровозбудителем с двумя смещенными эксцентриками, вращающимися с одинаковой угловой скоростью (рис. 1, з). Он состоит из эксцентрикового вала 1 с двумя эксцентриками 2 и 3, сдвинутыми один относительно другого на угол 90°. На эксцентриках расположены упругие шатуны, смещенные на тот же угол и прикрепленные к рабочему органу вибромашины.

Эксцентриковый привод наиболее рационально использовать в низкочастотных колебательных системах. Этот тип привода способен создавать большие вынуждающие силы при невысоких частотах колебаний. При высоких частотах колебаний возникают большие силы инерции, которые передаются на подшипники эксцентрикового вала привода. При этом в подшипниках действуют значительные силы трения, что обусловливает относительно более быстрый выход их из строя. При повышенных частотах колебаний эксцентриковый привод используют лишь в уравновешенных колебательных системах, работающих на резонансных режимах. В этом случае силы инерции рабочих органов машины практически полностью уравновешены, и на подшипники передаются незначительные нагрузки.

Эксцентриковый привод с жестким шатуном (принудительный вибровозбудитель) обеспечивает поддержание постоянной амплитуды колебаний рабочего органа во всем диапазоне частот работы машины. Недостатком этого привода являются

затрудненные условия пуска. При пуске привод должен за один оборот преодолеть восстанавливающие силы упругой системы вибромашины и сообщить ей необходимое начальное ускорение. При использовании такого привода применяют специальные электродвигатели с повышенным -кратным) пусковым моментом, устанавливают два электродвигателя, один из которых отключают после пуска, или применяют один из двух следующих способов.

При первом способе для облегчения пуска используют специальный пусковой маховик. Такой привод имеет эксцентриковый вал, состоящий из двух частей, соединенных между собой дисковой муфтой. На одной половине вала установлен эксцентрик с шатуном, на другой — маховик, приводимый во вращение от двигателя. Пуск машины таким приводом осуществляется следующим образом. С помощью муфты отсоединяют маховик от эксцентрика, затем двигателем раскручивают маховик до максимальной частоты вращения. Далее с помощью муфты маховик соединяют с эксцентриком. При этом кинетическая энергия, накопленная в маховике, расходуется на деформацию рабочих рессор, чем облегчается пуск. В установившемся режиме маховик способствует обеспечению плавной работы машины.

При втором способе для облегчения пуска используют эксцентрик с регулируемым в процессе пуска эксцентриситетом. Такой привод состоит из двух эксцентриковых втулок, помещенных одна в другой. Поворачивая втулки относительно друг друга, можно регулировать эксцентриситет от нуля до максимума. Пуск осуществляют при минимальном эксцентриситете. По мере разгона машины эксцентриситет автоматически увеличивается, пока не достигнет эксплуатационной величины. Эксцентриковый привод с жестким шатуном, работая на собственных частотах колебательной системы, развивает наименьшую вынуждающую силу. Снижение или повышение частоты по сравнению с собственной частотой колебательной системы выражается в резком увеличении вынуждающих сил.

Эксцентриковый привод с упругим шатуном лишен недостатков привода с жестким шатуном. Вследствие упругой связи пуск вибромашины с приводом такого типа растягивается, рабочий орган вибромашины раскачивается постепенно, вследствие чего привод в переходных режимах испытывает незначительные нагрузки. Вибромашины с эксцентриковым приводом с упругим шатуном обычно настраивают на частоту, близкую к собственной частоте колебательной системы для снижения потребной вынуждающей силы. В этом режиме амплитуда колебаний рабочего органа несколько меньше эксцентриситета привода и тем ближе к нему, чем меньше сопротивления в системе.

При настройке вибромашины на резонансный режим существенно увеличиваются амплитуда колебаний и затраты энергии в колебательной системе.

Применительно к энергозатратам в резонансных режимах наиболее предпочтительным является эксцентриковый привод с упругим шатуном, затем эксцентриковые приводы с демпфером в шатуне и жесткими шатунами.

Недостатком эксцентрикового привода с упругим шатуном, проявляющимся при работе на собственных частотах колебаний, динамической системы, является зависимость амплитуды от действующих сопротивлений и нагрузок на машину.

Эксцентриковый привод с демпфером в шатуне обеспечивает большую устойчивость работы в резонансных режимах, однако для обеспечения одинаковых размахов колебаний такой привод должен создавать большие вынуждающие силы, чем привод с упругим шатуном. В дорезонансных и зарезонансных режимах эта разница еще более существенна. То же отмечается и в отношении энергозатрат.

Эксцентриковый привод целесообразно использовать в низкочастотных машинах, так как он может создавать необходимые при этом большие амплитуды колебаний. Привод этого типа способен создавать большие вынуждающие силы при невысокой скорости вращения приводного вала. В низкочастотных машинах меньше также динамические нагрузки на привод, что позволяет работать с некоторой отстройкой от собственной частоты колебательной системы, обеспечивая большую устойчивость.

При использовании двигателей с регулируемой частотой вращения, например электродвигателей постоянного тока или коллекторных электродвигателей трехфазного тока, можно получить привод с широким диапазоном регулирования частот. Используя поворотные эксцентрики, можно также регулировать амплитуду колебаний.