16.2. Вибровозбудители

Для создания колебательных движений рабочих органов литейных машин используются вибровозбудители различных конструкций.

Вибровозбудитель золотникового типа представлен на рис. 84. Он состоит из цилиндра, в который помещен массивный поршень. Конструкция поршня представлена на рис. 85. На поршне выполнены две проточки 3 и 5, которые образуют цилиндрические полости, делящие поршень на три объема. В торцах крайних объемов выполнено множество сквозных отверстий 1 и 7, параллельных продольной оси поршня.

Рис. 84. Схема работы золотникового вибровозбудителя

В стенках цилиндра (рис. 84) выполнены воздухоподводящие и воздухоотводящие каналы. Под действием сжатого воздуха поршень перемещается в цилиндре, ударяясь о крышки цилиндра. Происходит это следующим образом.

На рис. 84, а показан момент удара поршня о левую крышку. В этот момент, сжатый воздух из магистрали уже поступает в левую проточку, и, следовательно, в левую полость цилиндра. Правая полость цилиндра соединена с атмосферой. Под действием сжатого воздуха поршень начинает двигаться вправо. В некоторый момент времени впускное отверстие левой полости перекрывается буртом золотника. Подача сжатого воздуха прекращается, однако поршень по инерции движется далее (рис. 84, б). При дальнейшем ходе поршня левая полость соединяется с выхлопом, а правая отключается от атмосферы и соединяется с магистралью. Давление в правой полости начинает расти, но поршень успевает ударить о правую крышку (рис. 84, в). После удара поршень отскакивает и под действием сжатого воздуха начинает двигаться влево (рис. 84, г) и в конце пути ударяет в левую крышку. Далее цикл повторяется до тех пор, пока вибровозбудитель подключен к сети сжатого воздуха.

Рис. 85. Устройство золотника золотникового вибровозбудителя

Одновальные инерционные вибровозбудители кругового действия имеют электромеханический привод. Их принцип действия основан на вращении неуравновешенной массы. Конструктивно такой вибровозбудитель представляет собой вал, ось вращения которого не совпадает с центром масс (рис. 86). Произведение массы груза m на расстояние R между центром масс и осью вращения называется статическим моментом или дебалансом

.

(146)

При вращении такого вала возникает сила инерции, вектор которой проходит через ось вращения и центр масс

,

(147)

где P_и – возмущающее усилие вибровозбудителя, Н;

D – статический момент вала, кгм;

 – угловая скорость вращения вала, рад/с.

При повороте центра масс поворачивается и вектор силы инерции, как показано на рис. 85, поэтому сила инерции воздействует на устройство, на котором установлен такой вал, под разными углами. Если машина установлена на упругих опорах, то она будет совершать плоскопараллельные колебания. При этом любая точка машины описывает овальные траектории. Отличие траекторий точек от круговых объясняется действием двух факторов. Во-первых, жесткость опор неодинакова в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Во-вторых, движение машины происходит под действием двух сил: возмущающей силы вибровозбудителя и силы тяжести подвижных частей машины.

Рис. 86. Одновальный вибровозбудитель кругового действия

Рис. 87. Вращение вектора силы инерции при вращении вала одновального вибровозбудителя

Если взять два одновальных вибровозбудителя и соединить их зубчатой передачей, как показано на рис. 88, получим двухвальный вибровозбудитель направленного действия. Привод осуществляется к одному из валов. Второй вал будет вращаться за счет зубчатого зацепления. При одинаковых диаметрах шестерен валы будут вращаться зеркально в противоположных направлениях.

При такой конструкции вибровозбудителя проекции сил инерции, перпендикулярные плоскости, проходящей через оси вращения, будут складываться, а проекции, лежащие в этой плоскости – взаимно компенсироваться, как это показано на рис. 89. Иными словами, вибровозбудитель создает силу, синусоидально изменяющуюся по величине, и всегда перпендикулярную плоскости, проходящей через оси вращения валов. Величина силы в любой момент времени определяется выражением

,	(148)
,	(149)

где P_max – максимальное возмущающее усилие вибровозбудителя, Н;

D – общий дебаланс двухвального вибровозбудителя, кгм;

 – угловая частота вращения валов, рад/с.

Рис. 88. Двухвальный вибровозбудитель направленного действия

Рис. 89. Равнодействующая сил инерции при различных положениях валов двухвального вибровозбудителя

Под действием такого вибровозбудителя машина, установленная на упругом основании будет совершать колебания в направлении действия силы.

Дебалансные валы просты по конструкции и технологичны в изготовлении, однако не допускают регулирования величины возмущающей силы. От этого недостатка свободны валы с дебалансными дисками (рис. 90).

На концах вала 1, вращающегося в подшипниках 2 установлены диски 3 в виде цилиндрических секторов. Валы синхронизируются зубчатыми колесами 4. При проектировании на диске предусматривается несколько отверстий, которые при необходимости можно заполнить металлом в виде пробок. Статический момент диска в этом случае увеличивается, следовательно, увеличивается сила инерции и, соответственно, возмущающая сила вибровозбудителя.

Рис. 90. Вибровозбудитель направленного действия с дебалансными дисками

Поскольку дебалансные диски устанавливаются с внешней, по отношению к подшипникам вала, стороны, их легче менять, чем дебалансные валы.

Требование синхронизации валов зубчатой передачей не является жестким. Можно использовать два отдельных вала с индивидуальными приводами. В этом случае они сами синхронизируются через короткое время после запуска, поскольку установлены на упругом основании. Это позволяет изготавливать унифицированные мотор-вибраторы, то есть, устройства, объединяющие электродвигатель и дебалансный вал в один узел. Такие мотор-вибраторы устанавливают обычно на боковых поверхностях корпуса решетки, что освобождает место под ее полотном и облегчает условия работы вибровозбудителей.