RU2741866C1

RU2741866C1 - Method for controlling parameters of law of mechanical oscillations of power factors in centrifugal vibration exciter

Info

Publication number: RU2741866C1
Application number: RU2020119116A
Authority: RU
Inventors: Александр Михайлович Васильев; Любовь Валентиновна Васильева; Сергей Алексеевич Бредихин; Владимир Константинович Андреев; Михаил Владимирович Морозов; Надежда Владимировна Андреева
Priority date: 2020-06-09
Filing date: 2020-06-09
Publication date: 2021-01-29

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to vibration equipment, particularly to agroindustrial complex, and can be used for grain processing enterprises in the process and transport equipment. According to the invention, in a four-debalance-type vibration exciter of excitation oscillation of power factors by asymmetric law to provide a symmetric law of oscillations, meaning the equality of the greatest absolute values of the force factor in the positive and negative directions, change the initial position of the slow-moving imbalances.

EFFECT: technical result is a variation in the speed of transportation and higher efficiency of separation of grain mixtures.

1 cl, 21 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике, в частности к технике агропромышленного комплекса, и может быть использовано на зерноперерабатывающих предприятиях в технологическом и транспортном оборудовании. Кроме того, изобретение может быть использовано в других отраслях промышленности, связанных с переработкой сыпучих материалов.The invention relates to vibration technology, in particular to the technology of the agro-industrial complex, and can be used at grain processing plants in technological and transport equipment. In addition, the invention can be used in other industries related to the processing of bulk materials.

Известны способы возбуждения механических колебаний силовых факторов (силы и/или момента) с применением центробежных вибровозбудителей. При этом вибровозбудитель может содержать один или несколько дебалансов. Дебаланс представляет собой вращающееся неуравновешенное звено. Дисбалансом небаланса называют произведение неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения.Known methods of excitation of mechanical vibrations of force factors (force and / or moment) using centrifugal vibration exciters. In this case, the vibration exciter may contain one or several unbalances. An unbalance is a rotating unbalanced link. The unbalance imbalance is the product of the unbalanced mass m by its eccentricity r relative to the axis of rotation.

Известен способ возбуждения негармонических (подчиняющихся несимметричному закону) колебаний силы [1] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, равномерно вращающихся вокруг параллельных осей (фиг. 1). Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы попарно имеют одинаковые по величине угловые скорости противоположного направления. При этом величина угловой скорости первой пары дебалансов вдвое меньше величины угловой скорости второй пары дебалансов, то есть первая пара дебалансов вращается с угловой скоростью ω₁=ω, а вторая с угловой скоростью ω₂=2ω. Дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, имеют одинаковые дисбалансы, то есть одинаковые по величине произведения неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения. Причем, дисбалансы дебалансов, вращающихся с частотой 2ω в четыре раза меньше величины дисбалансов дебалансов, вращающихся с частотой ω. Для упрощения дальнейших рассуждений условимся называть одноименными дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, а отрезок прямой, соединяющий оси вращения таких дебалансов, межосевым расстоянием одноименных дебалансов. Оси вращения одноименных дебалансов расположены симметрично относительно прямой, перпендикулярной их межосевому расстоянию. При этом оси вращения первой пары дебалансов и оси вращения второй пары дебалансов расположены симметрично относительно одной прямой.The known method of excitation of non-harmonic (obeying an asymmetric law) oscillations of the force [1] centrifugal vibration exciter containing four unbalances, uniformly rotating around parallel axes (Fig. 1). The unbalance axes of rotation are located on a common base. The unbalances in pairs have the same angular velocities in the opposite direction. In this case, the value of the angular velocity of the first pair of unbalances is half the value of the angular velocity of the second pair of unbalances, that is, the first pair of unbalances rotates with an angular velocity ω ₁ = ω, and the second with an angular velocity ω ₂ = 2ω. Unbalances rotating with equal angular velocities have the same unbalances, that is, the same magnitude product of the unbalanced mass m and its eccentricity r relative to the axis of rotation. Moreover, imbalances of unbalances rotating with a frequency of 2ω are four times less than the value of unbalances of unbalances rotating with a frequency of ω. To simplify further reasoning, we will agree to call the unbalances of the same name, rotating with equal angular velocities, and the straight line segment connecting the axes of rotation of such unbalances, the center distance of the unbalances of the same name. The axes of rotation of the unbalances of the same name are located symmetrically with respect to a straight line perpendicular to their center-to-center distance. In this case, the axes of rotation of the first pair of unbalances and the axes of rotation of the second pair of unbalances are located symmetrically relative to one straight line.

Поясним принцип действия такого центробежного вибровозбудителя. При равномерном вращении дебалансов развиваются центробежные силы инерции:

- центробежная сила инерции, развиваемая дебалансом первой пары;

- центробежная сила инерции, развиваемая дебалансом второй пары. На рисунке (фиг. 2) показано некоторое произвольное положение дебалансов после поворота из начального положения первой пары дебалансов на угол δ₁=δ, второй пары - на угол δ₂=2δ. Как видно из рисунка, горизонтальные составляющие сил инерции одноименных дебалансов взаимно уравновешивают друг друга. Вертикальные составляющие сил инерции дебалансов складываясь, образуют результирующую силу, зависимость которой от угла поворота дебалансов имеет видLet us explain the principle of operation of such a centrifugal vibration exciter. With uniform rotation of unbalances, centrifugal forces of inertia develop:

- centrifugal force of inertia, developed by the unbalance of the first pair;

is the centrifugal force of inertia developed by the unbalance of the second pair. The figure (Fig. 2) shows some arbitrary position of the unbalances after turning from the initial position of the first pair of unbalances through the angle δ ₁ = δ, the second pair - through the angle δ ₂ = 2δ. As can be seen from the figure, the horizontal components of the inertia forces of the unbalances of the same name mutually balance each other. The vertical components of the unbalance inertia forces, adding up, form a resultant force, the dependence of which on the unbalance rotation angle has the form

Таким образом, создается сила, меняющаяся по негармоническому закону, направленная вдоль прямой, представляющей собой ось симметрии расположения осей вращения дебалансов.Thus, a force is created that changes according to an inharmonic law, directed along a straight line, which is the axis of symmetry of the arrangement of the axes of rotation of the unbalances.

Зависимость результирующей силы от угла поворота дебалансов, описываемая уравнением (1), получена при условии, когда за начальное положение дебалансов принято такое их положение, при котором центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов одновременно создают максимальные по величине равнодействующие силы одинакового направления. Равнодействующие центробежных сил инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении соответственно равны P_P1=2m₁r₁ω² и Р_Р2=8m₂r₂ω². Очевидно, что при этом в начальном положении дебалансов вибровозбудитель возбуждает максимально возможную по величине силу.The dependence of the resulting force on the angle of rotation of the unbalances, described by Eq. (1), was obtained under the condition that the initial position of the unbalances was taken to be such a position in which the centrifugal forces of inertia of the first and second pairs of unbalances simultaneously create the maximum resultant forces of the same direction. The resultant centrifugal forces of inertia of the first and second pairs of unbalances in the initial position are respectively equal to P _P1 = 2m ₁ r ₁ ω ² and P _P2 = 8m ₂ r ₂ ω ² . Obviously, in this case, in the initial position of the unbalances, the vibration exciter excites the maximum possible force.

Следует заметить, что развиваемая таким вибровозбудителем сила способна сообщить основанию и связанному с ним рабочему органу прямолинейные негармонические колебания в том случае, если сила проходит через центр масс колеблемой системы. Негармоничность закона колебаний в данном случае означает неравенство наибольшего положительного значения ускорения рабочего органа абсолютной величине наибольшего отрицательного значения ускорения.It should be noted that the force developed by such a vibration exciter is capable of imparting rectilinear nonharmonic vibrations to the base and the associated working body if the force passes through the center of mass of the vibrating system. Inharmonicity of the law of oscillations in this case means the inequality of the largest positive value of the acceleration of the working body to the absolute value of the largest negative value of acceleration.

Этот способ возбуждения колебаний силы реализован в конструкции машин с целью сообщения рабочему органу негармонических (несимметричных) прямолинейных колебаний.This method of excitation of force oscillations is implemented in the design of machines in order to communicate to the working body nonharmonic (asymmetric) rectilinear oscillations.

Известен способ возбуждения негармонических колебаний момента [2] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей (фиг. 3). Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы вращаются равномерно, попарно имеют одинаковые по величине и направлению угловые скорости и одинаковые дисбалансы. Вращение дебалансов синхронизировано и согласовано по фазе так чтобы одноименные дебалансы одновременно занимали положения, в которых развиваемые ими центробежные силы инерции были параллельны друг другу и направлены в противоположные стороны. Следовательно, центробежные силы инерции одноименных дебалансов создают пару сил, момент которой переменен по величине и направлению, а его величина и направление зависят от положения дебалансов.The known method of excitation of non-harmonic oscillations of the moment [2] by a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes (Fig. 3). The unbalance axes of rotation are located on a common base. The unbalances rotate uniformly, in pairs they have the same angular velocity and direction and the same unbalances. The rotation of the unbalances is synchronized and phase-matched so that the unbalances of the same name simultaneously occupy positions in which the centrifugal forces of inertia developed by them were parallel to each other and directed in opposite directions. Consequently, the centrifugal forces of inertia of the unbalances of the same name create a pair of forces, the moment of which is variable in magnitude and direction, and its magnitude and direction depend on the position of the unbalances.

На рисунке (фиг. 4) показано произвольное положение дебалансов: дебалансы первой пары, вращающиеся с угловой скоростью ω₁=ω, показаны при их повороте из начального положения на угол δ₁=δ; дебалансы второй пары, вращающиеся с угловой скоростью ω₂=2ω, показаны при их повороте из начального положения на угол δ₂=2δ. Будем считать момент, направленный против часовой стрелки положительным. Как видно из рисунка (фиг. 4) в рассматриваемом положении силы инерции первой и второй пар дебалансов образуют пары сил, моменты которых положительны. Момент пары, создаваемой силами инерции медленно вращающихся дебалансов, равен

Момент пары, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов, равен

Результирующий момент, возбуждаемый вибровозбудителем, равен алгебраической сумме моментов создаваемых центробежными силами инерции первой и второй пар дебалансов. Зависимость результирующего момента от угла поворота дебалансов имеет видThe figure (Fig. 4) shows an arbitrary position of the unbalances: the unbalances of the first pair, rotating with an angular velocity ω ₁ = ω, are shown when they are rotated from the initial position through the angle δ ₁ = δ; the unbalances of the second pair, rotating with an angular velocity ω ₂ = 2ω, are shown when they are rotated from the initial position through an angle δ ₂ = 2δ. Let's consider the moment directed counterclockwise to be positive. As can be seen from the figure (Fig. 4), in the considered position, the inertial forces of the first and second pairs of unbalances form pairs of forces, the moments of which are positive. The moment of the pair created by the inertial forces of slowly rotating unbalances is

The moment of the pair created by the inertial forces of rapidly rotating unbalances is

The resulting moment excited by the vibration exciter is equal to the algebraic sum of the moments created by the centrifugal forces of inertia of the first and second pairs of unbalances. The dependence of the resulting torque on the angle of rotation of the unbalances has the form

Как видно, зависимость результирующего момента подчиняется негармоническому закону. Зависимость результирующего момента, описываемая уравнением (2), имеет место при условии: в начальном положении дебалансов центробежные силы инерции одноименных дебалансов создают максимальные по величине моменты одинакового (положительного) направления.As you can see, the dependence of the resulting torque obeys an inharmonic law. The dependence of the resulting moment, described by equation (2), takes place under the condition: in the initial position of the unbalances, the centrifugal forces of inertia of the unbalanced unbalances create the maximum moments of the same (positive) direction.

Возбуждаемый таким вибровозбудителем результирующий момент может сообщить основанию, а, следовательно, и связанному с ним рабочему органу машины либо негармонические вращательные колебания, либо вращательно колебательное движение (вращение с наложенными на него вращательными колебаниями).The resulting moment excited by such a vibration exciter can impart to the base, and, consequently, to the associated working body of the machine, either inharmonic rotational vibrations, or rotational vibrational motion (rotation with rotational vibrations superimposed on it).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами [3] центробежным вибровозбудителем, содержащим четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей. Оси вращения дебалансов расположены на общем основании. Дебалансы вращаются равномерно и попарно имеют одинаковые по величине угловые скорости. При этом величина угловой скорости первой пары дебалансов меньше величины угловой скорости второй пары дебалансов. Первая пара дебалансов вращается с угловой скоростью ω₁=ω, а вторая с угловой скоростью ω₂=nω, где n - передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равное отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся

Дебалансы, вращающиеся с равными по величине угловыми скоростями, имеют одинаковые массы m и эксцентриситеты r относительно оси вращения. Оси вращения одноименных дебалансов, вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, расположены симметрично относительно прямой, перпендикулярной их межосевому расстоянию. При этом оси вращения первой пары дебалансов и оси вращения второй пары дебалансов расположены симметрично относительно одной и той же прямой.The closest in technical essence and the achieved result is a method of excitation of mechanical vibrations of force factors with predicted parameters [3] by a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes. The unbalance axes of rotation are located on a common base. The unbalances rotate uniformly and have the same angular velocities in pairs. In this case, the value of the angular velocity of the first pair of unbalances is less than the value of the angular velocity of the second pair of unbalances. The first pair of unbalances rotates with an angular velocity ω ₁ = ω, and the second with an angular velocity ω ₂ = nω, where n is the gear ratio of the transmission that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances, which is equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating

Debalances rotating with equal angular velocities have the same masses m and eccentricities r relative to the rotation axis. The axes of rotation of the same unbalance, rotating with the same magnitude of angular velocities, are located symmetrically relative to a straight line perpendicular to their center distance. In this case, the axes of rotation of the first pair of unbalances and the axis of rotation of the second pair of unbalances are located symmetrically relative to the same straight line.

На рисунке (фиг. 5) представлен вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, предназначенный для возбуждения негармонических колебаний силы при условии: центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении развивают максимальные по величине силы одинакового направления.The figure (Fig. 5) shows a vibration exciter containing four unbalances, designed to excite inharmonic oscillations of the force, provided that the centrifugal forces of inertia of the first and second pairs of unbalances in the initial position develop maximum forces of the same direction.

Зависимость возбуждаемой таким вибровозбудителем силы имеет видThe dependence of the force excited by such a vibration exciter has the form

Зависимость возбуждаемой силы в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the excited force in dimensionless expression can be represented as

где

- коэффициент, равный отношению максимального значения силы, создаваемой силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению силы, создаваемой силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where

- a coefficient equal to the ratio of the maximum value of the force created by the inertial forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the force created by the inertial forces of the rapidly rotating unbalances.

На рисунке (фиг. 6) представлен вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, предназначенный для возбуждения негармонических колебаний момента при условии: центробежные силы инерции первой и второй пар дебалансов в начальном положении развивают максимальные по величине моменты одинакового направления.The figure (Fig. 6) shows a vibration exciter containing four unbalances, designed to excite inharmonic oscillations of the moment, provided that the centrifugal forces of inertia of the first and second pairs of unbalances in the initial position develop maximum moments of the same direction.

Зависимость возбуждаемого этим вибровозбудителем момента имеет видThe dependence of the moment excited by this vibration exciter has the form

Зависимость возбуждаемого момента в безразмерном выражении может быть представлена в видеThe dependence of the excited moment in dimensionless expression can be represented as

где

- коэффициент, равный отношению максимального значения момента, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов, к максимальному значению момента, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов.Where

- coefficient equal to the ratio of the maximum value of the moment created by the forces of inertia of slowly rotating unbalances to the maximum value of the moment created by the forces of inertia of rapidly rotating unbalances.

Как видно правые части уравнений (4) и (6) полностью совпадают при равенстве коэффициентов a=b. Следовательно, законы колебаний силы и момента возбуждаемые четырехдебалансным вибровозбудителем имеют одинаковые характеристики при одинаковом соотношении максимальных значений силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстро вращающихся дебалансов.As you can see, the right-hand sides of equations (4) and (6) completely coincide when the coefficients a = b are equal. Consequently, the laws of force and moment oscillations excited by a four-balance vibration exciter have the same characteristics with the same ratio of the maximum values of the force factors created by the inertial forces of slowly and rapidly rotating unbalances.

Такой четырехдебалансный вибровозбудитель в зависимости от начальной фазировки дебалансов и величины передаточного отношения передачи синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов может создавать колебания силовых факторов (силы или момента) подчиняющихся либо несимметричному, либо симметричному закону. Вибровозбудитель возбуждает несимметричные колебания силовых факторов (силы или момента) в том случае, если одновременно выполняются следующие условия. В начальном положении центробежные силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы. Сумма полных чисел оборотов дебалансов первой и второй пар при их одновременном возвращении в начальное положение, то есть за кинематический цикл механизма вибровозбудителя, является нечетным числом. Очевидно, что второе условие выполняется при определенных значениях передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Второе условие выполняется, если передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является дробным числом, состоящим из целой части, являющейся нечетным числом, и дробной части, равной двум десятым. То есть передаточное отношение n является дробным числом вида n=i+0,2, где i - нечетное число. Такое дробное число можно охарактеризовать следующим образом: дробное число, при умножении которого на пять получаем четное число - 5n=5i+1. При таком значении передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, в четырехдебалансном центробежном вибровозбудителе в течение кинематического цикла механизма вибровозбудителя медленновращающиеся дебалансы делают пять оборотов, а число полных оборотов быстровращающихся дебалансов равно четному числу, равному пятикратному значению передаточного отношения n. Следовательно, при таких значениях передаточного отношения n сумма полных чисел оборотов дебалансов при их одновременном возвращении в начальное положение является нечетным числом. Вибровозбудитель возбуждает симметричные колебания силовых факторов при выполнении одного из следующих условий. В начальном положении центробежные силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают силовые факторы равные нулю. Сумма полных чисел оборотов дебалансов первой и второй пар за кинематический цикл является четным числом. Заметим, что в таком начальном положении дебалансов центробежные силы инерции одноименных дебалансов направлены вдоль прямой, соединяющей оси их вращения, в противоположные стороны и уравновешивают друг друга.Such a four-balance vibration exciter, depending on the initial phasing of the unbalances and the magnitude of the gear ratio of the gear synchronizing and phase-matching the rotation of the unbalances, can create fluctuations in force factors (force or moment) obeying either an asymmetric or symmetric law. The vibration exciter excites asymmetric oscillations of force factors (force or moment) if the following conditions are simultaneously met. In the initial position, the centrifugal forces of inertia of slow and rapidly rotating unbalances create maximum force factors. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs when they are simultaneously returned to their initial position, that is, for the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, is an odd number. Obviously, the second condition is fulfilled at certain values of the gear ratio of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances. The second condition is satisfied if the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances is a fractional number consisting of an integer part that is an odd number and a fractional part equal to two tenths. That is, the gear ratio n is a fractional number of the form n = i + 0.2, where i is an odd number. Such a fractional number can be characterized as follows: a fractional number, when multiplied by five we get an even number - 5n = 5i + 1. With this value of the gear ratio of the transmission, synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances, in the four-balance centrifugal vibration exciter, during the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, the slow-rotating unbalances make five revolutions, and the number of full revolutions of the rapidly rotating unbalances is equal to an even number equal to the five-fold ratio of the transmission value n. Consequently, with such values of the gear ratio n, the sum of the total numbers of revolutions of the unbalances when they are simultaneously returned to their initial position is an odd number. The vibration exciter excites symmetric oscillations of the force factors when one of the following conditions is met. In the initial position, the centrifugal forces of inertia of slowly and rapidly rotating unbalances create force factors equal to zero. The sum of the total numbers of revolutions of the unbalances of the first and second pairs for the kinematic cycle is an even number. Note that in this initial position of the unbalances, the centrifugal forces of inertia of the unbalances of the same name are directed along the straight line connecting the axes of their rotation in opposite directions and balance each other.

Реализация этого способа возбуждения механических колебаний силовых факторов с прогнозируемыми параметрами в приводах вибрационного технологического и транспортного оборудования для переработки зерна и других сыпучих материалов позволяет сообщать рабочим органам машин колебания с различными параметрами закона движения. То есть создать привод позволяющий, обеспечивать параметры закона колебаний рабочего органа в соответствии с осуществляемым в оборудовании процессом. Однако такой привод имеет один существенный недостаток: ограниченная область варьирования параметров закона колебаний силовых факторов.The implementation of this method of excitation of mechanical vibrations of force factors with predicted parameters in the drives of vibration technological and transport equipment for processing grain and other bulk materials allows communicating vibrations with different parameters of the law of motion to the working bodies of machines. That is, to create a drive that allows you to provide the parameters of the oscillation law of the working body in accordance with the process carried out in the equipment. However, such a drive has one significant drawback: a limited range of variation of the parameters of the law of oscillation of force factors.

Так, для обеспечения симметричного и несимметричного законов колебаний рабочего органа необходимо либо создавать два различных вибропривода, либо обеспечивать в конструкции вибропривода возможность регулировки параметров колебаний путем изменения начального положения медленно и быстровращающихся дебалансов. Однако такая регулировка параметров (несимметрия или симметрия) закона колебаний в значительной степени усложняет конструкцию вибропривода и его обслуживание.So, to ensure symmetric and asymmetric laws of vibrations of the working body, it is necessary either to create two different vibration drives, or to provide in the design of the vibration drive the possibility of adjusting the vibration parameters by changing the initial position of slowly and rapidly rotating unbalances. However, such an adjustment of the parameters (asymmetry or symmetry) of the oscillation law greatly complicates the design of the vibration drive and its maintenance.

Следовательно, использование известных способов сообщения рабочим органам машин движения по законам, параметры которых соответствуют виду осуществляемого в оборудовании процесса, сопровождается усложнением конструкции привода, а также созданием различных конструкций приводных механизмов.Consequently, the use of known methods of communicating motion to the working bodies of machines according to the laws, the parameters of which correspond to the type of the process carried out in the equipment, is accompanied by the complication of the drive design, as well as the creation of various designs of drive mechanisms.

Реализация предлагаемого способа регулирования параметров закона колебаний силовых факторов в конструкциях оборудования для переработки зерна и других сыпучих материалов позволит создать унифицированный привод, в котором путем изменения начального положения медленновращающихся дебалансов может быть обеспечен либо симметричный, либо несимметричный закон колебаний рабочего органа.The implementation of the proposed method for regulating the parameters of the law of fluctuations of force factors in the designs of equipment for processing grain and other bulk materials will create a unified drive, in which, by changing the initial position of slowly rotating unbalances, either a symmetric or asymmetric law of oscillations of the working body can be provided.

Известно, что причиной направленного в среднем движения частиц сыпучего тела по горизонтальной однородно шероховатой поверхности, совершающей горизонтальные колебания, является несимметрия закона колебаний поверхности, выражающаяся в том, что наибольшее значение ускорения опорной поверхности в одном из направлений отличается по абсолютной величине от наибольшего значения ускорения в противоположном направлении.It is known that the reason for the average directional movement of particles of a granular body along a horizontal uniformly rough surface performing horizontal oscillations is the asymmetry of the surface oscillation law, which is expressed in the fact that the greatest value of the acceleration of the supporting surface in one of the directions differs in absolute value from the maximum opposite direction.

Средняя скорость виброперемещения является основным параметром, определяющим производительность транспортного оборудования, а в сепарирующем оборудовании - производительность и эффективность осуществляемого в этом оборудовании процесса. Средняя скорость виброперемещения влияет на эффективность процесса сепарирования через толщину слоя сыпучего материала и время его пребывания на рабочем органе. При неизменной длине рабочей поверхности (например, длина сита) увеличение средней скорости сыпучего тела уменьшает время протекания процесса сепарирования и толщину слоя. Уменьшение времени процесса сепарирования снижает его эффективность. Уменьшение толщины сыпучего тела до определенного предела, как правило, повышает эффективность процесса сепарирования. Дальнейшее уменьшение толщины слоя ниже определенного значения приводит к снижению эффективности процесса.The average speed of vibration is the main parameter that determines the productivity of the transport equipment, and in the separation equipment - the productivity and efficiency of the process carried out in this equipment. The average speed of vibration movement affects the efficiency of the separation process through the thickness of the layer of bulk material and the time it remains on the working body. With a constant length of the working surface (for example, the length of the sieve), an increase in the average speed of the bulk body reduces the time of the separation process and the thickness of the layer. Reducing the time of the separation process reduces its efficiency. Reducing the thickness of the bulk body to a certain limit, as a rule, increases the efficiency of the separation process. A further decrease in the layer thickness below a certain value leads to a decrease in the efficiency of the process.

Следовательно, в транспортном оборудовании, для увеличения его производительности, транспортирующему рабочему органу необходимо сообщать несимметричный закон колебаний.Consequently, in transport equipment, in order to increase its productivity, the transporting working body must be informed of an asymmetric law of oscillations.

В процессах сепарирования действие вибраций на сыпучее тело проявляется в разрыхлении и самосортировании этого тела с одной стороны, и в подаче, обеспечивающей непрерывность процесса - с другой. Иногда эффективность процесса сепарирования определяется преимущественно самосортированием. Примерами таких процессов могут служить: очистка зерна от равновеликой минеральной примеси в камнеотделительных машинах; процесс ситового сепарирования, в котором проходового компонента немного, а толщина сыпучего тела во много раз превышает размеры частиц, то через сито просеиваются лишь частицы, находящиеся в нижнем слое, в который они попадают вследствие самосортирования. Если концентрация проходового компонента в исходной смеси велика, как, например, при очистке зерна от крупных примесей в сепараторе или при ситовом сепарировании зерносмеси с большой концентрацией мелкой фракции, то самосортирование не оказывает большого влияния на результаты процесса в целом и решающее значение приобретает просеивание.In separation processes, the effect of vibrations on a free-flowing body is manifested in loosening and self-sorting of this body on the one hand, and in feeding, which ensures the continuity of the process, on the other. Sometimes the efficiency of the separation process is determined primarily by self-sorting. Examples of such processes are: cleaning grain from equal-size mineral impurities in stone separating machines; sieve separation process, in which there is little throughput, and the thickness of the granular body is many times greater than the particle size, then only the particles in the lower layer are sieved through the sieve, into which they fall due to self-sorting. If the concentration of the pass-through component in the initial mixture is high, as, for example, when cleaning grain from coarse impurities in a separator or when sieve separation of a grain mixture with a high concentration of a fine fraction, then self-sorting does not have a large effect on the results of the process as a whole and sieving becomes decisive.

Согласно вышеизложенному в сепарирующих машинах параметры закона колебаний рабочего органа должны соответствовать виду осуществляемого в машине процесса. В случае необходимости закон колебаний рабочего органа должен обеспечивать эффективное самосортирование зерносмеси. Эффективность самосортирования находится в прямой зависимости от продолжительности воздействия вибраций на сыпучее тело. При осуществлении процесса сепарирования, эффективность которого определяется эффективностью процесса просеивания, закон колебаний рабочего органа должен обеспечивать оптимальную для просеивания скорость частиц сыпучего тела относительно ситовой поверхности.According to the above, in separating machines, the parameters of the oscillation law of the working body must correspond to the type of process carried out in the machine. If necessary, the law of oscillation of the working body must ensure effective self-sorting of the grain mixture. The efficiency of self-sorting is in direct proportion to the duration of vibration exposure to the bulk body. In the implementation of the separation process, the efficiency of which is determined by the efficiency of the screening process, the law of oscillations of the working body must ensure the optimum speed of the particles of the bulk body relative to the screen surface for screening.

Следует заметить, что предлагаемый способ позволяет в зависимости от настройки вибровозбудителя обеспечивать возбуждение колебаний силовых факторов по несимметричному или симметричному закону.It should be noted that the proposed method allows, depending on the setting of the vibration exciter, to provide excitation of oscillations of force factors according to an asymmetric or symmetric law.

Возможность настройки вибровозбудителя на возбуждение либо несимметричных колебаний, либо симметричных колебаний силовых факторов в сочетании с наклоном рабочей поверхности к горизонтали и сообщением поверхности наклонных колебаний позволяет значительно расширить диапазон варьирования скорости виброперемещения. Это позволяет сделать вывод о возможности использования такого вибропривода в зависимости от его настройки, как в транспортном, так и в технологическом оборудовании.The ability to adjust the vibration exciter to excite either asymmetric vibrations or symmetric vibrations of force factors in combination with the inclination of the working surface to the horizontal and the communication of the surface of inclined vibrations allows to significantly expand the range of variation of the vibration displacement speed. This allows us to conclude that it is possible to use such a vibration drive, depending on its settings, both in transport and in technological equipment.

Задача изобретения - совершенствование оборудования для транспортирования и сепарирования зерновых смесей путем сообщения рабочим органам машин движения по законам, параметры которых соответствуют осуществляемому в оборудовании процессу.The objective of the invention is to improve the equipment for the transportation and separation of grain mixtures by communicating to the working bodies of machines the movement according to the laws, the parameters of which correspond to the process carried out in the equipment.

Поставленная задача решается предлагаемым способом возбуждения негармонических колебаний силовых факторов (силы или момента) по несимметричному закону центробежным вибровозбудителем, состоящим из четырех дебалансов, оси вращения которых расположены на общем основании, попарно имеющих одинаковые дисбалансы и имеют начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, и вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, что обеспечивается передачей, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов с передаточным отношением, равным отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся, в котором согласно изобретению, для обеспечения симметрии закона колебаний, означающей равенство наибольшего положительного значения силового фактора модулю его наибольшего отрицательного значения, меняют начальное положение медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на число из интервала значений от ноль целых две десятых до четырехкратного значения передаточного отношения минус ноль целых две десятых с шагом равным ноль целых четыре десятых при условии, что передаточное отношение является дробным числом, целая часть которого является нечетным числом, а дробная часть равна ноль целых две десятых.The problem is solved by the proposed method of exciting non-harmonic oscillations of force factors (force or moment) according to an asymmetric law by a centrifugal vibration exciter, consisting of four unbalances, the axes of rotation of which are located on a common base, having the same imbalances in pairs and have an initial position in which their centrifugal inertial forces create maximum force factors, and rotating with the same angular velocities, which is ensured by a transmission that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances with a gear ratio equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating ones, in which, according to the invention, to ensure the symmetry of the law fluctuations, meaning the equality of the largest positive value of the force factor to the modulus of its largest negative value, change the initial position of slowly rotating unbalances by turning them in any direction and by an angle equal to the product of the quotient of 90 ° division by the value of the gear ratio of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances, by a number from the range of values from zero point two tenths to four times the value of the gear ratio minus zero point two tenths with a step equal to zero integers four tenths, provided that the gear ratio is a fractional number, the integer part of which is odd and the fractional part is zero point two.

Техническим результатом является варьирование скорости транспортирования и повышение технологической эффективности процессов сепарирования зерновых смесей.The technical result is to vary the speed of transportation and increase the technological efficiency of separation processes of grain mixtures.

Для сообщения рабочим органам машин колебаний с параметрами, соответствующими осуществляемому процессу, применим центробежный вибровозбудитель с четырьмя дебалансами.To communicate vibrations to the working bodies of machines with parameters corresponding to the process being carried out, we use a centrifugal vibration exciter with four unbalances.

Дисбалансы, то есть произведения неуравновешенной массы m на ее эксцентриситет r относительно оси вращения, двух дебалансов одной пары должны быть равны друг другу. Эти дебалансы должны иметь одинаковые по величине частоты вращения ω. Дисбалансы второй пары дебалансов также должны быть равны друг другу и могут отличаться по величине от дисбалансов первой пары дебалансов. Дебалансы второй пары должны иметь одинаковые по величине частоты вращения, но отличающиеся от частоты вращения первой пары дебалансов. Сохраним ранее принятую нумерацию дебалансов. Будем считать первой парой дебалансов дебалансы, вращающиеся с частотой ω₁=ω, а второй парой - с частотой ω₂=nω, n - дробное число вида n=i+0,2, где i - нечетное число. Такие дробные числа можно охарактеризовать следующим образом: дробное число, при умножении которого на пять получаем четное число 5n=5i+1. Заметим, что n>1, то есть вторая пара дебалансов вращается с большей частотой. Вращение дебалансов должно быть соответствующим образом синхронизировано и согласовано по фазе. Добиться этого можно посредством либо зубчатой (шестеренной) передачи, либо зубчатой ременной передачи, то есть передачи, исключающей проскальзывание ведущего и ведомого звеньев. Заметим, что отношение

является передаточным отношением передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение первой и второй пар дебалансов. При таких значениях передаточного отношения кинематический цикл механизма вибровозбудителя, то есть время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное положение, соответствует пяти оборотам медленновращающихся дебалансов. При этом число оборотов быстровращающихся дебалансов равно пятикратному значению передаточного отношения.Imbalances, that is, the product of the unbalanced mass m by its eccentricity r relative to the axis of rotation, of two unbalances of one pair must be equal to each other. These unbalances must have the same rotational speed ω. The imbalances of the second pair of unbalances must also be equal to each other and may differ in magnitude from the imbalances of the first pair of unbalances. The unbalances of the second pair should have the same rotational speed, but different from the rotational speed of the first pair of unbalances. Let's keep the previously accepted numbering of unbalances. We will consider the first pair of unbalances to be unbalances rotating with frequency ω ₁ = ω, and the second pair - with frequency ω ₂ = nω, n is a fractional number of the form n = i + 0.2, where i is an odd number. Such fractional numbers can be characterized as follows: a fractional number, when multiplied by five, we get an even number 5n = 5i + 1. Note that n> 1, that is, the second pair of unbalances rotates at a higher frequency. The rotation of the unbalances must be appropriately synchronized and phase-matched. This can be achieved through either a gear (gear) transmission, or a toothed belt transmission, that is, a transmission that excludes slippage of the driving and driven links. Note that the relation

is the gear ratio of the transmission synchronizing and phase matching the rotation of the first and second pairs of unbalances. With such values of the gear ratio, the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, that is, the time after which the unbalances return to their initial position, corresponds to five revolutions of the slowly rotating unbalances. In this case, the number of revolutions of rapidly rotating unbalances is equal to five times the value of the gear ratio.

Такой вибровозбудитель позволяет получать различные законы колебаний силовых факторов (силы или момента). Эти силовые факторы, в зависимости от конструктивного исполнения (расположения) вибровозбудителя, либо передаются непосредственно на рабочий орган машины, либо на выходное звено исполнительного механизма, связанное с рабочим органом.Such a vibration exciter allows one to obtain various laws of oscillation of force factors (force or moment). These force factors, depending on the design (location) of the vibration exciter, are either transmitted directly to the working body of the machine, or to the output link of the actuator associated with the working body.

Как отмечено выше, несимметрия закона колебаний силовых факторов означает - наибольшее положительное значение силового фактора не равно абсолютному значению его наибольшего отрицательного значения. Будем рассматривать такую начальную фазировку дебалансов, при которой вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора по несимметричному закону и передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, является дробным числом вида i+0,2, где i - нечетное число. Как отмечено выше при такой фазировке дебалансов силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов в начальном положении должны создавать максимальные по величине силовые факторы. Очевидно, что в таком начальном положении силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов могут создавать силовые факторы одинакового или противоположного направления. Для определенности дальнейших рассуждений будем считать, что в начальном положении силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные по величине силовые факторы одинакового направления. Примем это направление за положительное. Такие условия начального положения дебалансов приняты потому, что эти условия наиболее просто реализуются на практике, так как направление центробежной силы инерции совпадает с направлением эксцентриситета дебаланса. Силы инерции одноименных дебалансов создают максимальный по величине силовой фактор, если они (силы инерции), а значит и эксцентриситеты, перпендикулярны прямой, соединяющей оси их вращения.As noted above, the asymmetry of the law of fluctuations of force factors means that the greatest positive value of the force factor is not equal to the absolute value of its greatest negative value. We will consider such an initial phasing of the unbalances, in which the vibration exciter excites the oscillations of the force factor according to an asymmetric law and the gear ratio of the transmission that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances is a fractional number of the form i + 0.2, where i is an odd number. As noted above, with such a phasing of the unbalances, the forces of inertia of slowly and rapidly rotating unbalances in the initial position should create the maximum force factors. Obviously, in this initial position, the forces of inertia of slowly and rapidly rotating unbalances can create force factors of the same or opposite direction. For definiteness of further reasoning, we will assume that in the initial position the forces of inertia of slowly and rapidly rotating unbalances create the maximum force factors of the same direction. Let's take this direction as positive. Such conditions for the initial position of the unbalance are accepted because these conditions are most easily implemented in practice, since the direction of the centrifugal force of inertia coincides with the direction of the eccentricity of the unbalance. The forces of inertia of the unbalances of the same name create the maximum force factor if they (the forces of inertia), and hence the eccentricities, are perpendicular to the straight line connecting the axes of their rotation.

Следует заметить, что, как отмечено выше, такой вибровозбудитель, содержащий четыре дебаланса, в зависимости от условий фазировки дебалансов может возбуждать либо колебания силы, либо колебания момента. При этом характеристики законов колебаний в безразмерном выражении совпадают при одинаковых значениях передаточного отношения

при одинаковых условиях начальной фазировки дебалансов и при одинаковых соотношениях максимального значения силового фактора, создаваемого силами инерции медленновращающихся дебалансов к максимальному значению силового фактора, создаваемого силами инерции быстровращающихся дебалансов. Выполнение последнего условия означает, что в уравнениях (4) и (6) коэффициенты a и b равны друг другу, то есть a=b. Поэтому в дальнейших рассуждениях зависимость возбуждаемого силового фактора будем обозначать в общем виде как ƒ(δ). Очевидно, что выводы, полученные при исследовании рассматриваемых зависимостей, характеризуют параметры законов колебаний, как силы, так и момента.It should be noted that, as noted above, such a vibration exciter containing four unbalances, depending on the conditions for phasing the unbalances, can excite either force fluctuations or torque fluctuations. In this case, the characteristics of the laws of vibrations in dimensionless expression coincide at the same values of the gear ratio

under the same conditions of the initial phasing of the unbalances and with the same ratios of the maximum value of the force factor created by the inertial forces of slowly rotating unbalances to the maximum value of the force factor created by the inertial forces of the rapidly rotating unbalances. The fulfillment of the last condition means that in equations (4) and (6) the coefficients a and b are equal to each other, that is, a = b. Therefore, in further considerations, the dependence of the excited force factor will be denoted in general form as ƒ (δ). Obviously, the conclusions obtained in the study of the dependences under consideration characterize the parameters of the laws of oscillations, both force and moment.

Определим условия начальной фазировки медленновращающихся дебалансов, при которых характер закона колебаний силовых факторов меняется с несимметричного на симметричный. Очевидно, что для такой оценки влияния начальной фазировки медленновращающихся дебалансов необходимо сохранять неизменными установочные параметры вибровозбудителя, оказывающие влияние на характеристики закона колебаний. Такими параметрами являются: начальная фазировка быстровращающихся дебалансов; передаточное отношение

соотношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов.Let us determine the conditions for the initial phasing of slowly rotating unbalances, under which the nature of the law of oscillations of force factors changes from asymmetric to symmetric. Obviously, for such an assessment of the effect of the initial phasing of slowly rotating unbalances, it is necessary to keep the setting parameters of the vibration exciter unchanged, which affect the characteristics of the oscillation law. These parameters are: initial phasing of rapidly rotating unbalances; gear ratio

the ratio of the maximum force factors created by the inertial forces of slowly and rapidly rotating unbalances.

Как условлено выше, исследовать влияние начальной фазировки медленновращающихся дебалансов будем в вибровозбудителе, предназначенном для возбуждения несимметричных колебаний силовых факторов, при условии, что передаточное отношение

является дробным числом вида i+0,2, где i - нечетное число. Исходным начальным положением дебалансов является такое их положение, при котором силы инерции быстро и медленновращающихся дебалансов создают силовые факторы максимальные по величине одинакового направления (фиг. 5) и (фиг. 6). Следовательно, неизменным начальным положением быстровращающихся дебалансов является положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор в положительном направлении.As agreed above, we will investigate the effect of the initial phasing of slowly rotating unbalances in a vibration exciter designed to excite asymmetrical oscillations of force factors, provided that the gear ratio

is a fractional number of the form i + 0.2, where i is an odd number. The initial initial position of the unbalances is their position, in which the forces of inertia of rapidly and slowly rotating unbalances create force factors maximum in magnitude of the same direction (Fig. 5) and (Fig. 6). Consequently, the constant initial position of rapidly rotating unbalances is the position in which their centrifugal forces of inertia create the maximum force factor in the positive direction.

Изменим условия начальной фазировки медленновращающихся дебалансов путем их поворота из исходного начального положения на некоторый произвольный угол γ. На рисунке (фиг. 7) представлено новое начальное положение дебалансов в вибровозбудителе, предназначенном для возбуждения колебаний силы. Новое начальное положение дебалансов отличается от исходного начального положения тем, что медленновращающиеся дебалансы повернуты относительно исходного положения на произвольный угол γ в направлении их вращения.Let us change the conditions for the initial phasing of the slowly rotating unbalances by rotating them from their initial initial position by some arbitrary angle γ. The figure (Fig. 7) shows the new initial position of the unbalances in the vibration exciter designed to excite force oscillations. The new initial position of the unbalances differs from the initial initial position in that the slowly rotating unbalances are rotated relative to the initial position by an arbitrary angle γ in the direction of their rotation.

Тогда зависимость возбуждаемого силового фактора в безразмерном выражении при новом начальном положении дебалансов может быть представлена в видеThen the dependence of the excited force factor in dimensionless expression with a new initial position of the unbalances can be represented as

где γ - угол отстройки медленновращающихся дебалансов от начального положения, в котором их силы инерции создают максимальный по величине силовой фактор.where γ is the angle of detuning of the slowly rotating unbalances from the initial position, in which their inertial forces create the maximum force factor.

Определим значения угла γ, при которых такое изменение начального положения медленновращающихся дебалансов сопровождается изменением характера закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный.Let us determine the values of the angle γ at which such a change in the initial position of slowly rotating unbalances is accompanied by a change in the nature of the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetric.

Следует отметить, что, если передаточное отношение n является дробным числом вида i+0,2, где i - нечетное число, то кинематический цикл механизма вибровозбудителя, то есть время, по истечении которого дебалансы возвращаются в начальное положение, соответствует пяти оборотам медленновращающихся дебалансов. При этом число оборотов быстровращающихся дебалансов равно пятикратному значению передаточного отношения.It should be noted that if the gear ratio n is a fractional number of the form i + 0.2, where i is an odd number, then the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, that is, the time after which the unbalances return to their initial position, corresponds to five revolutions of slowly rotating unbalances. In this case, the number of revolutions of rapidly rotating unbalances is equal to five times the value of the gear ratio.

При определении значений угла γ следует иметь в виду, что, так как тригонометрическая функция косинус, которая определяет положение медленновращающихся дебалансов, является периодической функцией с периодом равным 360°, то угол γ может принимать значения в пределах от 0° до 360°.When determining the values of the angle γ, it should be borne in mind that since the trigonometric cosine function, which determines the position of slowly rotating unbalances, is a periodic function with a period of 360 °, the angle γ can take values in the range from 0 ° to 360 °.

Вибровозбудитель возбуждает колебания силовых факторов по симметричному закону, если в течение кинематического цикла дебалансы смогут занять положение, в котором силы инерции быстро и медленновращающихся дебалансов одновременно создают силовые факторы равные нулю. В этом случае должна иметь решение следующая система уравненийThe vibration exciter excites oscillations of force factors according to a symmetric law, if, during the kinematic cycle, the unbalances can take a position in which the forces of inertia of rapidly and slowly rotating unbalances simultaneously create force factors equal to zero. In this case, the following system of equations should have a solution

Определим значения угла γ, при которых система уравнений (8) имеет решение.Let us determine the values of the angle γ at which the system of equations (8) has a solution.

Решением первого уравнения системы (8) являются следующие значения угла поворота быстровращающихся дебалансов из начального положенияThe solution to the first equation of system (8) is the following values of the angle of rotation of rapidly rotating unbalances from the initial position

где k=0,1, …, 10n-1;where k = 0.1, ..., 10n-1;

n - передаточное отношение передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов.n is the gear ratio of the gear that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances.

При этом медленновращающиеся дебалансы будут занимать положения, соответствующие следующим значениям угла δ их поворота из исходного начального положения, то есть положения, в котором их силы инерции создают максимальный силовой фактор положительного направленияIn this case, the slowly rotating unbalances will occupy positions corresponding to the following values of the angle δ of their rotation from the initial initial position, that is, the position in which their inertial forces create the maximum force factor of the positive direction

Так как угол γ может принимать значения в пределах от 0° до 360° и медленновращающиеся дебалансы за кинематический цикл механизма вибровозбудителя делают пять оборотов, то сумма углов δ и γ не может принимать значения большие 2160°, то есть должно выполняться условие 0°<δ+γ<2160°. Поэтому, решение второго уравнения системы (8) имеет видSince the angle γ can take values in the range from 0 ° to 360 ° and the slowly rotating unbalances make five revolutions during the kinematic cycle of the vibration exciter mechanism, the sum of the angles δ and γ cannot take values greater than 2160 °, that is, the condition 0 ° <δ must be satisfied + γ <2160 °. Therefore, the solution to the second equation of system (8) has the form

где k₁=0, 1, 2, 3, …, 11.where k ₁ = 0, 1, 2, 3,…, 11.

Из уравнения (11) следует, что корнями второго уравнения системы (8) являются следующие двенадцать значений суммы углов δ и у: 1) δ+γ=90°; 2) δ+γ=270°; 3) δ+γ=450°; 4) δ+γ=630°; 5) δ+γ=810°; 6) δ+γ=990°; 7) δ+γ=1170°; 8) δ+γ=1350°; 9) δ+γ=1530°; 10) δ+γ=1710°; 11) δ+γ=1890° и 12) δ+γ=2070°.From equation (11) it follows that the roots of the second equation of system (8) are the following twelve values of the sum of the angles δ and у: 1) δ + γ = 90 °; 2) δ + γ = 270 °; 3) δ + γ = 450 °; 4) δ + γ = 630 °; 5) δ + γ = 810 °; 6) δ + γ = 990 °; 7) δ + γ = 1170 °; 8) δ + γ = 1350 °; 9) δ + γ = 1530 °; 10) δ + γ = 1710 °; 11) δ + γ = 1890 ° and 12) δ + γ = 2070 °.

Следует отметить, что при определении значений угла γ необходимо учитывать следующие условия: если δ+γ=90°, то должно выполняться условие 0°<γ<90°, то есть в этом случае угол γ не может принимать значения больше 90°; если δ+γ=270°, то 0°<γ<270°; если δ+γ=450°, то значения угла γ лежат на интервале от 0° до 360°, то есть 0°<γ<360°; если δ+γ=630°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=810°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=990°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=1170°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=1350°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=1530°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=1710°, то 0°<γ<360°; если δ+γ=1890°, то 90°≤γ<360°; если δ+γ=2070°, то 270°≤γ<360°.It should be noted that when determining the values of the angle γ, the following conditions must be taken into account: if δ + γ = 90 °, then the condition 0 ° <γ <90 ° must be met, that is, in this case, the angle γ cannot take values greater than 90 °; if δ + γ = 270 °, then 0 ° <γ <270 °; if δ + γ = 450 °, then the values of the angle γ lie in the range from 0 ° to 360 °, that is, 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 630 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 810 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 990 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 1170 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 1350 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 1530 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 1710 °, then 0 ° <γ <360 °; if δ + γ = 1890 °, then 90 ° ≤γ <360 °; if δ + γ = 2070 °, then 270 ° ≤γ <360 °.

Для определения значений угла γ была решена система уравнений (8) при последовательном рассмотрении каждого из двенадцати значений суммы углов δ и γ. При этом учитывали, какие значения может принимать угол γ при рассматриваемом значении суммы углов δ+γ. Анализ решения позволил предложить методику расчета значений угла γ.To determine the values of the angle γ, the system of equations (8) was solved by sequentially considering each of the twelve values of the sum of the angles δ and γ. In this case, we took into account what values the angle γ can take at the considered value of the sum of the angles δ + γ. Analysis of the solution allowed us to propose a method for calculating the values of the angle γ.

Не будем подробно останавливаться на решении системы уравнений (8). В качестве примера рассмотрим решение этой системы уравнений для нескольких наиболее характерных значений суммы углов δ+γ, что позволит в полной мере представить методику решения поставленной задачи.We will not dwell on the solution of the system of equations (8). As an example, let us consider the solution of this system of equations for several of the most characteristic values of the sum of the angles δ + γ, which will allow us to fully present the methodology for solving the problem.

Определим, какие значения может принимать угол γ в случае, когда корень второго уравнения системы равенLet us determine what values the angle γ can take in the case when the root of the second equation of the system is

Из уравнения (12) следует, чтоEquation (12) implies that

После подстановки выражения угла δ из уравнения (10) в уравнение (12) и преобразований получаемAfter substituting the expression for the angle δ from equation (10) into equation (12) and transformations, we obtain

В рассматриваемом случае при определении угла γ необходимо учитывать следующее условие: если γ+δ=90°, то должно выполняться условие 0°<γ<90°, то есть в этом случае угол γ не может принимать значения больше 90°.Так как 0°<γ<90°, то должно выполняться следующее неравенствоIn this case, when determining the angle γ, it is necessary to take into account the following condition: if γ + δ = 90 °, then the condition 0 ° <γ <90 ° must be satisfied, that is, in this case, the angle γ cannot take values greater than 90 °. Since 0 ° <γ <90 °, then the following inequality must be satisfied

Рассмотрим выполнение первого условия неравенства (15), то естьConsider the fulfillment of the first condition of inequality (15), that is,

После подстановки выражения передаточного отношения n=i+0,2 и преобразований имеемAfter substituting the expression for the gear ratio n = i + 0.2 and transformations, we have

Правая часть неравенства (17) представляет ряд нечетных чисел, так как коэффициент k принимает значения из ряда натуральных чисел, включая ноль. Левая часть неравенства является дробным числом, которое имеет целую часть i равную нечетному числу. Следовательно, максимальное значение коэффициента k определим из условияThe right-hand side of inequality (17) represents a series of odd numbers, since the coefficient k takes values from a series of natural numbers, including zero. The left side of the inequality is a fractional number that has the integer part i equal to an odd number. Therefore, the maximum value of the coefficient k is determined from the condition

Из уравнения (18) следует, чтоEquation (18) implies that

Выразим максимальное значение коэффициента k_max через передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансовLet us express the maximum value of the coefficient k _max through the gear ratio n of the gear that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances

Рассмотрим выполнение второго условия неравенства (15), то есть условияConsider the fulfillment of the second condition of inequality (15), that is, the condition

Очевидно, что неравенство (21) выполняется при любом значении коэффициента k. Следовательно, переменный коэффициент k имеет минимальное значение равное нулю, то естьObviously, inequality (21) holds for any value of the coefficient k. Therefore, the variable coefficient k has a minimum value equal to zero, that is

Для упрощения дальнейших рассуждений уравнение (14) для определения значений угла γ перепишем в видеTo simplify further reasoning, Eq. (14) for determining the values of the angle γ will be rewritten in the form

где

Where

Из уравнения (23) следует, что угол γ получаем в результате умножения двух сомножителей. Первый сомножитель представляет собой частное от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. Этот сомножитель является величиной постоянной, так как зависит только от величины передаточного отношения n передачи, используемой в вибровозбудителе для синхронизации и согласования по фазе вращения дебалансов. Второй сомножитель С₁, представленный уравнением (24), является переменной величиной вследствие переменности числа k.From equation (23) it follows that the angle γ is obtained as a result of multiplying two factors. The first factor is the quotient of dividing 90 ° by the value of the gear ratio n of the gear that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances. This factor is a constant value, since it depends only on the value of the gear ratio n of the gear used in the vibration exciter to synchronize and match the phase of rotation of the unbalances. The second factor C ₁ represented by equation (24) is variable due to the variability of the number k.

Определим минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С₁. Для этого подставим в уравнение (24) максимальное и минимальное значения коэффициента k соответственно из уравнений (20) и (22). ПолучимLet us determine the minimum and maximum values of the variable factor С ₁ . To do this, we substitute in equation (24) the maximum and minimum values of the coefficient k, respectively, from equations (20) and (22). We get

иand

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С₁ на интервале значений от C_1min до C_1max.Let us determine what values the variable factor C ₁ can take in the range of values from C _1min to C _1max .

Так как коэффициент k может принимать значения из ряда натуральных чисел, включая ноль, то, как видно из формулы (24), каждое последующее значение сомножителя С₁ отличается от предыдущего на две единицы. Следовательно, значения сомножителя С₁ являются дробными числами, дробная часть которых равна ноль целых две десятых. Зная минимальное и максимальное значения сомножителя С₁ легко определить его значения, которые он принимает на интервале значений от C_1min до C_1max. Например, если передаточное отношение n=1,2, то C_1max=C_1min=0,2. Если n=5,2, то переменный сомножитель С₁ принимает следующие значения: С₁=0,2; 2,2 и 4,2.Since the coefficient k can take values from a number of natural numbers, including zero, then, as can be seen from formula (24), each subsequent value of the factor С ₁ differs from the previous one by two units. Therefore, the values of the factor C ₁ are fractional numbers, the fractional part of which is zero point two. Knowing the minimum and maximum values of the factor C _1, it is easy to determine its values, which it takes in the range of values from C _1min to C _1max . For example, if the gear ratio n = 1.2, then C _1max = C _1min = 0.2. If n = 5.2, then the variable factor C ₁ takes the following values: C ₁ = 0.2; 2.2 and 4.2.

Определим, какие значения может принимать угол γ в случае, когда корень второго уравнения системы (8) равенLet us determine what values the angle γ can take in the case when the root of the second equation of system (8) is equal to

Из уравнения (27) следует, чтоEquation (27) implies that

После подстановки значения угла δ из уравнения (10) в уравнение (28) и преобразований получаемAfter substituting the value of the angle δ from equation (10) into equation (28) and transformations, we obtain

Так как в этом случае (δ+γ=270°) значения угла γ лежат в интервале значений от 0° до 270°, то есть 0°<γ<270°, то должно выполняться неравенствоSince in this case (δ + γ = 270 °) the values of the angle γ lie in the range of values from 0 ° to 270 °, that is, 0 ° <γ <270 °, then the inequality must be fulfilled

Рассмотрим выполнение первого условия неравенства (31), то есть условияConsider the fulfillment of the first condition of inequality (31), that is, the condition

Правая часть неравенства (33) представляет ряд нечетных чисел и произведение 3i в левой части неравенства также является нечетным числом. Следовательно, максимальное значение коэффициента k определяем из условияThe right-hand side of inequality (33) represents a series of odd numbers, and the product 3i on the left-hand side of the inequality is also an odd number. Therefore, the maximum value of the coefficient k is determined from the condition

Из уравнения (34) имеемFrom equation (34) we have

Второе условие неравенства (31), а именно условиеThe second condition of inequality (31), namely the condition

выполняется при любых значениях коэффициента k. Следовательно, минимальное значение коэффициента k равно нулю, то есть k_min=0.is performed for any values of the coefficient k. Therefore, the minimum value of the coefficient k is zero, that is, k _min = 0.

Уравнение (29) для определения значений угла γ запишем в видеEquation (29) for determining the values of the angle γ is written in the form

где

Where

Из уравнения (37) следует, что угол γ получаем в результате умножения двух сомножителей. Первый сомножитель

является постоянной величиной. Второй сомножитель С₂, представленный уравнением (38), является переменной величиной вследствие переменности коэффициента k.From equation (37) it follows that the angle γ is obtained as a result of multiplying two factors. First factor

is a constant. The second factor C ₂ represented by equation (38) is variable due to the variability of the coefficient k.

Определим минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С₂. Для этого подставим в уравнение (38) максимальное значение коэффициента k из уравнения (35) и минимальное значение k_min=0. ПолучимLet us determine the minimum and maximum values of the variable factor C ₂ . To do this, we substitute in equation (38) the maximum value of the coefficient k from equation (35) and the minimum value k _min = 0. We get

иand

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С₂ на интервале значений от C_2min до C_2max.Let us determine what values the variable factor C ₂ can take in the range of values from C _2min to C _2max .

Как видно из формулы (38) каждое последующее значение сомножителя С₂ отличается от предыдущего на две единицы. Следовательно, значения сомножителя С₂ являются дробными числами, дробная часть которых равна ноль целых шесть десятых. Зная минимальное и максимальное значения сомножителя С₂, легко определить его значения, которые он принимает на интервале значений от C_2min до C_2max. Следует заметить, что так как максимальное значение коэффициента k зависит от величины передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, то и величина сомножителя С₂ зависит от передаточного отношения n. Если передаточное отношение n=1,2, то переменный сомножитель С₂ принимает следующие значения: С₂=0,6; 2,6. При n=5,2 переменный сомножитель С₂ принимает следующие значения: С₂=0,6; 2,6; 4,6; 6,6; 8,6; 10,6; 12,6 и 14,6.As can be seen from formula (38), each subsequent value of the factor C ₂ differs from the previous one by two units. Consequently, the values of the factor C ₂ are fractional numbers, the fractional part of which is equal to zero point six. Knowing the minimum and maximum values of the factor C ₂ , it is easy to determine its values, which it takes in the range from C _2min to C _2max . It should be noted that since the maximum value of the coefficient k depends on the value of the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances, the value of the factor C _{2 also} depends on the gear ratio n. If the gear ratio n = 1.2, then the variable factor C ₂ takes the following values: C ₂ = 0.6; 2.6. At n = 5.2 the variable factor C ₂ takes the following values: C ₂ = 0.6; 2.6; 4.6; 6.6; 8.6; 10.6; 12.6 and 14.6.

Определим, какие значения может принимать угол γ для третьего значения корня второго уравнения системы уравнений (8). В этом случае значение угла γ определяем по формулеLet us determine what values the angle γ can take for the third value of the root of the second equation of the system of equations (8). In this case, the value of the angle γ is determined by the formula

После подстановки значения угла δ из уравнения (10) в уравнение (41) и преобразований получаемAfter substituting the value of the angle δ from equation (10) into equation (41) and transformations, we obtain

Так как в этом случае (δ+γ=450°) значения угла γ лежат в интервале значений от 0° до 360°, то есть 0°<γ<360°, то должно выполняться неравенствоSince in this case (δ + γ = 450 °) the values of the angle γ lie in the range of values from 0 ° to 360 °, that is, 0 ° <γ <360 °, the inequality must be fulfilled

Рассмотрим выполнение первого условия неравенства (43), то есть условияConsider the fulfillment of the first condition of inequality (43), that is, the condition

Правая часть неравенства (45) представляет ряд нечетных чисел, а левая часть - ряд четных чисел, так как произведение 5i является нечетным числом. Следовательно, максимальное значение коэффициента к определяем из условияThe right side of inequality (45) represents a row of odd numbers, and the left side represents a row of even numbers, since the product 5i is an odd number. Therefore, the maximum value of the coefficient k is determined from the condition

Из уравнения (46) имеемFrom equation (46) we have

Определим при каких значениях коэффициента k выполняется второе условие неравенства (43), а именно условиеLet us determine at what values of the coefficient k the second condition of inequality (43) is satisfied, namely the condition

Преобразуем неравенство (48) и подставим в него выражение передаточного отношения n=i+0,2. ПолучимWe transform inequality (48) and substitute into it the expression for the gear ratio n = i + 0.2. We get

Правая часть неравенства (49) представляет ряд нечетных чисел. Левая часть неравенства (49) является дробным числом, целая часть i которого является нечетным числом. Следовательно, минимальное значение коэффициента k определим из условияThe right-hand side of inequality (49) represents a series of odd numbers. The left side of inequality (49) is a fractional number, the integer part i of which is an odd number. Therefore, the minimum value of the coefficient k is determined from the condition

Из уравнения (50) следует, чтоEquation (50) implies that

Для упрощения дальнейших рассуждений уравнение (42) для определения значений угла γ запишем в видеTo simplify further reasoning, equation (42) for determining the values of the angle γ is written in the form

гдеWhere

Определим минимальное и максимальное значения переменного сомножителя С₃. Для этого подставим в уравнение (53) максимальное и минимальное значения коэффициента к соответственно из уравнений (47) и (51). ПолучимLet us determine the minimum and maximum values of the variable factor C ₃ . To do this, we substitute into equation (53) the maximum and minimum values of the coefficient k, respectively, from equations (47) and (51). We get

иand

Определим, какие значения может принимать переменный сомножитель С₃ на интервале значений от C_3min до C_3max.Let us determine what values the variable factor C ₃ can take in the range of values from C _3min to C _3max .

Как видно из формулы (53) каждое последующее значение сомножителя С₃ отличается от предыдущего на две единицы и сомножитель С₃ зависит от передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов. При n=1,2 переменный сомножитель С₃ принимает следующие значения: С=1 и 3. При n=5,2 сомножитель С₃ принимает следующие значения: С₃=1; 3; 5; 7; 9; 11; 13; 15; 17 и 19.As can be seen from formula (53), each subsequent value of the factor C ₃ differs from the previous one by two units, and the factor C ₃ depends on the gear ratio n of the transmission, which synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances. For n = 1.2, the variable factor C ₃ takes the following values: C = 1 and 3. For n = 5.2, the factor C ₃ takes the following values: C ₃ = 1; 3; five; 7; nine; eleven; thirteen; 15; 17 and 19.

Результаты определения значений угла γ при остальных девяти значениях корней второго уравнения системы (8) позволяют сделать следующий вывод.The results of determining the values of the angle γ for the remaining nine values of the roots of the second equation of system (8) allow us to draw the following conclusion.

Система уравнений (8) имеет решение, если угол γ определен, во-первых, как произведение двух сомножителей: первый сомножитель равен частному от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов; второй сомножитель последовательно принимает значения от ноль целых две десятых до четырехкратного значения передаточного отношения n минус ноль целых две десятых с шагом равным ноль целых четыре десятых, во-вторых, при условии, что передаточное отношение n является дробным числом, целая часть которого является нечетным числом, а дробная часть равна ноль целых две десятых.The system of equations (8) has a solution if the angle γ is defined, firstly, as the product of two factors: the first factor is equal to the quotient of dividing 90 ° by the value of the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances; the second factor sequentially takes values from zero point two tenths to four times the value of the gear ratio n minus zero point two tenths in increments of zero point four tenths, secondly, provided that the gear ratio n is a fractional number, the integer part of which is an odd number , and the fractional part is zero point two.

Представленные выводы соответствуют случаю, когда для изменения характера закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный изменяют начальное положение медленновращающихся дебалансов путем их поворота на угол γ в направлении вращения.The presented conclusions correspond to the case when, in order to change the nature of the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetric, the initial position of the slowly rotating unbalances is changed by turning them by an angle γ in the direction of rotation.

Следует заметить, что при определении значений угла γ за положительное направление отсчета угла было принято направление, совпадающее с направлением вращения дебалансов. Таким образом, представленные выше выводы соответствуют случаю определения положительных значений угла γ.It should be noted that when determining the values of the angle γ, the direction coinciding with the direction of rotation of the unbalances was taken as the positive direction of the angle reading. Thus, the conclusions presented above correspond to the case of determining the positive values of the angle γ.

Аналогичные выводы получены для случая изменения начального положения медленновращающихся дебалансов путем их поворота в направлении, противоположном направлению вращения дебалансов, то есть при повороте медленновращающихся дебалансов на угол - γ. Отметим, что в этом случае зависимость силового фактора в безразмерном выражении имеет видSimilar conclusions were obtained for the case of a change in the initial position of slow-rotating unbalances by turning them in the direction opposite to the direction of rotation of the unbalances, that is, when the slow-rotating unbalances are rotated by an angle γ. Note that in this case the dependence of the force factor in dimensionless expression has the form

Установлено, что характер закона колебаний силового фактора меняется с несимметричного на симметричный, если отрицательные значения угла γ по абсолютной величине равны положительным значениям угла, то есть каждому положительному значению угла γ соответствует равное ему по абсолютной величине отрицательное значение угла

При этом, всякому положительному значению угла γ₊ соответствует такое отрицательное значение угла γ_-, что сумма абсолютных значений этих углов равна 360°. Из представленных выше рассуждений следует, что для любого положительного значения угла γ₊ существует отрицательное значение угла γ_-, при котором зависимость ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ-γ_-) совпадает с зависимостью ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ+γ₊). Такое совпадение зависимостей можно объяснить следующим образом. Дебалансы занимают одно и то же начальное положение при повороте медленновращающихся дебалансов из исходного начального положения в положительном направлении на угол γ₊ или в отрицательном направлении на угол γ_-, равный по абсолютной величине

Аналогично, дебалансы занимают одинаковое начальное положение при повороте медленновращающихся дебалансов в отрицательном направлении на угол γ_- или при их повороте в положительном направлении на угол

It was found that the nature of the law of fluctuations of the force factor changes from asymmetric to symmetric if negative values of the angle γ are equal in absolute value to positive values of the angle, that is, to each positive value of the angle γ there corresponds a negative value of the angle equal to it in absolute value

In this case, any positive value of the angle γ ₊ corresponds to such a negative value of the angle γ _- that the sum of the absolute values of these angles is 360 °. From the above reasoning it follows that for any positive value of the angle γ ₊ there is a negative value of the angle γ _- at which the dependence ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ-γ _- ) coincides with the dependence ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ + γ ₊ ). This coincidence of dependencies can be explained as follows. The unbalances occupy the same initial position when slowly rotating unbalances are rotated from the initial initial position in the positive direction by the angle γ ₊ or in the negative direction by the angle γ _- equal in absolute value

Similarly, unbalances take the same initial position when slowly rotating unbalances are turned in the negative direction by an angle γ _- or when they are rotated in a positive direction by an angle

Для подтверждения предложенной выше методики определения значений угла γ были исследованы зависимости ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ+γ) и ƒ(δ)=cosnδ+acos(δ-γ) силовых факторов при значениях передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равных 1,2; 3,2; 5,2; 7,2 и 9,2. При исследовании зависимостей при выбранном значении передаточного отношения n рассчитывали значения угла γ. Для рассчитанных значений угла γ строили графики зависимостей силовых факторов и исследовали эти зависимости на экстремумы.To confirm the above method for determining the values of the angle γ, the dependences ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ + γ) and ƒ (δ) = cosnδ + a cos (δ-γ) of the force factors were investigated at the values of the gear ratio n of the transmission, synchronizing and phase matching the rotation of unbalances equal to 1.2; 3.2; 5.2; 7.2 and 9.2. When studying the dependences at the selected value of the gear ratio n, the values of the angle γ were calculated. For the calculated values of the angle γ, the graphs of dependences of force factors were built and these dependences were investigated for extrema.

На рисунках (фиг. 8), (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13), (фиг. 14), (фиг. 15), (фиг. 16), (фиг. 17), (фиг. 18), (фиг. 19) и (фиг. 20) в качестве примера показаны зависимости силового фактора для случая: передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно одна целая две десятых (n=1,2); отношение максимальных силовых факторов, создаваемых силами инерции медленно и быстровращающихся дебалансов, равно единице, то есть при условии, когда коэффициент а=1. На рисунке (фиг. 8) зависимость соответствует начальному положению дебалансов, в котором силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы в положительном направлении. Отметим, что такое начальное положение дебалансов показано на рисунках (фиг. 5) и (фиг. 6) в вибровозбудителях: для возбуждения колебаний силы (фиг. 5); для возбуждения колебаний момента (фиг. 6). Как видно из рисунка (фиг. 8) максимальное положительное значение силового фактора больше максимального по абсолютной величине силового фактора в отрицательном направлении. В рассматриваемом случае

На рисунках (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13), (фиг. 14), (фиг. 15), (фиг. 16), (фиг. 17), (фиг. 18), (фиг. 19) и (фиг. 20) представлены зависимости силовых факторов для начальных положений медленновращающихся дебалансов при положительных значениях угла γ, определенных по предложенной выше методике. В рассматриваемом случае (n=1,2) угол γ принимает следующие значения: 15°; 45°; 75°; 105°; 135°; 165°; 195°; 225°; 255°; 285°; 315° и 345°. Следует заметить, что такое начальное положение дебалансов представлено на рисунке (фиг. 7) для некоторого произвольного положительного значения угла γ. Как видно из рисунков (фиг. 9), (фиг. 10), (фиг. 11), (фиг. 12), (фиг. 13), (фиг. 14), (фиг. 15), (фиг. 16), (фиг. 17), (фиг. 18), (фиг. 19) и (фиг. 20) законы колебаний силовых факторов симметричные. Максимальное положительное значение силового фактора равно максимальному по абсолютной величине значению силового фактора в отрицательном направлении.In the figures (Fig. 8), (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13), (Fig. 14), (Fig. 15), (Fig. 16), (Fig. 17), (Fig. 18), (Fig. 19) and (Fig. 20) as an example, the dependences of the force factor for the case are shown: the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation unbalances, equal to one point two (n = 1.2); the ratio of the maximum force factors created by the inertial forces of slowly and rapidly rotating unbalances is equal to unity, that is, provided that the coefficient a = 1. In the figure (Fig. 8), the dependence corresponds to the initial position of the unbalances, in which the forces of inertia of slowly and rapidly rotating unbalances create the maximum force factors in the positive direction. Note that such an initial position of the unbalances is shown in the figures (Fig. 5) and (Fig. 6) in vibration exciters: to excite force oscillations (Fig. 5); to excite the oscillations of the moment (Fig. 6). As can be seen from the figure (Fig. 8), the maximum positive value of the force factor is greater than the maximum absolute value of the force factor in the negative direction. In the case under consideration

In the figures (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13), (Fig. 14), (Fig. 15), (Fig. 16), (Fig. 17), (Fig. 18), (Fig. 19) and (Fig. 20) represent the dependence of the force factors for the initial positions of slowly rotating unbalances at positive values of the angle γ, determined by the method proposed above. In the case under consideration (n = 1,2), the angle γ takes the following values: 15 °; 45 °; 75 °; 105 °; 135 °; 165 °; 195 °; 225 °; 255 °; 285 °; 315 ° and 345 °. It should be noted that such an initial position of the unbalances is shown in the figure (Fig. 7) for some arbitrary positive value of the angle γ. As can be seen from the figures (Fig. 9), (Fig. 10), (Fig. 11), (Fig. 12), (Fig. 13), (Fig. 14), (Fig. 15), (Fig. 16 ), (Fig. 17), (Fig. 18), (Fig. 19) and (Fig. 20) the laws of oscillation of the force factors are symmetric. The maximum positive value of the force factor is equal to the maximum absolute value of the force factor in the negative direction.

Результаты определения экстремумов зависимостей силового фактора при отрицательных значениях угла γ подтвердили полученный ранее вывод. При передаточном отношении, равном n=1,2, угол γ имеет следующие отрицательные значения: -15°; -45°; -75°; -105°; -135°; -165°; -195°; -225°; -255°; -285°; -315° и -345°. При исследовании этих зависимостей установлено, что зависимость ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+15°) совпадает с зависимостью ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-345°), так как в этом случае, во-первых, дебалансы занимают одно и тоже начальное положение, во-вторых, cos(δ+15°)=cos(δ-345°). Второе положение легко доказывается с помощью известных формул. По тем же причинам совпадают зависимости: ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+45°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-315°);The results of determining the extrema of the dependences of the force factor at negative values of the angle γ confirmed the earlier conclusion. With the gear ratio equal to n = 1.2, the angle γ has the following negative values: -15 °; -45 °; -75 °; -105 °; -135 °; -165 °; -195 °; -225 °; -255 °; -285 °; -315 ° and -345 °. When studying these dependencies, it was established that the dependence ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 15 °) coincides with the dependence ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-345 °), since in this case, firstly, the unbalances occupy the same initial position, and secondly, cos (δ + 15 °) = cos (δ-345 °). The second proposition is easily proved using well-known formulas. For the same reasons, the dependencies coincide: ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 45 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-315 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+75°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-285°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 75 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-285 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+105°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-255°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 105 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-255 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+135°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-225°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 135 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-225 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+165°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-195°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 165 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-195 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+195°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-l65°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 195 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-l65 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+225°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-135°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 225 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-135 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+255°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-105°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 255 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-105 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+285°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-75°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 285 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-75 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+315°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-45°);ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 315 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-45 °);

ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ+345°) и ƒ(δ)=cos1,2δ+cos(δ-15°).ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ + 345 °) and ƒ (δ) = cos1,2δ + cos (δ-15 °).

Таким образом, представленные выше рассуждения позволяют сделать следующий вывод.Thus, the above reasoning allows us to draw the following conclusion.

В центробежном вибровозбудителе, содержащем четыре дебаланса, вращающихся вокруг параллельных осей, расположенных на общем основании и имеющих попарно одинаковые по величине угловые скорости и дисбалансы, занимающих начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, что обеспечивается передачей, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, с передаточным отношением n, равным отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся, для изменения закона колебаний силового фактора с несимметричного на симметричный изменяют начальное положение медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на число из интервала значений от ноль целых две десятых до четырехкратного значения передаточного отношения минус ноль целых две десятых при условии, что передаточное отношение является дробным числом, целая часть которого является нечетным числом, а дробная часть равна ноль целых две десятых.In a centrifugal vibration exciter containing four unbalances rotating around parallel axes located on a common base and having the same angular velocities and unbalances in pairs, occupying the initial position in which their centrifugal inertial forces create the maximum force factors, which is provided by a transmission that synchronizes and phase-matching the rotation of unbalances, with a gear ratio n equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating ones, to change the law of oscillations of the force factor from asymmetric to symmetric, change the initial position of the slowly rotating unbalances by turning them in any direction by an angle equal to the product of the quotient from dividing 90 ° by the value of the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances, by a number from the range of values from zero point two tenths to four times the value of the gear ratio minus zero point two, provided that the gear ratio is a fractional number, the integer part of which is an odd number, and the fractional part is zero point two.

Предлагаемый способ регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов может быть использован с целью совершенствования транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.The proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors can be used to improve the transport and technological equipment of grain processing enterprises.

В случае использования предлагаемого способа в транспортном оборудовании устройство работает следующим образом.In the case of using the proposed method in transport equipment, the device operates as follows.

Оси вращения дебалансов располагают на общем основании (фиг. 21), жестко связанном с рабочей поверхностью транспортирующего устройства. На рисунке (фиг. 21) пунктиром показано начальное положение медленновращающихся дебалансов, соответствующее исходному начальному положению дебалансов, то есть положению, в котором силы инерции медленно и быстровращающихся дебалансов создают максимальные силовые факторы одинакового положительного направления. Такое начальное положение дебалансов на основании вибровозбудителя (фиг. 21) отмечено знаком «+». Как отмечено выше, при таком начальном положении дебалансов вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора по несимметричному закону. В этом случае несимметрия закона колебаний выражается в том, что максимальное положительное значение силового фактора больше максимального по абсолютной величине его отрицательного значения. На рисунке (фиг. 21) для случая, когда передаточное отношение n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, равно одна целая две десятых (n=1,2) на основании вибровозбудителя знаками 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11 и 12 отмечены двенадцать различных начальных положений медленновращающихся дебалансов, при которых вибровозбудитель возбуждает колебания силового фактора (силы) по симметричному закону. При этом симметрия закона колебаний означает, что максимальное положительное значение силового фактора равно максимальному по абсолютной величине его отрицательному значению. На рисунке (фиг. 21) медленновращающиеся дебалансы показаны в одном из двенадцати возможных начальных положений дебалансов, в котором закон колебаний силового фактора, возбуждаемого вибровозбудителем, симметричный.The axes of rotation of the unbalances are located on a common base (Fig. 21), rigidly connected to the working surface of the transporting device. In the figure (Fig. 21), the dotted line shows the initial position of the slowly rotating unbalances, corresponding to the initial initial position of the unbalances, that is, the position in which the forces of inertia of the slowly and rapidly rotating unbalances create maximum force factors of the same positive direction. This initial position of the unbalances on the basis of the vibration exciter (Fig. 21) is marked with a "+" sign. As noted above, with such an initial position of the unbalances, the vibration exciter excites oscillations of the force factor according to an asymmetric law. In this case, the asymmetry of the oscillation law is expressed in the fact that the maximum positive value of the force factor is greater than the maximum in absolute value of its negative value. In the figure (Fig. 21) for the case when the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances is one point two tenths (n = 1.2) based on the vibration exciter with signs 01, 02, 03, 04, 05, 06, 07, 08, 09, 10, 11 and 12, twelve different initial positions of slowly rotating unbalances are marked, at which the vibration exciter excites oscillations of the force factor (force) according to a symmetric law. In this case, the symmetry of the law of oscillations means that the maximum positive value of the force factor is equal to its maximum negative value in absolute value. In the figure (Fig. 21), the slowly rotating unbalances are shown in one of twelve possible initial positions of the unbalances, in which the law of oscillations of the force factor excited by the vibration exciter is symmetric.

Следует отметить, что при конструктивном исполнении привода с использованием предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов достаточно использовать одно из двенадцати возможных начальных положений медленновращающихся дебалансов, позволяющих получать симметричный закон колебаний силового фактора. Таким положением должно быть выбрано положение, которое наиболее просто в конструктивном исполнении в данном конкретном оборудовании.It should be noted that with the design of the drive using the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors, it is sufficient to use one of the twelve possible initial positions of slowly rotating unbalances, which make it possible to obtain a symmetric law of oscillations of the force factor. This position should be the position that is the simplest in design in this particular equipment.

При вращении дебалансов их центробежные силы инерции создают прямолинейно колеблющуюся результирующую силу. При этом в зависимости от начальной фазировки дебалансов результирующая сила совершает колебания либо по несимметричному, либо по симметричному закону. Следовательно, вибропривод в зависимости от его настройки позволяет сообщать рабочей поверхности колебания по несимметричному или симметричному законам. Несимметрия закона колебаний рабочей поверхности означает, что наибольшее положительное значение ускорения поверхности не равно модулю наибольшего отрицательного ускорения. Если закон симметричен, то наибольшее положительное значение ускорения поверхности равно модулю наибольшего отрицательного значения ускорения.When the unbalances rotate, their centrifugal forces of inertia create a rectilinearly oscillating resultant force. In this case, depending on the initial phasing of the unbalances, the resulting force oscillates either according to an asymmetric or symmetric law. Consequently, the vibration drive, depending on its setting, makes it possible to impart vibrations to the working surface according to asymmetric or symmetric laws. The asymmetry of the law of vibrations of the working surface means that the greatest positive value of the surface acceleration is not equal to the modulus of the greatest negative acceleration. If the law is symmetrical, then the largest positive surface acceleration is equal to the modulus of the largest negative acceleration.

Зерновая смесь поступает на рабочую поверхность и под действием колебаний транспортируется вдоль нее. Скорость транспортирования определяет производительность транспортного оборудования. Следует отметить, что сообщение рабочей поверхности несимметричных колебаний при прочих одинаковых условиях сопровождается увеличением скорости транспортирования, а значит и производительности транспортного оборудования. Кроме того, возможность привода сообщать рабочей поверхности несимметричные или симметричные колебания в сочетании с наклоном поверхности к горизонтали и сообщением ей наклонных колебаний позволяет в значительной степени расширить диапазон варьирования скорости транспортирования.The grain mixture enters the working surface and, under the influence of vibrations, is transported along it. The transport speed determines the performance of the transport equipment. It should be noted that the communication of the working surface of asymmetric vibrations, other things being the same, is accompanied by an increase in the transport speed, and hence the productivity of the transport equipment. In addition, the ability of the drive to impart asymmetric or symmetric vibrations to the working surface in combination with the inclination of the surface to the horizontal and imparting inclined vibrations to it makes it possible to significantly expand the range of variation of the transport speed.

В случае применения предлагаемого способа в технологическом оборудовании для осуществления процессов сепарирования устройство работает следующим образом.In the case of using the proposed method in technological equipment for the implementation of separation processes, the device operates as follows.

Рассмотрим работу устройства на примере очистки зерновой смеси от крупных примесей при прямолинейных колебаниях ситовой поверхности.Let us consider the operation of the device using the example of cleaning the grain mixture from large impurities with rectilinear vibrations of the sieve surface.

Исходная зерновая смесь непрерывным потоком поступает на ситовую поверхность, совершающую прямолинейные колебания. Колебания поверхности обеспечивают транспортирование зерновой смеси и ее самосортирование. В процессе самосортирования крупные примеси всплывают в верхний слой, а зерна основной культуры погружаются в нижний слой зернового потока. При движении зерна проходят над отверстиями ситовой поверхности и при наступлении благоприятных условий просеиваются. Так как при очистке зерна от крупных примесей исходная зерновая смесь состоит в основном из проходовых (зерно) частиц, то самосортирование не оказывает большого влияния на результаты процесса в целом и решающее значение имеет просеивание. Предлагаемый способ сообщения рабочей поверхности либо несимметричных, либо симметричных колебаний в сочетании с наклоном рабочей поверхности к горизонтали и сообщением ей наклонных колебаний позволяет обеспечить такую скорость зерновой смеси относительно ситовой поверхности, при которой создаются наиболее благоприятные условия для просеивания.The initial grain mixture is fed to the sieve surface in a continuous flow, making rectilinear vibrations. Surface vibrations provide transportation of the grain mixture and its self-sorting. In the process of self-sorting, large impurities float to the upper layer, and the grains of the main crop are immersed in the lower layer of the grain flow. When moving, the grains pass over the holes of the sieve surface and, when favorable conditions occur, are sieved. Since when cleaning grain from large impurities, the initial grain mixture consists mainly of passing (grain) particles, self-sorting does not have a large effect on the results of the process as a whole and sieving is of decisive importance. The proposed method of communicating the working surface of either asymmetric or symmetric vibrations in combination with the inclination of the working surface to the horizontal and imparting oblique vibrations to it makes it possible to ensure such a speed of the grain mixture relative to the sieve surface, which creates the most favorable conditions for sieving.

Аналогичным образом могут быть созданы условия для наиболее эффективного осуществления процесса сепарирования, в котором определяющее значение имеет процесс самосортирования.In a similar way, conditions can be created for the most effective implementation of the separation process, in which the self-sorting process is of decisive importance.

Таким образом, использование предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов позволяет повысить эффективность ситового сепарирования.Thus, the use of the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors makes it possible to increase the efficiency of sieve separation.

Кроме того, реализация предлагаемого способа регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов открывает перспективу создания унифицированного привода транспортного и технологического оборудования зерноперерабатывающих предприятий.In addition, the implementation of the proposed method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors opens up the prospect of creating a unified drive for transport and technological equipment of grain processing enterprises.

Список литературыList of references

1. Patentschrift №955756 (DFR), K1. 81 е, Gr. 53, Intemat. K1. В 65 g, 10.01.1957.1. Patentschrift No. 955756 (DFR), K1. 81 e, Gr. 53, Intemat. K1. At 65 g, 01/10/1957.

2. RU 2528271 C2 30.10.2012.2. RU 2528271 C2 30.10.2012.

3. RU 2528550 C2 21.12.2012.3. RU 2528550 C2 21.12.2012.

Claims

Способ регулирования параметров закона механических колебаний силовых факторов в центробежном вибровозбудителе, возбуждающем колебания по несимметричному закону, состоящим из четырех дебалансов, оси вращения которых расположены на общем основании, попарно имеющих одинаковые дисбалансы, и имеющих начальное положение, в котором их центробежные силы инерции создают максимальные по величине силовые факторы, и вращающихся с одинаковыми по величине угловыми скоростями, что обеспечивается передачей, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, с передаточным отношением n, равным отношению угловой скорости быстровращающихся дебалансов к угловой скорости медленновращающихся, отличающийся тем, что для обеспечения симметрии закона колебаний, означающей равенство наибольшего положительного значения силового фактора модулю его наибольшего отрицательного значения, изменяют начальное положение медленновращающихся дебалансов путем их поворота в любом направлении на угол, равный произведению частного от деления 90° на величину передаточного отношения n передачи, синхронизирующей и согласовывающей по фазе вращение дебалансов, на число из интервала значений от 0,2 до 4n - 0,2 с шагом равным 0,4 при условии, что передаточное отношение n является дробным числом, целая часть которого является нечетным числом, а дробная часть равна ноль целых две десятых.A method for regulating the parameters of the law of mechanical oscillations of force factors in a centrifugal vibration exciter, which excites oscillations according to an asymmetric law, consisting of four unbalances, the axes of rotation of which are located on a common base, having the same imbalances in pairs, and having an initial position in which their centrifugal inertial forces create maximum force factors, and rotating with the same angular velocities, which is ensured by a transmission that synchronizes and phase-matches the rotation of the unbalances, with a gear ratio n equal to the ratio of the angular velocity of rapidly rotating unbalances to the angular velocity of slowly rotating ones, characterized in that to ensure the symmetry of the law of oscillations , meaning the equality of the largest positive value of the force factor to the modulus of its largest negative value, change the initial position of the slowly rotating unbalances by rotating them in any direction by an angle equal to the quotient from dividing 90 ° by the value of the gear ratio n of the gear synchronizing and phase matching the rotation of the unbalances, by a number from the range of values from 0.2 to 4n - 0.2 with a step equal to 0.4, provided that the gear ratio n is a fractional number, the integer part of which is an odd number, and the fractional part is zero point two.