КОНСТРУКЦІЇ ВІБРАЦІЙНОГО ЦИРКУЛЯЦІЙНОГО СЕПАРАТОРА

Технічні науки / 3. Галузеве машинобудування

к.т.н. Ланець О.С., к.т.н. Урбанюк Є.А., Гороховський В.О.

Хмельницький національний університет

КОНСТРУКЦІЇ ВІБРАЦІЙНОГО ЦИРКУЛЯЦІЙНОГО СЕПАРАТОРА

Встановлено, що на даний час, за технічними характеристиками та структурою найбільш передовими є розробки в області тримасових (міжрезонансних) вібраційних машин з електромагнітним приводом. Їх застосування, як великогабаритних установок, беззаперечно надзвичайно перспективне в будівельній, переробній, гірничодобувній та збагачувальній промисловостях, підприємствах важкого машинобудування, тощо. Тому розробки саме такого типу обладнання є актуальними та перспективними.[1,2].

Особливістю усіх тримасових динамічних схем вібраційних машин з електромагнітним приводом є силове збурення двох коливальних мас та кінематичне іншої. Для реалізації просторового руху робочого органу необхідно використовувати такі пружні елементи, які б не обмежували руху мас за відповідними і достатніми для роботи машини координатами.

Наявність трьох коливальних мас у динамічних схемах вібраційних синфазних машин дозволяє отримати дві варіації їх конструктивного виконання, які визначають розташування робочого органу. Проте, конструктивне виконання вібраційних синфазних машин з просторовим рухом робочого органу, необхідно здійснювати зважаючи на теоретичні виклади, що забезпечують пристосування теорії синфазного руху до практичної реалізації [2,3].

Силове збурення у вібраційних синфазних машинах здійснюється тільки між робочою та реактивною коливальними масами, що здійснюють взаємний синфазний рух одна відносно одної. Саме резонатор, а це – маховик та вертикально розташований пружний стрижень відповідають за можливість стабільної роботи вібромашини на необхідній частоті збурення коливань. Кінематично збурений маховик резонатора не може виконувати технологічної функції силових вібромашини, з огляду на те, що він буде якісно впливати на зміну інерційних параметрів коливальної системи за умови технологічного завантаження, а відповідно і на картину руху коливальних мас. Тому при завантаженні маховика резонатора стійкість синфазного руху буде порушена. Найбільш доцільно в якості робочого органу у вібраційних синфазних машинах використовувати робочу коливальну масу, яка зазнає силової дії. Тоді, як правило, конструктивно вона виконується важкою, з огляду на те, що у ній розташовуються осердя з котушками колового електромагнітного віброзбудника як один конструктивний варіант, або якоря згідно іншого конструктивного виконання.

Згідно реалізації ефекту “нульової жорсткості” та використання в якості вертикальної пружної системи одного стрижня, можна запропонувати наступні варіанти виконання вібраційних синфазних машин з просторовим рухом робочого органу, зображених у вигляді 3D–моделей на рис. 1 (виконання 1) і рис. 2. (виконання 2).

У вібраційній синфазній машині, що зображена на рис. 1 ефект “нульової жорсткості” реалізований гумовими пружними кільцями 4. Робоча коливальна маса 2 виконана у вигляді труби, на якій розташовується кільцевий якір колового електромагнітного віброзбудника. Також до робочої маси 2 жорстко кріпиться робочий орган. Осердя з котушками колового електромагнітного віброзбудника розміщуються у реактивній коливальній масі 3, за периметром якої розміщується 6 віброізоляторів 6 із осьовою жорсткістю . Пружний стрижень 5 резонатора жорстко кріпиться одним із своїх кінців до маховика 1, а другим – до робочої маси 2 і розташовується вздовж вертикальної осі вібромашини.

Недоліками такого конструктивного виконання є те, що гумові пружні елементи 4 знаходяться під навантаженням робочої коливальної маси 2. Тому, в результаті матимуть значну жорсткість, яка може впливати на стабільність синфазного руху в процесі роботи вібраційної машини. Крім того, гумові кільця 4 будуть мати невисокий ресурс роботи, зазнаючи значного технологічного навантаження.

Рис. 1. Вібраційна синфазна машина з просторовим рухом робочого органу (виконання 1)

Таке конструктивне виконання є придатним для легких конструкцій із невисокими масами завантаження. Реактивна коливальна маса 3 внаслідок розташування в ній осердь з котушками колового є важкою. В результаті дана маса, яка служить для створення змушувальної сили, буде мати невисокі амплітуди коливань, що значно покращить віброізоляцію машини.

Таких недоліків позбавлена вібраційна синфазна машина, зображена на рис. 2. Ефект “нульової жорсткості” в якій реалізований за аналогічним принципом. Згідно такого виконання конструкції вібромашини осердя з котушками колового електромагнітного віброзбудника розташовуються у робочій коливальній масі 2, а якоря – на реактивній 3, яка є значно меншою за масою в порівнянні з попередньою конструкцією. Жорстке кріплення робочого органу до робочої маси 2 виключає вплив навантаження на гумові кільця 4, що зв’язують робочу 2 та реактивну 3 коливальні маси.

Така конструкція придатна для великогабаритних силових вібромашин із значними масами завантаження.

Рис. 2. Вібраційна синфазна машина з просторовим рухом робочого органу (виконання 2)

Про кінцеві рекомендації щодо практичного використання вібраційної синфазної машини певного конструктивного виконання можна буде говорити тільки після розгляду та детального аналізу динаміки руху коливальних мас.

Література:

1. Ланець О.С. Високоефективні міжрезонансні вібраційні машини з електромагнітним приводом (Теоретичні основи та практика створення): Монографія.-Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка». 2008. – 324 с.

2. Ланець О.С. Теорія синфазних коливань у вібраційних машинах з електромагнітним приводом // Ж.: Вібрації в техніці та технологіях. – 2005. - № 2 ( 40 ). - С. 46 -54.

3. Ланець О.С. Експериментальне підтвердження положень теорії синфазних коливань у тримасових механічних системах з електромагнітним приводом // Ж.: Вібрації в техніці та технологіях. – 2006. - №1 ( 43 ). - С. 64 -68.