RU2356646C2

RU2356646C2 - Resonance vibrator with electromagnetic actuator

Info

Publication number: RU2356646C2
Application number: RU2006103967/28A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Иванович Костюк (RU); Анатолий Иванович КОСТЮК
Original assignee: Анатолий Иванович КОСТЮК
Priority date: 2006-02-10
Filing date: 2006-02-10
Publication date: 2009-05-27
Also published as: RU2006103967A

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: present invention relates to vibration engineering. The proposed device has an electromagnet, an electromagnet armature and additional loads. The electromagnet is rigidly fixed to the stator part of the vibrator. The electromagnet armature and additional loads are rigidly fixed to the plate of the armature part of the vibrator. The stator and armature parts are joined to each other by an elastic system. The elastic system consists of helical springs, clamped in pairs using tension bolts between the stator part of the vibrator and the support plate. The tension bolts are fitted outside these springs and are rigidly fixed to the stator part of the vibrator. The plate of the stator part of the vibrator is clamped between springs with possibility of oscillating along the axes of the springs without separation from their ends. The vibrator is made with possibility of rigid attachment to the working component of a vibration machine and vibration effect on the working component in resonance oscillation mode. The electromagnet is put inside the helical coiled springs.

EFFECT: simple design of the device.

1 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в различных отраслях хозяйственной деятельности.The invention relates to vibration technology and can be used in various industries.

Известен по авт. св. СССР 1122372 электромагнитный возбудитель колебаний, содержащий магнитопровод, соединенный с ним упругой связью и замыкающий его через воздушный зазор якорь, катушку возбуждения и устройство электропитания.Known by author St. USSR 1122372 electromagnetic oscillation exciter containing a magnetic circuit connected to it by an elastic coupling and closing it through the air gap by an armature, excitation coil and power supply device.

Известен по авт. св. СССР 1356136 электромагнитный вибратор, содержащий стержневой магнитопровод с тремя обмотками, каждая из которых размещена на одном из стержней, и ферромагнитный якорь, закрепленный на упругой системе, а также схему электропитания.Known by author St. USSR 1356136 electromagnetic vibrator containing a core magnetic circuit with three windings, each of which is located on one of the rods, and a ferromagnetic armature mounted on an elastic system, as well as a power supply circuit.

Известен по авт. св. СССР 1597233 электромагнитный вибровозбудитель, состоящий из размещенного в корпусе электромагнита и якоря, жестко связанного с ярмом, соединенным с корпусом двумя цилиндрическими пружинами, две плоские рессоры и опорный элемент, размещенный по центру ярма со стороны, противоположной электромагниту, причем один край каждой рессоры закреплен относительно корпуса, а другой касается опорного элемента.Known by author St. USSR 1597233 electromagnetic vibration exciter, consisting of an electromagnet located in the housing and an armature rigidly connected to the yoke connected to the housing by two coil springs, two flat springs and a support element located in the center of the yoke from the side opposite the electromagnet, with one edge of each spring being fixed relative to housing, and the other concerns the support element.

В качестве прототипа выбран вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом германской фирмы АЕГ, как наиболее совершенный и получивший широкое практическое применение. Вибратор описан на стр.8-17 в книге: А.И.Белоусов, Г.Г.Рекус. Вибраторы с электромагнитным приводом. Обзор. М., 1970 (ЦНИИТЭстроймаш). Согласно указанному описанию вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом содержит электромагнит, прикрепленный жестко к статорной части вибратора, якорь электромагнита, прикрепленный жестко к плите якорной части вибратора, дополнительные грузы, прикрепленные жестко к этой плите, статорная и якорная части вибратора соединены между собой упругой системой, состоящей из четырех винтовых витых пружин, предварительно сжатых попарно между статорной частью вибратора и подпятниками с помощью двух стяжных шпилек, стяжные шпильки установлены внутри винтовых витых пружин и присоединены жестко к статорной части вибратора, при этом плита якорной части вибратора зажата между пружинами с возможностью совершения колебаний вдоль осей пружин без отрыва от их торцов, вибратор выполнен с возможностью жесткого присоединения к рабочему органу вибрационной машины и вибрационного воздействия на рабочий орган в режиме резонансных колебаний.As a prototype, a vibrator of resonant action with an electromagnetic drive of the German company AEG was selected as the most advanced and widely used. The vibrator is described on pages 8-17 in the book: A.I. Belousov, G.G. Rekus. Vibrators with electromagnetic drive. Overview. M., 1970 (TsNIITEstroymash). According to the above description, a resonant-acting vibrator with an electromagnetic drive contains an electromagnet fixed rigidly to the stator part of the vibrator, an electromagnet anchor fixed rigidly to the plate of the vibrator's anchor part, additional weights attached rigidly to this plate, the stator and anchor parts of the vibrator are connected by an elastic system consisting of four coiled coil springs, pre-compressed in pairs between the stator part of the vibrator and the thrust bearings using two tie rods, tie rods The ki are installed inside screw coil springs and are rigidly attached to the stator part of the vibrator, while the plate of the anchor part of the vibrator is sandwiched between the springs with the possibility of vibrations along the axes of the springs without breaking from their ends, the vibrator is made with the possibility of rigid attachment to the working body of the vibrating machine and vibration exposure on the working body in the resonant mode.

Недостатком прототипа как и описанных выше аналогов является сложность конструкции. Вследствие этого колебательная система вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом состоит из двух разнесенных колебательных систем, которые объединены в одну систему с помощью статорной и якорной частей вибратора. Принимая во внимание то, что винтовые витые пружины обладают значительной податливостью не только вдоль своей оси, но и в поперечном направлении можно сделать вывод, что такие разнесенные колебательные системы, объединенные в одну, будут совершать строго согласованные колебания вдоль осей пружин только при одинаковом коэффициенте жесткости и одинаковом распределении масс. Практически это приводит к необходимости селективного подбора пружин. При такой конструкции вибратора « большой разброс высоты в свободном состоянии и коэффициента жесткости витых пружин приводит к необходимости их индивидуального подбора при сборке и исключает взаимозаменяемость» (стр.12-13 в книге: Быховский И.И. Новые однотактные электромагнитные вибровозбудители. Обзор. М., 1972 (ЦНИИТЭстроймаш).The disadvantage of the prototype as described above analogues is the complexity of the design. As a result, the oscillatory system of a resonator with an electromagnetic drive consists of two spaced-apart oscillatory systems, which are combined into one system using the stator and anchor parts of the vibrator. Taking into account the fact that helical coil springs exhibit considerable flexibility not only along their axis, but also in the transverse direction, we can conclude that such spaced-apart oscillating systems combined into one will perform strictly coordinated oscillations along the axes of the springs only with the same stiffness coefficient and the same mass distribution. In practice, this leads to the need for selective selection of springs. With this design of the vibrator, "a large spread in height in the free state and stiffness coefficient of coil springs leads to the need for their individual selection during assembly and eliminates interchangeability" (p. 12-13 in the book: II Bykhovsky. New single-cycle electromagnetic vibration exciters. Overview. M ., 1972 (TsNIITEstroymash).

Задачей изобретения является упрощение конструкции вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом.The objective of the invention is to simplify the design of a resonant vibrator with an electromagnetic drive.

Решение задачи достигается тем, что вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом содержит электромагнит, прикрепленный жестко к статорной части вибратора, якорь электромагнита, прикрепленный жестко к плите якорной части вибратора, дополнительные грузы, прикрепленные жестко к этой плите, статорная и якорная части вибратора соединены между собой упругой системой, состоящей из винтовых витых пружин, предварительно сжатых попарно с помощью стяжных шпилек, стяжные шпильки присоединены жестко к статорной части вибратора, при этом плита якорной части вибратора зажата между пружинами с возможностью совершения колебаний вдоль осей пружин без отрыва от их торцов, вибратор выполнен с возможностью жесткого присоединения к рабочему органу вибрационной машины и вибрационного воздействия на рабочий орган в режиме резонансных колебаний, причем упругая система состоит из двух винтовых витых пружин, которые сжаты между статорной частью вибратора и упорной плитой, стяжные шпильки установлены вне этих пружин, а электромагнит размещен внутри винтовой витой пружины.The solution to the problem is achieved by the fact that the resonant-acting vibrator with an electromagnetic drive contains an electromagnet fixed rigidly to the stator part of the vibrator, an electromagnet anchor fixed rigidly to the plate of the vibrator’s anchor part, additional weights attached rigidly to this plate, the stator and anchor part of the vibrator are interconnected elastic system consisting of coil coil springs pre-compressed in pairs with the help of tie rods, the tie rods are attached rigidly to the stator part of the vibrator, with this plate of the anchor part of the vibrator is sandwiched between the springs with the possibility of vibrations along the axes of the springs without separation from their ends, the vibrator is made with the possibility of rigid attachment to the working body of the vibrating machine and the vibration impact on the working body in the resonant mode, and the elastic system consists of two screw coil springs, which are compressed between the stator part of the vibrator and the thrust plate, the tie rods are installed outside these springs, and the electromagnet is placed inside the coil coil spring.

Применение предложенной совокупности существенных признаков позволяет получить новый технический результат: упростить конструкцию вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом, оставив в ней одну колебательную систему на двух сжатых пружинах. Благодаря этому устраняются недостатки прототипа, отпадает необходимость индивидуального подбора винтовых витых пружин, а также открывается возможность их взаимозаменяемости.Application of the proposed set of essential features allows you to get a new technical result: to simplify the design of a resonator with an electromagnetic drive, leaving it with one oscillating system on two compressed springs. This eliminates the disadvantages of the prototype, eliminates the need for individual selection of coil coil springs, and also opens the possibility of their interchangeability.

Анализ уровня техники в области машиностроения и вибрационной техники показал, что предложенная совокупность существенных признаков является новой, явным образом не следует из уровня техники и таким образом, предлагаемое изобретение является новым и имеет изобретательский уровень.The analysis of the prior art in the field of mechanical engineering and vibration technology showed that the proposed set of essential features is new, clearly does not follow from the prior art and thus, the present invention is new and has an inventive step.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показано устройство вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом. Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом содержит электромагнит 1, статорную часть 2 вибратора, якорь 3 электромагнита, плиту 4 якорной части вибратора, дополнительные грузы 5, винтовые витые пружины 6, стяжные шпильки 7, упорную плиту 8. Электромагнит 1 прикреплен жестко к статорной части 2 вибратора и размещен внутри винтовой витой пружины 6. Якорь 3 электромагнита 1 прикреплен жестко к плите 4 якорной части вибратора. К этой плите прикреплены жестко дополнительные грузы 5. Упругая система состоит из двух винтовых витых пружин 6, которые предварительно сжаты с помощью стяжных шпилек 7 между статорной частью 2 вибратора и упорной плитой 8. Статорная часть 2 вибратора и якорная часть вибратора соединены между собой упругой системой так, что плита 4 якорной части вибратора зажата между винтовыми витыми пружинами 6. В упорной плите 8 имеется отверстие 9, закрытое крышкой 10. Вибратор закрыт кожухом 11.The invention is illustrated in the drawing, which shows a device of a resonator with an electromagnetic drive. A resonant vibrator with an electromagnetic drive contains an electromagnet 1, a stator part 2 of a vibrator, an anchor 3 of an electromagnet, a plate 4 of the anchor part of a vibrator, additional weights 5, coil springs 6, tie rods 7, a thrust plate 8. The electromagnet 1 is attached rigidly to the stator part 2 the vibrator and is placed inside the coil spring 6. The anchor 3 of the electromagnet 1 is attached rigidly to the plate 4 of the anchor part of the vibrator. Rigidly additional weights are attached to this plate 5. The elastic system consists of two coil springs 6, which are pre-compressed with the help of tie rods 7 between the stator part 2 of the vibrator and the thrust plate 8. The stator part 2 of the vibrator and the anchor part of the vibrator are interconnected by an elastic system so that the plate 4 of the anchor part of the vibrator is sandwiched between coil springs 6. In the thrust plate 8 there is an opening 9 closed by a cover 10. The vibrator is closed by a casing 11.

Вибратор резонансного действия с электромагнитным приводом работает следующим образом. В электромагните 1 под действием пульсирующего или переменного электрического тока возникает пульсирующее магнитное поле. Это поле взаимодействует с ферромагнитным якорем 3 электромагнита 1. Благодаря этому между электромагнитом 1 и его якорем 3 возникает пульсирующая сила тяги. Сила тяги, действующая на электромагнит 1 и на его якорь 3, действует одновременно и на жестко соединенные с ними плиту 4 якорной части и статорную часть 2 вибратора. Под действием силы тяги происходит сближение статорной части 2 и якорной части вибратора, собранной на плите 4. При этом сближении происходит упругое деформирование винтовых витых пружин 6, которые вследствие предварительного сжатия находились до действия силы тяги в состоянии силового равновесия. В момент времени, когда ток и сила тяги будут равны нулю, винтовые витые пружины 6 отбрасывают друг от друга статорную часть 2 вибратора и якорную часть вибратора, собранную на плите 4. Настройку собственных колебаний колебательной системы вибратора на заданную частоту осуществляют подбором дополнительных грузов 5, которые прикрепляются через отверстие 9 в упорной плите 8 к плите 4 якорной части. При работе вибратора на электрическом токе постоянной частоты эта настройка осуществляется на режим резонансных колебаний после присоединения вибратора к рабочему органу вибрационной машины. В случае питания вибратора электрическим током подстраиваемой частоты вибратор уже при сборке может настраиваться с помощью дополнительных грузов на заданную частоту собственных колебаний.A resonant vibrator with an electromagnetic drive operates as follows. In electromagnet 1, a pulsating magnetic field appears under the action of a pulsating or alternating electric current. This field interacts with the ferromagnetic armature 3 of the electromagnet 1. Due to this, a pulsating traction force arises between the electromagnet 1 and its armature 3. The traction force acting on the electromagnet 1 and on its anchor 3 acts simultaneously on the plate 4 of the anchor part and the stator part 2 of the vibrator rigidly connected to them. Under the influence of the traction force, the stator part 2 and the anchor part of the vibrator come together on the plate 4. In this approach, the elastic twisting of coil springs 6, which, due to the preliminary compression, were in the state of force equilibrium, was pre-compressed. At the point in time when the current and traction force are equal to zero, coil coil springs 6 discard the stator part 2 of the vibrator and the anchor part of the vibrator assembled on the plate 4. The vibrations of the vibrator system of the vibrator are adjusted to a given frequency by selecting additional loads 5, which are attached through the hole 9 in the thrust plate 8 to the plate 4 of the anchor part. When the vibrator is operating on an electric current of constant frequency, this setting is carried out to the mode of resonant vibrations after attaching the vibrator to the working body of the vibrating machine. If the vibrator is powered by an electric current of a tunable frequency, the vibrator can already be adjusted during assembly with the help of additional weights to a given frequency of natural vibrations.

В данном вибраторе резонансного действия с электромагнитным приводом решена задача изобретения упрощена конструкция вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом. Задача решена за счет того, что упругая система вибратора состоит из двух винтовых витых пружин, которые сжаты между статорной частью вибратора и упорной плитой, стяжные шпильки установлены вне этих пружин, а электромагнит размещен внутри винтовой витой пружины.In this resonant vibrator with an electromagnetic drive, the problem of the invention is solved, the design of a resonant vibrator with an electromagnetic drive is simplified. The problem is solved due to the fact that the elastic system of the vibrator consists of two helical coil springs that are compressed between the stator part of the vibrator and the thrust plate, the tie rods are installed outside these springs, and the electromagnet is located inside the coil coil spring.

Учитывая то, что принцип действия предложенного вибратора резонансного действия с электромагнитным приводом совпадает с принципом действия прототипа, можно утверждать, что его работоспособность не вызывает сомнений. Следовательно, предложенное изобретение промышленно применимо.Given that the principle of operation of the proposed resonant vibrator with an electromagnetic drive coincides with the principle of operation of the prototype, it can be argued that its performance is beyond doubt. Therefore, the proposed invention is industrially applicable.

Claims

A resonant vibrator with an electromagnetic drive, containing an electromagnet attached rigidly to the stator part of the vibrator, an electromagnet anchor, rigidly attached to the plate of the vibrator's anchor part, additional weights attached rigidly to this plate, the stator and anchor parts of the vibrator are interconnected by an elastic system consisting of coil springs, pre-compressed in pairs with tie rods, tie rods are attached rigidly to the stator part of the vibrator, while the plate of the anchor part of the vibrator it is clamped between the springs with the possibility of vibrations along the axes of the springs without tearing off their ends, the vibrator is made with the possibility of rigid attachment to the working body of the vibrating machine and vibration exposure to the working body in the mode of resonant vibrations, characterized in that the elastic system consists of two screw twisted springs that are compressed between the stator part of the vibrator and the thrust plate, the tie rods are installed outside these springs, and the electromagnet is placed inside a coil spring.