масса, жесткость пружин и виброуплотнителей между двумя массами, частота возмущения, вынуждающая сила, вид вынуждающей силы, геометрические параметры вальца и вибровозбудителя, величина эксцентриситета водила вибровозбудителя и т.д.

6.6. Классификация вибровозбудителей

Использование вибрации даёт возможность интенсифицировать многие технологические процессы, повышать качество выполняемой работы, создавать новые технологии, основанные на вибрационных эффектах [45]. Для придания рабочему органу колебательных движений на машину устанавливают специальный возбудитель колебаний – вибровозбудитель. Общая классификация вибровозбудителей приведена на рис. 6.37.

Вибровозбудители можно классифицировать по нескольким характерным признакам. По способу действия различают центробежные, инерционные и вибровозбудители ударного действия. Вынуждающая сила инерционных вибровозбудителей развивается в результате возвратно-поступательного движения масс. В вибровозбудителях ударного действия вынуждающая сила возникает при соударении подвижных масс. Ударно-вибрационные машины, будучи существенно нелинейными системами, способны осуществлять качественно различные режимы движения.

При работе в одном определённом режиме возможны различные значения ударной скорости, а следовательно, различная эффективность машины, зависящая от её настройки. У центробежных вибровозбудителей вынуждающая сила характеризуется силой инерции вращающихся частей – инерционных элементов.

Из всехтипов вибровозбудителей, применяемых при уплотнении дорожно-строительных материалов, наиболее распространены центробежные. Онипростыпо конструкции,имеют низкую стоимость, обеспечивают возможность достижения высокой вынуждающей силы (более 1 кН на 1 кг массы вибровозбудителя), широкий диапазон, в котором можно назначать частоту вибрации (примерно в пределах 0,01–1000 Гц) [46], плавное или ступенчатое регулирование частоты вибрации с одновременным изменением амплитуды вынуждающей силы, возможность работы при больших диссипативных силах. Отличаются низкой чувствительностью к изменению внешних

165

зависит не только от параметров вибровозбудителя и принципиальной схемы машины, но и от состояния самой системы. На движение рабочего органа влияют позиционные, инерционные и диссипативные силы, возникающие в результате этого движения. Поэтому вибрационная машина реагирует на изменение условий работы, что в случаях повышенной чувствительности (у резонансных вибромашин) может привести к нарушению предписанного режима работы.

Рис. 6.38. Плоские схемы центробежных вибровозбудителей с одним инерционным элементом: 1 – корпус; 2 – инерционный элемент; 3 – вал привода; 4 – беговая дорожка; 5 – водило; 6 – палец корпуса

По типу колебаний вибровозбудители разделяются на одночастотные и поличастотные. Пример возбуждения поличастотных колебаний представлен на рис. 6.38, б, где беговая дорожка обкатывается дебалансным бегунком.По типувозбуждения колебаний центробежные вибровозбудители подразделяются на дебалансные и планетарные. У дебалансных инерционный элемент (дебаланс) представляет собой неуравновешенный относительно оси вращения ротор, вал которого установлен в подшипниках (рис. 6.38, а). Создаваемая вынуждающая сила передаётся на корпус вибровозбудителя через подшипники. У планетарного вибровозбудителя инерционный элемент (бегунок) обкатывается по беговой дорожке корпуса, совершая два движения: обкатку и собственное вращение, которые связаны определённым передаточным отношением. Одно из

167

этих движений обеспечивается приводом. Создаваемая вынуждающая сила передается на корпус через беговую дорожку.

Всвою очередь, планетарные вибровозбудители подразделяются на поводковые и фрикционно-планетарные. На рис. 6.38, б, в, г показаны схемы поводково-планетарных вибровозбудителей с наружной обкаткой. Бегунок своей наружной боковой поверхностью обкатывается по беговой дорожке корпуса с помощью поводка, вращение которомусообщает вал. Поводок в первом случае вилочный,

аво втором шарнирно-рычажный. К поводковым можно отнести планетарные вибровозбудители, у которых бегунок обкатывается по беговой дорожке полости корпуса под действием подаваемого в тангенциальном направлении воздуха.

Вслучае применения дебалансных бегунков (см. рис. 6.38, б) возникают две центробежные силы различной частоты. Одна вынуждающая сила развивается вследствие вращения центра масс бегунка относительно оси вращения 0, а вторая – из-за вращения ролика относительно своей оси 0. Движение бегунка в этом случае можно представить состоящим из поступательного вместе с центром бегунка и вращательного относительно этого центра [46]. Во фрикционно-планетарных вибровозбудителях различают две принципиальные схемы их устройства: с наружной и внутренней обкаткой. Фрикционно-планетарный вибровозбудитель с наружной обкаткой (рис. 6.38, д) имеет бегунок, собственное вращение которого поддерживает двигатель через вал. Бегунок обкатывается по беговой дорожке корпуса.

Вслучае внутренней обкатки (рис. 6.38, е) бегунок, имеющий кольцевое сечение, своей внутренней боковой поверхностью обкатывается по беговой дорожке, в качестве которой служит боковая поверхность пальца, жёстко связанного с корпусом. Собственное вращение бегунку сообщает двигатель. Применение в данной конструкции дебалансного бегунка позволяет получить поличастотный режим вибрации. Низкая частота равна частоте вращения вала привода, высокая – относительной частоте вращения бегунка. При малой разнице диаметров обкатывающихся поверхностей высокая частота стремится к бесконечности.

Вдебалансных вибровозбудителях в зависимости от требований к конструкции вибромашины, определяемых её технологическим назначением, формой, габаритами и массой, валы дебалансного механизма могут быть выполнены горизонтальнымии вертикальными,

168

соосными, параллельными или взаимно перпендикулярными. Определённое направление и синхронность вращения валов с дебалансами достигаются, как правило, зубчатыми колёсами – цилиндрическими или коническими. По отношению к продольной оси вибровозбудители могут возбуждать круговые, продольные, вращательные, продольно-вращательные, поперечные и винтовые колебания [46], поэтому с помощью синхронно вращающихся дебалансов можно создавать любые одночастотные вынуждающие воздействия (силы, моменты, их сочетания). Каждый вид колебаний используют для выполнения определённой технологической операции, для которой он наиболее эффективен.

Различные схемы дебалансных вибровозбудителей, позволяющих генерировать указанные видыколебанийи некоторые их сочетания, представлены на рис. 6.39. Вращение дебаланса, обладающего как статической, так и моментной неуравновешенностью (рис. 6.39, а), приводит к появлению сочетания круговой силы и кругового момента.Вращениевпротивоположные сторонывокруг параллельных осей двух таких одинаковых дебалансов при начальной фазировке, показанной на рис. 6.39, в, создаёт колеблющийся динамический винт, т.е. сочетание синфазно или антифазно колеблющихся вдоль одной прямой силы и момента.

Прямолинейно направленную вынуждающую силу можно получить с помощью одного вращающего дебаланса в шарнире маятникового вибровозбудителя (см. рис. 6.39). В данной схеме вынуждающая сила действует вдоль среднего положения оси симметрии маятника. Одиночный дебаланс (рис. 6.39, г) возбуждает круговую вынуждающую силу. Такую же силу создают синфазно вращающиеся в одном направлении вокруг параллельных осей два (рис. 6.39, д) дебаланса.

Синусоидально колеблющуюся прямолинейно направленную вынуждающую силу можно возбуждать вращением в противоположные стороны двух одинаковых дебалансов вокруг общей оси (рис. 6.39, е) или вокруг параллельных осей (см. рис. 6.39, д), причем в последнем случае фазировка должна быть такой, как показано на рис. 6.39, д.

Синусоидально изменяющийся момент, направленный перпендикулярно к плоскости рисунка, обеспечивают два одинаковых дебаланса, вращающиеся в одном направлении антифазно вокруг параллельных осей (рис. 6.39, ж). Если они синхронно вращаются в

169

противоположных направлениях при указанной начальной фазировке, то, помимо указанного момента, они создают горизонтально направленную синусоидальную силу. Если два одинаковых дебаланса вращаются в одном и том же направлении при фазировке, то будет получено сочетание колеблющегося момента постоянного направления и круговой силы.

Рис. 6.39. Схемы центробежного возбуждения дебалансными вибровозбудителями одночастотных вынуждающих воздействий

Для передачи движения от привода к рабочему органу планетарных вибровозбудителей применяются различные типы водила. К самым распространённым относятся поводковые вилочные (рис. 6.40, в, г), шарнирно-рычажные (рис. 6.40, б) и фрикционные (см.

рис. 6.40 д, е).

По типу установки водила в корпусе вибровозбудителя различают симметричные и асимметричные вибровозбудители. Асимметричные вибровозбудители обладают повышенной динамичностью и высокой степенью нестационарности рабочего процесса вследствие дополнительного к центробежным силам действия кориолисовых сил инерции, что достигается асимметричным смещением оси вращения, по которой перемещается инерционный бегунок.

По форме беговой дорожки различают планетарные вибровозбудители с круглой, овальной, эллиптической дорожкой или дорожкой, форма которой описывается кривыми высшего порядка.

170