Глава XIV. ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛИ
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Центробежный вибровозбудитель — это инерционный вибровозбудитель с вращательным движением инерционного элемента [13]. Вынуждающая сила, развиваемая при движении инерционного элемента, содержит преимущественно, а в
некоторых случаях исключительно нормальную составляющую силы инерции, т. е. центробежную силу. В переходных режимах, а для некоторых схем вибровозбудителей и в установившемся режиме существенное значение имеет и тангенциальная составляющая силы инерции. Известны схемы вибровозбудителей, в которых развивается значительная кориолисова составляющая силы инерции.
Центробежные вибровозбудителн подразделяют на дебалансные и планетарные [1, 2, 9]. У дебалансного вибровозбудителя инерционный элемент, называемый в этом случае дебалансом, установлен в подшипниках, связанных с корпусом вибровозбудителя, и не уравновешен относительно оси вращения, определяемой подшипниками. Вращение дебаланса осуществляет какой-либо привод. Дебалапс может иметь статическую или моментную неуравновешенность либо одновременно ту и другую.
Статическая неуравновешенность возникает, когда инерционный элемент вращается вокруг оси, параллельной одной из его главных центральных осей инерции. Мерой статической неуравновешенности считают статический момент массы (который в балансировочной технике называют дисбалансом) 
где та — масса инерционного элемента; 
радиус-вектор центра этой массы относительно оси вращения (его модуль 
называют эксцентриситетом массы).
Модуль
также называют статическим моментом массы или дисбалансом. При вращении инерционного элемента с угловой скоростью со развивается центробежная сила 
Моментная неуравновешенность возникает, когда инерционный элемент вращается вокруг центральной оси, не совпадающей ни с одной из его главных центральных осей инерции. Если такой инерционный элемент рассечь на две части плоскостью, проходящей через его центр массы и перпендикулярной оси вращения, то каждая из образовавшихся двух частей имеет равные по модулю и противоположно направленные дисбалансы. Плоскость, в которой лежат центры масс обеих частей и ось вращения, называют плоскостью разбаланса. Мерой моментной несбалансированности считают момент дисбаланса 
где 
дисбаланс одной из частей инерционного элемента, образовавшихся после указанного выше рассечения; I — радиус-вектор центра массы этой части относительно центра массы второй части.
При вращении инерционного элемента с угловой скоростью 
развивается равнодействующий момент центробежных сил
У планетарного вибровозбудителя инерционный элемент, называемый в этом случае бегунком, обкатывается по беговой дорожке корпуса и, следовательно, совершает два движения: обкатку и собственное вращение, которые связаны определенным передаточным отношением. Одно из этих движений вызывает какой-либо привод.
Из всех типов вибровозбудителей, применяемых в технологических целях, наибольшее распространение имеют центробежные. Их преимущества заключаются в простоте конструкции, низкой стоимости, возможности достижения весьма высокого отношения амплитуды вынуждающей силы к массе вибровозбудигеля (более 
широком диапазоне, в котором можно назначать частоту генерируемой вибрации (примерно в пределах 0,01 —1000 Гц), удобстве плавного или ступенчатого регулирования частоты вибрации (и одновременно амплитуды вынуждающей силы, пропорциональной квадрату частоты), простых средствах принудительного, а в определенных случаях самопроизвольною согласования совместной работы двух или нескольких вибровозбудителей на одном исполнительном органе машины, поскольку в обычных случаях центробежные вибровозбудители не являются колебательными системами (т. е. не имеют собственных частот), низкой чувствительности к изменениям внешних воздействий, возможности устойчивой работы при преодолении больших диссипативных сопротивлений колебаниям. В числе недостатков центробежных вибровозбудителей можно назвать сравнительно небольшой ресурс, сильно зависящий от качества применяемых материалов и изделий, точности изготовления и сборки деталей, правильности эксплуатации и ухода; трудность независимого
регулирования частоты и амплитуды вынуждающей силы; сравнительную длительность переходного процесса при выбеге, которую можно радикальным образом сократить только введением торможения вращения инерционного элемента при выбеге.
По способу приведения в движение инерционного элемента центробежные вибровозбудители можно подразделить на приводимые от любого двигателя через передачу, которая может быть механической (зубчатая, цепная, ременная, гибкий вал), гидравлической (гидравлическая муфта), электрической (индукционная муфта); приводимые непосредственно встроенным в корпус или пристроенным к его торцу двигателем, например электродвигателем, водяной, паровой, пневматической или газовой турбиной, ротационным гидро- или пневмодвигателем, бегущим электрическим полем и т. д.
Дебалансные вибровозбудители по числу дебалансных валов подразделяют на одновальные, двухвальные, трехвальные и т. д. В большинстве случаев инерционный элемент (вал с жестко присоединенными к нему неуравновешенными и уравновешенными частями) можно рассматривать как неизменяемое твердое тело, но иногда следует учитывать вызываемую центробежной силой деформацию. Изредка дебалансы представляют собой сыпучее тело или жидкость. В частности, известен, но не получил распространения жидкометаллический (например, ртутный) дебаланс, движимый в замкнутой трубе магнитогидродинамическим двигателем. Планетарные вибровозбудители мог) 
быть с наружной или внутренней обкаткой.
Рис. 1. Плоские схемы центробежных вибровозбудителей с одним инерционным элементом
В первом случае бегунок обкатывается по беговой дорожке своей наружной поверхностью, а во втором случае — внутренней поверхностью.
На рис. 1 приведены наиболее распространенные плоские схемы центробежных вибровозбудителей с одним инерционным элементом, которые обладают только статической неуравновешенностью. Дебалансный вибровозбудитель (рис. 1, а) состоит [2, 9, 10] из дебаланса 1 (центр массы которого расположен в точке С), жестко связанного с валом, вращающимся вокруг оси О в подшипниках, соединенных с корпусом 2. Развиваемая дебалансом инерционная сила передается на корпус через подшипники.
На рис. 1, б, в показаны схемы поводково-планетарных вибровозбудителей с наружной обкаткой. Бегунок 1 обкатывается по беговой дорожке 2 корпуса 3 с помощью поводка 4, вращение которому сообщает вал 5. Поводок в первом случае вилочный, а во втором шарнирно-рычажный. Фрикционно-планетарный вибровозбудитель с наружной обкаткой (рис. 1, г) состоит из бегунка 1, собственное вращение которого поддерживает двигатель через вал 2. Бегунок обкатывается по беговой дорожке 3 корпуса 4. В случае внутренней обкатки (рис. 1, д) бегунок 1 обкатывается по беговой дорожке, образуемой боковой поверхностью пальца 2, жестко связанного с корпусом 3. Собственное вращение бегунку сообщает двигатель через вал (на схеме не показан). Обкатку в обоих случаях поддерживают силы сухого трения между бегунком и беговой дорожкой, возникающие под действием центробежной силы, прижимающей бегунок к дорожке, и передаваемого валом момента. Зубчато-планетарные вибровозбудители отличаются от фрикционно-планетарных наличием вне беговых дорожек зубчатого зацепления бегунка с корпусом, которое поддерживает обкатку. Конструкции пневмопланетарных вибровозбудителей подробно рассмотрены в гл. XX.
Обычно поверхности обкатки бегунка и дорожки имеют круговые поперечные сечения. Статический момент массы таких планетарных вибровозбудителей
подсчитывают по 
в которой эксцентриситет массы
где 
радиус беговой дорожки; 
радиус бегунка.
Передаточное отношение угловой скорости обкатки к угловой скорости собственного вращения бегунка
Оно отрицательно (т. е. направления собственного вращения и обкатки противоположны) при наружной обкатке, когда 
и положительно (т. е. направления собственного вращения и обкатки совпадают) при внутренней обкатке, когда 
В специальных случаях одна или обе поверхности обкатки бегунка и беговой дорожки могут иметь некруговое поперечное сечение, например эллиптическое или очерченное более сложной замкнутой выпуклой кривой. В последнем случае вибровозбудитель будет порождать полигармоническую вибрацию. При внутренней обкатке поперечное сечение внутренней поверхности бегунка может иметь форму многоугольника. В этом случае вибровозбудитель будет порождать ударно-вибрационное движение [12].
К инерционным, кроме центробежных, относятся также вибровозбудители с возвратно-поступательным и возвратно-поворогным движением инерционных элементов, в том числе электромагнитные вибровозбудители со свободно движущимся инерционным элементом, и свободнопоршневые гидравлические и пневматические вибровозбудители. Они описаны в последующих разделах. Редко применяют инерционные вибровозбудители, у которых прямолинейное возвратно-поступательное движение инерционного элемента создается в результате преобразования вращатель ного движения маховика. Из них наиболее известны вибровозбудители с синусным [18] и кривошипно-ползунным механизмами.
