книги из ГПНТБ / Вибрационные машины в рыбной промышленности

При использовании двигателей с регулируемой частотой вра­ щения вала можно получить привод с широким диапазоном ре­ гулирования частот. Амплитуду колебаний можно регулировать с помощью поворотных эксцентриков [48].

Г и д р а в л и ч е с к и й п р ив о д наиболее пригоден для ис­ пользования в тех же условиях, что и эксцентриковый. Гидрови­ браторы весьма компактны и создают большие возмущающие уси­ лия при больших размахах колебаний. Это делает гидровибратор незаменимым при необходимости создания особо мощных и в то же время малогабаритных вибромашин.

Опыт показывает, что эксцентриковые и гидравлические при­ воды оказываются наиболее эффективными в вибротранспорти­ рующих машинах большой протяженности и производительности.

И н е р ц и о н н ы е в и б р а т о р ы наиболее целесообразно ис­ пользовать при средних частотах колебаний.

Существенным преимуществом инерционных вибраторов явля­ ется возможность получения больших возмущающих сил при не­ больших габаритах и массе привода. Недостатком инерционных вибраторов является значительное время пуска и выбега.

Инерционные вибраторы находят преимущественное примене­ ние в машинах, работающих в зарезонансных режимах.

Э л е к т р о м а г н и т н ы й в и б р о п р и в о д целесообразно применять для высокочастотных вибромашин, работающих при небольших амплитудах колебаний. По принципиальному устрой­ ству электромагнитные вибраторы являются наиболее совершен­ ным видом привода. Электромагнитные вибраторы не имеют узлов, в которых бы имело место трение скольжения или качения и подшипников, подверженных высоким динамическим нагрузкам. С их помощью можно обеспечить синхронную работу нескольких приводов.

Особые преимущества электромагнитный привод имеет в ма­ шинах с регулируемой производительностью, где возникает необ­ ходимость частых включений и выключений. Разгон вибрационной машины с электромагнитным приводом при пуоке практически мгновенный.

В то же время недостатком вибрационной машины с электро­ магнитным приводом кроме низкой скорости транспортирования является высокая чувствительность к колебаниям напряжения и нагрузки.

Использование высокочастотного электромагнитного привода требует применения жестких конструкций грузонесущих органов.

Пне в м а т и ч е с к и е в и б р а т о р ы целесообразно приме­ нять на высокочастотных вибромашинах. Однако использование пневматических вибраторов в многоприводных установках исклю­

чается вследствие невозможности обеспечения их синхронной ра­ боты.

40

УПРУГИЕ ЭЛЕМЕНТЫ

По назначению упругие элементы, применяемые в конструк­ циях вибрационных машин, можно разделить на две основные группы.

В первую группу входят элементы, которые выполняют роль амортизаторов, воспринимающих силу тяжести вибрирующих ча­ стей машины или ее рабочего органа и изолирующих последний от фундамента. Ко второй группе относятся элементы, которые независимо от их конструкции выполняют роль аккумуляторов энергии и используются как усилители колебаний. Такие упругие элементы применяются главным образом в машинах, работающих, в условиях резонанса или вблизи резонансной зоны.

Назначение упругих элементов определяет их конструкцию и основные параметры. Опоры-амортизаторы характеризуются от­ носительно малой жесткостью. В качестве опор-амортизаторов ис­ пользуются стальные пружины растяжения-сжатия, резиновые де­ тали различной формы и резинокордные пневмобаллоны.

Упругие элементы резонансных машин характеризуются отно­ сительно высокой жесткостью. Эти элементы конструктивно офор­ мляются обычно в виде стальных цилиндрических пружин, моно­ литных резиновых деталей, работающих на сдвиг или кручение, резинокордных пневмобаллонов, а также стальных пластинчатых рессор.

Пружинные амортизаторы рассчитываются по заданной вели­ чине коэффициента амортизации ца, представляющей собой отно­ шение возмущающей силы Рф, передаваемой на фундамент, к возмущающей силе F0, действующей на основание машины. Ина­ че т]а может быть выражен через отношение частоты возмущаю­ щей силы со (частота колебаний привода) к собственной частоте колебаний основания

принимают т]а= 0,14-0,05. Величина ш0 при известном статическом прогибе амортизаторов под действием силы тяжести машины бст может быть получена из выражения

<*>о=

41

Упругие элементы типа пластинчатых пружин работают таким образом, что в процессе деформирования их защемленные концы, не поворачиваясь, перемещаются один параллельно другому (рис. 12, а) [11]. Отсюда полный прогиб пружины, т. е. смещение одного конца относительно другого,

Изгибающий момент Ми (в Н-м) достигает максимума (см. рис. 12,6) в местах крепления и определяется выражением

43

Формула жесткости (53) для пружин прямоугольного и круг­ лого поперечного сечения соответственно принимает вид

3 r.Edi

(57)

16Р

где Ь — ширина плоской рессоры, м.

Рессоры вибромашин изготовляют из термически обработан­ ной рессорной стали марок 55С2, 60С2, 60С2Н2А по ГОСТ 2052—53. При расчете принимаются пониженные допускаемые на­ пряжения [а] = 98-=-120 МПа с целью обеспечения достаточного срока службы.

В качестве исходных данных для расчета обычно берут сум­ марную жесткость \k и полный прогиб %.

Задавшись величиной !, по формуле (54) находят б, а затем по формуле (56) — величину Ь-—суммарную ширину всех рессор подвески.

Между отдельными рессорами вибрационных машин в местах закрепления пакета устанавливают различные металлические и неметаллические прокладки толщиной 2—4 мм для снижения напряжений в опасных сечениях и жесткости. Можно применять стальные накладки толщиной 6—8 мм с плавно скругленными кромками. Наиболее выгодная толщина стальных рессор для промышленных образцов виброконвейера — 4—6,5 мм в соответ­ ствии с сортаментом рессорных сталей (ГОСТ 7419—55).

В настоящее время в различных вибрационных машинах ши­ роко применяются резиновые и резинометаллические изделия, вы­ полняющие функции как амортизаторов, так и упругих связей. Их достоинства: высокая эластичность, стойкость к воздействию различных химических и физических факторов, высокие аморти­ зационные способности [19]. Применение таких упругих элементов исключает в большинстве случаев вредное трение на торцах ре­ зиновых деталей.

Резиновые и резинометаллические детали современных вибра­ ционных машин можно подразделить по выполняемым функциям, по виду и режиму их деформации. Резиновые и резинометалли­ ческие детали могут выполнять функции всех упругих звеньев: приводных, основных, амортизационных и поддерживающих.

Повышенные требования к работоспособности упругих связей вибрационных машин предопределяют выбор специальной рези­ ны, физико-механические свойства которой приведены в табл. 7.

При определении допускаемых напряжений резины необходи­

мо учитывать относительную деформацию упругого элемента как основной фактор, от которого зависит величина напряжений.

В практических расчетах следует принимать величину допу­ скаемой относительной деформации, равной при сжатии 0,15—

44

Т а б л и ц а 7

* ГОСТ 263—53 «Определение твердости резины твердомером ТМ-2».

0,25. Низкие пределы значений относительных деформаций берут для худших условий работы упругих элементов.

Упругая система подвержена следующим статическим нагруз­ кам:

в направлении деформации сжатия Ксж

в направлении сдвига / ’сдв

где Gм, Grp — сила тяжести машины и груза, Н; Р — угол вибрации, град;

а — угол установки грузонесущего органа к горизонту, град.

Кроме статической нагрузки система подвергается воздействию динамических нагрузок. Последние имеют наибольшее значение в переходных режимах работы вибромашины.

Наибольшая сдвиговая деформация упругих элементов опре­ деляется как сумма статической и динамической составляющих.

тельная деформация сдвига составляет [yi]= 0,2-1-0,3. При этом стационарная динамическая составляющая относительной дефор­ мации сдвига должна находиться в пределах

= 0,1-У0,15 ,

Ну

где Дуст— амплитуда колебаний установившегося режима работы вибромаши­ ны под нагрузкой, м;

#( — высота резиновых элементов в зажатом состоянии, м.

Последнее выражение позволяет определить высоту резиновых элементов в сжатом состоянии.

45

При коэффициенте затухания, равном 0,15, величина амплиту­ ды установившегося резонанса

1 Лр " А°~0Л5 -6,67А,,

где А$ — амплитуда колебаний в зарезонансном режиме.

Для надежной работы резиновой упругой системы необходимо выполнение условия^непроскальзывания

Однако вычисление предварительного поджатия по этим вы­ ражениям невозможно ввиду отсутствия надежных данных о ве­ личине коэффициента трения резины по металлу. В связи с этим наиболее целесообразно пользоваться экспериментальной зависи­ мостью допустимой относительной деформации сдвига есдв от от­

носительной деформации предварительного поджатия е, Д^ Я„

(Я0 — исходная высота резинового эле­ мента) (рис. 13). Эта зависимость полу­ чена для непривулканизированной к ме­ таллу резины с коэффициентом формы

= 0,5 и &ф = 0,7.

На нижние резиновые элементы воз­ действует кроме усилий предваритель­ ного поджатия и статическая нагрузка. При этом должно выполняться условие.

46

В последние годы для изготовления упругих связей вибрацион­ ных машин все чаще применяются различные слоистые пластики и синтетические материалы. Правда, из-за специфических свойств этих материалов их используют для изготовления упругих связей, только одного типа — защемленных стоек или подвесок лотков, конвейеров. Упругие связи представляют собой в этом случае па­ кет пластин.

Для изготовления эластичных рессор применяют древесносло­ истые пластики (ДСП), стекловолокнистые анизотропные мате­ риалы (С.ВАМ) и поликапролактам (капрон).

Деревянные (дубовые, буковые) пластины и ранее находили применение в вибрационных конвейерах. Однако из-за недоста­ точной прочности и жесткости древесины требовалась установка большого количества защемленных стоек, срок службы которых был невелик.

Значительно большие возможности создает применение в ка­ честве материала эластичных подвесок пластика ДСП, который изготовляется из тонких листов березового шпона, пропитанного синтетическими смолами. Листы шпона склеивают под высоким давлением в обогреваемых пресс-формах. Физико-механические свойства пластиков ДСП зависят в значительной степени от кон­ струкции пакетов шпона.

Для изготовления защемленных стоек пли подвесок лотков наиболее подходят пластики со смешанным расположением воло­ кон древесины, когда каждые 10—20 листов шпона с параллель­ ным направлением волокон перемежаются одним листом шпона,, направление волокон которого перпендикулярно волокнам основ­ ного слоя шпона. Наиболее подходящим пластиком этого типа для изготовления упругих подвесок является пластик ДСП-Б, ме­ ханические свойства которого приведены ниже.

47

Высокими механическими свойствами отличаются также стек­ ловолокнистые анизотропные материалы. Механические характе­ ристики стеклопластиков зависят от многих факторов и прежде всего от состава овязующего вещества и наполнителя, а также от взаимного расположения слоев волокон [44].

Так, для СВАМ (1:1) с равным количеством продольных и поперечных слоев сопротивление растяжению составляет 400— 500 МПа, а модуль упругости 34,3 ГПа, в то время как для СВАМ (10:1) эти параметры соответственно равны 900—950 МПа и

57ГПа.

Упругие связи из капрона, так же как и из пластиков ДСП и

СВАМ, применяют в виде защемленных рессорных стоек или под­ весок, являющихся упругими опорами рабочих органов. Рессор­ ные пластины из капрона изготовляются литьем под давлением в специальных пресс-формах.

При расчетах упругих характеристик рессорных стоек из кап­

При расчете и эксплуатации упругих связей из капрона, так же как и упругих связей из резины, следует иметь в виду, что механические свойства деталей зависят не только от состава ис­ ходной шихты, но и от технологического режима изготовления. В связи с этим готовые детали могут существенно различаться по своим механическим характеристикам, поэтому перед установкой в вибрационную машину их необходимо сортировать и подбирать по упругим свойствам.

ВИБРОИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА

Необходимость измерения параметров вибрации возникает при экспериментальных исследованиях, испытаниях, а в ряде случаев и при настройке вибрационных машин. Обычно при исследовании колебаний механической системы определяют линейные или угло­ вые перемещения ее элементов, соответствующие скорости (пер­

вые производные от перемещений по времени иля ускорения (вто­ рые производные).

При необходимости изучить весь процесс изменения перечис­ ленных параметров во времени их фиксируют на осциллограмме

4 8

или магнитограмме. Наиболее удобна в этом случае осциллограм­ ма: она наглядна и позволяет выполнить геометрические измере­ ния. Для полученияосциллограмм используют шлейфовые осцил­ лографы типа Н-102; К-12-21; К-20.

В ряде случаев бывает необходимо получить количественную информацию непосредственно в процессе измерения без довольно трудоемкой обработки осциллограмм. В этом случае прибегают к помощи стрелочных или цифровых указывающих приборов.

Развитие вибротехники потребовало создания самых разнооб­ разных виброизмерительных приборов. По принципу измерений их можно подразделить на два класса — приборы, осуществляю­ щие измерения относительно неподвижной системы координат или относительно условно-движущейся базы отсчета, и приборы инер­ ционные, или сейсмические, связанные только с колеблющимся телом.

По способу преобразования механических колебаний в коле­ бания других видов приборы делятся на генераторные, энергети­ ческие и параметрические (модуляторы). По физическому явле­ нию, положенному в основу преобразования механических коле­ баний, приборы могут быть механические, оптические, резистив­ ные, емкостные, индуктивные, пьезоэлектрические и электроконтактные (предельные).

Отечественной промышленностью выпускаются датчики раз­ личных видов, регистрирующие приборы, а также целые измери­ тельные комплексы — виброизмерительная аппаратура. В состав последней в различных сочетаниях могут входить датчики, источ­ ники питания (выпрямители, стабилизаторы, аккумуляторы, гене­ раторы несущей частоты), усилители и преобразователи (напри­ мер, интегрирующие и дифференцирующие цепи), фильтры, ука­ зывающие и регистрирующие приборы, коммутирующие и' сиг­ нальные устройства и т. п.