CC BY
29
УДК 621.0:622
Н. Н. Корнеева Астраханский государственный технический университет
ИНЕРЦИОННЫЙ ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЬ ДЛЯ ТОРОИДАЛЬНОГО МНОГОКОМПОНЕНТНОГО СМЕСИТЕЛЯ
Широкое применение вибрационной техники в промышленности объясняется ее конструктивно-технологическими достоинствами: простотой устройства, легкостью обслуживания, высокой долговечностью, ремонтопригодностью, взаимозаменяемостью узлов, возможностью совмещения транспортных и технологических операций. Однако путь внедрения вибрационной техники не прост, что связано со сложностью методов расчета вибромашин, многообразием возможных режимов работы, трудностью настройки на эффективные устойчивые режимы.
При разработке конструкции тороидального смесителя для многокомпонентных сред встал вопрос о выборе типа вибровозбудителя, который должен сообщить движение колебательной системе и создать возмущающую силу, необходимую для восполнения внутренних потерь и преодоления внешних сопротивлений. Наиболее удобными, как показывает практика, являются кинематические вибровозбудители, у которых ведущее звено имеет вполне определенное абсолютное или относительное движение, зависящее только от его геометрических размеров.
В инерционных вибраторах возмущающая сила создается вследствие вращения одной или нескольких неуравновешенных масс. При этом можно добиться, чтобы возмущающая сила была или вращающейся, или постоянной, или сочетала различные комбинации возмущающих сил и крутящих моментов [1, 2].
При установке вибратора на технологическую машину характер создаваемого возмущения будет зависеть не только от типа вибратора, но и от расположения его относительно центра масс и центра приведения восстанавливающих сил и направления экстремальных жесткостей упругих связей.
Вибратор дебалансного типа содержит дебаланс, вращающийся с постоянной угловой скоростью на валу в подшипниках опорной части, которая крепится к вибрационной машине. Возмущающая сила создается центробежной силой неуравновешенной массы т. При расстоянии от центра вращения этой массы до ее центра тяжести г возмущающая сила равна
Е = т ■ г ■ ю2.
Проекции возмущающей силы на оси х, у, проходящие через центр и лежащие в плоскости вращения дебаланса, соответственно равны:
Ех = т ■ г ■ ю28т ю • ^,
Fy = m ■ r ■ ®2cos ю • t.
Если плоскость вращения дебаланса не совпадает с плоскостью хОу, то вибратор создает возмущения в направлении не только осей х и у, но и оси z.
Плоскость вращения дебаланса может составлять с осями углы: a*, (Ху, az, тогда проекции радиуса дебаланса на оси будут равны: rx = r ■ cos ax, ry = r ■ cos ay, rz = r ■ cos az и в направлении осей будут
действовать составляющие возмущающей силы Fx, Fy, Fz. Если ось вращения дебаланса находится на расстоянии ах, ау от центра масс колебательной системы, то вибратор также будет создавать возмущающие моменты:
Mx = m ■ r ■ ю2а„, x y M„ = m ■ r ■ ю2а .
yx
Направленную возмущающую силу можно получить при помощи трехдебалансного вибратора, средний дебаланс которого вращается в одну сторону, а два крайних - в противоположную. Все дебалансы вращаются с постоянной угловой скоростью и создают постоянную по величине центробежную силу, которая непрерывно меняет свое направление. Трехде-балансный вибратор позволяет легко регулировать направление силы, так как угол ее действия равен половине угла, образуемого направлениями крайних и среднего дебалансов в исходном положении. При необходимости можно создать возмущающую силу, меняющуюся по эллиптическому закону. Для этого суммарная масса крайних дебалансов должна отличаться от массы центрального дебаланса.
В ряде случаев эффективность протекания процесса смешивания многокомпонентных сред возрастает с использованием специальных законов возбуждения в смесителе с тороидальным рабочим органом. Для обеспечения спиралевидного движения обрабатываемой среды трехдеба-лансный вибратор настраивается таким образом, что создается возмущающая сила, изменяющаяся по сложному многолепестковому годографу. Для этого каждому дебалансу придается своя угловая скорость, а массы дебалансов определяются из соотношения угловых скоростей. Аналитически выявлена зависимость для угла a между векторами возмущающих сил от угла поворота первого дебаланса j.
a = (2n + l)n - (l + p)j, где р - число, обратное передаточному отношению.
Такой инерционный вибратор можно использовать только на средних частотах колебаний. При низкочастотных режимах требуется значительное увеличение массы дебалансов для получения необходимой вели-
чины возмущающей силы. На высоких частотах значительно увеличиваются опорные реакции в подшипниках вибратора, что приводит к быстрому выходу их из строя. Вследствие отсутствия жесткой связи между подвижными деталями вибратора и колебательной системой даже в случае защемления последней поломка привода не происходит.
СПИСОК ЛИТЕРА ТУРЫ
1. Гончаревич И. Ф., Фролов К. В. Теория вибрационной техники и технологии. -М.: Наука, 1998.
2. Спиваковский А. О., Гончаревич И. Ф. Вибрационные и волновые транспортирующие машины. - М.: Наука, 1991.
Получено 15.02.05
INERTIAL VIBROEXITER FOR TOROIDAL MULTICOMPONENT MIXER
N. N. Korneeva
There has been considered the problem of choosing a vibro-exiter for a toroidal mixer of multicomponent media. Among kinematic vibroexiters there has been chosen an inertial vibroexiter with one and three debalances. Also there has been shown a possibility of creating rotational and constant disturbing force as well as combinations of disturbing forces and torques. The value of disturbing force was determined in coordinate projections for different variants of debalances. There also was determined dependence of the angle between vectors of disturbing forces from angular displacement of debalance.
