Способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями

Изобретение относится к горной промышленности. Способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями, установленными на мягкоамортизированном несущем теле, заключающийся в том, что пуск электродвигателей производят поочередно, причем сначала включают один электродвигатель и только после его выхода на установившийся зарезонансный режим вращения включают второй электродвигатель. После установления устойчивого зарезонансного режима синхронного вращения дебалансных вибровозбудителей второй электродвигатель выключают; при этом второй электродвигатель продолжает движение в режиме вибрационного поддержания вращения. Технический результат - уменьшение амплитуды резонансных колебаний. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Предполагаемое изобретение относится к горной промышленности, производству строительных материалов, машиностроению и может быть использовано для снижения уровня резонансных колебаний, возникающих при разбеге вибрационных машин, уменьшения пускового тока, а также снижения мощности электропривода.

Известен способ пуска вибрационной машины с дебалансным вибровозбудителем, состоящей из мягкоамортизированного несущего тела, установленного на станине. На несущем теле жестко закреплен дебалансный вибровозбудитель (несбалансированный ротор), приводимый в движение от электродвигателя асинхронного типа [Гончаревич И.Ф., Фролов К.В. Теория вибрационной техники и технологи - М.: Наука, 1981. - 320 С., С.171]. Способ пуска состоит в непосредственном включении электродвигателя в электросеть. Обычно рабочий режим вибрационных машин с дебалансным вибровозбудителем является зарезонансным. При этом частоты собственных колебаний несущего тела на упругих элементах в несколько раз ниже частоты вынужденных колебаний. Поэтому недостатком таких вибрационных машин является то, что в процессе пуска и выбега при совпадении собственных частот с вынужденной возникают интенсивные резонансные колебания, амплитуда которых во много раз превышает амплитуду установившихся колебаний. Соответственно возрастают динамические нагрузки на элементы конструкции вибрационных машин. Кроме того, для прохождения ротором электродвигателя резонансной зоны необходимо существенно (до 5-6 раз) завышать мощность электродвигателя; кроме того при пуске тяжелых вибрационных машин с приводом от электродвигателей асинхронного типа ударный пусковой ток негативно влияет на питающую электросеть.

Известен также способ управления пуском электродвигателя при пониженной потребляемой мощности, заключающийся в обеспечении перемещения подвижного груза относительно оси ротора под действием центробежной силы [Справочник по обогащению руд. Подготовительные процессы. М., Недра, 1982, с.39]. Недостатками этого способа являются сложность конструкции и возникновение сильных ударных нагрузок.

Известен способ пуска (разбега) несбалансированного ротора в зарезонансную зону, который заключается в выключении и повторном включении привода ротора в зоне резонанса. С целью уменьшения энергозатрат при разгоне ротора выключение и включение привода осуществляют с учетом пороговых значений вибрационного и вращающего моментов привода. При этом пороговые значения вибрационного момента выбираются равными ±(10-15)% от вращающего момента привода [А.С. СССР №1025460, кл. B06B 1/16; G01M 1/06, 1983 г.]. Однако известно, что определение с достаточной для практики точностью вращающего момента, действующего на ротор, является довольно сложной задачей. Особенно, если учесть, что в рассматриваемом случае разгона, вращающий момент электродвигателя изменяется с частотой колебаний тока в питающей сети, т.е. с периодом Т=0,02 с; колебания вибрационного момента происходят также с достаточно высокой частотой ( - угловая скорость ротора). Кроме того, согласно результатам исследований последних лет, управление выключением и включением электродвигателя, исходя из порогового значения вибрационного момента ±(10-15)% от вращающего момента двигателя, часто далек от оптимального. Таким образом, известный способ разбега несбалансированного ротора во многих случаях недостаточно эффективен.

Известен способ пуска вибрационной машины, позволяющий уменьшить резонансные амплитуды, который заключается в том, что при достижении угловой скорости дебалансного вибровозбудителя значения, близкого к частоте собственных колебаний, электродвигатель выключают, а после прохождения периода времени, в течение которого угловая скорость достигает зарезонансного значения, выполняют повторное включение электродвигателя [А.С. СССР №255760, кл. B021, 1970 г.]. Однако предварительно установить моменты времени, ограничивающие опасный период, достаточно трудно. Как известно, для каждой конкретной колебательной системы требуется достаточно точно (до 0,01 с) определять время выключения и повторного включения двигателя, зависящее от параметров колебательной системы. Некоторые существенные параметры колебательной системы оценить с необходимой точностью достаточно сложно (например, коэффициенты демпфирования). В то же время, даже незначительное их изменение существенно влияет на характер переходного процесса и более того, может принципиально его изменить. Таким образом, предложенный подход весьма чувствителен к погрешностям определения параметров колебательной системы, что ставит под сомнении эффективность его практического использования.

За прототип выбран способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися вибровозбудителями, установленными на мягкоамортизированном несущем теле, совершающем плоские колебания, который осуществляется путем, так называемого, прямого пуска обоих электродвигателей одновременно [Справочник Вибрация в технике. - Т.4 вибрационный процессы и машины. - М.: Машиностроение. - 1981. - С.468]. На практике они частично решаются завышением мощности электродвигателей. Однако, все известные проблемы, связанные с прохождением зоны резонанса в этих машинах, существуют.

Задача, решаемая изобретением, состоит в уменьшении амплитуды резонансных колебаний вибрационной машины, пускового тока в электросети, снижении динамических нагрузок на элементы конструкции и мощности электропривода.

Поставленная цель достигается за счет поочередного пуска двух несвязанных между собой электродвигателей и, соответственно, поочередного прохождения роторами дебалансных вибровозбудителей зоны резонанса. При прохождении зоны собственных частот одним вибровозбудителем, возбуждаются вдвое меньшие по амплитуде резонансные колебания, поскольку при неизменной массе несущего тела неуравновешенная масса дебалансов в два раза меньше. Второй электродвигатель включают только после того, как первый двигатель достигнет своей номинальной скорости вращения, а в колебательной системе полностью затухнут резонансные колебания и установится стационарный (зарезонансный) режим движения несущего тела. В итоге в колебательной системе возникают существенно меньшие резонансные колебания и, как следствие, на роторы возбудителей в зоне резонанса воздействуют меньшие тормозные вибрационные моменты, что позволяет уменьшить необходимую мощность электродвигателей. Кроме того, за счет поочередного пуска электродвигателей существенно уменьшается пусковой ток. Дополнительную возможность уменьшения мощности привода вибрационных машин предоставляет использование эффекта вибрационного поддержания вращения неуравновешенного ротора. Это выполняется при соблюдении условия , т.е. требование, чтобы момент сопротивления R(ω) (ω - круговая частота) вращению ротора выключенного возбудителя не превышал модуля вибрационного момента . В рассматриваемом случае, когда сопротивление вращению ротора обусловлено преимущественно сопротивлением в подшипниках, данное неравенство записывается в форме где А - амплитуда колебаний несущего тела, d - внутренний диаметр подшипника, f - коэффициент трения [Блехман И.И. Вибрационная механика. М.: Физматлит, 1994. 400 с., стр.131]. Выполнение этого условия на реальных вибрационных машинах не вызывает затруднения и является практически осуществимым.

Таким образом, использование эффекта вибрационного поддержания вращения ротора дебалансного вибровозбудителя обеспечит работу вибрационной машины с одним выключенным электродвигателем и позволит снизить потери электроэнергии. Более того, этот эффект дает возможность эксплуатировать работающий двигатель на режимах более близких к номинальным с более высоким КПД (напомним, что из условий пуска вибрационной машины с дебалансным приводом мощность ее электродвигателей обычно значительно завышена).

Способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями поясняется схемой устройства, представленной на Фиг.1.

Вибрационная машина содержит два дебалансных вибровозбудителя 1 и 2, установленных на платформе 3. Виброизоляция платформы обеспечивается мягкими упругими элементами - пружинами 4. Каждый дебалансный вибровозбудитель снабжен своим электродвигателем.

Вибрационная машина работает следующим образом:

Сначала включается электродвигатель для раскрутки ротора одного дебалансного вибровозбудителя, например, вибровозбудителя 1. После прохождения и затухания колебаний резонансной (собственной) частоты и установления номинального режима вращения ротора включается двигатель для раскрутки ротора второго дебалансного вибровозбудителя 2.

При независимой системе управления электродвигателями, включив сначала их поочередно, а после выключив двигатель одного из роторов вибровозбудителей, можно существенно уменьшить потребляемую мощность привода. Кроме того, не составляет технических трудностей (и не вызывает дополнительных механических сопротивлений) использовать выключенный двигатель в генераторном режиме.

Пример реализации предлагаемого технического решения на практике.

Экспериментальная установка представляет собой несущую платформу, установленную посредством «мягких» упругих элементов на массивном основании. На платформе закреплены два несвязанных между собой дебалансных вибровозбудителя, которые приводятся во вращение от отдельных асинхронных электродвигателей (тип 4А56В4У3, n=1350об/мин; P=0,18 кВт). В процессе исследований определялись пусковой ток и потребляемая мощность двигателей в установившемся режиме.

Первоначально включались двигатели двух вибровозбудителей одновременно. Пусковой ток составлял 3,75 А; суммарная потребляемая мощность двигателей - 0,210 кВт. Другая серия опытов заключалась в том, что вначале включали один двигатель: пусковой ток - 1,8 А, потребляемая мощность - 0,125 кВт. Затем, после установления стационарного режима вращения, включался второй двигатель: пусковой ток - 2,0 А; суммарная потребляемая мощность - 0,210 кВт. Далее, по установлении стационарного режима синхронного вращения обоих двигателей, второй выключался. При этом наблюдалось устойчивое стационарное поддержание вращения второго ротора возбудителя. Потребляемая мощность одного работающего двигателя составила всего 0,140 кВт.

Отметим, что если в случае случайных воздействий выключенный двигатель начнет замедляться, то при помощи систем управления с обратной связью не представляется проблемой его кратковременное включение до установления устойчивого режима вибрационного поддержания вращения дебалансного вибровозбудителя.

Таким образом, применение предлагаемого способа пуска обеспечит снижение амплитуды резонансных колебаний несущего тела и, соответственно, динамических нагрузок на элементы конструкции вибрационной машины, существенно уменьшит необходимую мощность электропривода и пусковой ток в цепи питания.

1. Способ пуска вибрационной машины с двумя самосинхронизирующимися дебалансными вибровозбудителями, установленными на мягкоамортизированном несущем теле, который осуществляется путем прямого пуска электродвигателей вибровозбудителей, отличающийся тем, что пуск электродвигателей производят поочередно, причем сначала включают один электродвигатель и только после его выхода на установившийся зарезонансный режим вращения включают второй электродвигатель.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после установления устойчивого зарезонансного режима синхронного вращения дебалансных вибровозбудителей второй электродвигатель выключают; при этом второй электродвигатель продолжает движение в режиме вибрационного поддержания вращения.



 

Похожие патенты:

Настоящее изобретение относится к емкостному микрообработанному ультразвуковому преобразователю, системе для генерирования или обнаружения ультразвуковых волн и к способу изготовления преобразователя.

Изобретение относится к устройствам по очистке воды от химических и микробиологических загрязнений и может быть использовано в процессах водоподготовки при чрезвычайных ситуациях, в полевых условиях, а также в качестве войскового индивидуального водоочистного средства.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для ультразвуковой обработки материалов. .

Изобретение относится к физиотерапевтическим устройствам ударно-волнового воздействия. .

Изобретение относится к ультразвуковым вибрационным устройствам и косметологическим устройствам. .

Изобретение относится к области ультразвуковой техники и может быть использовано при конструировании ультразвуковых колебательных систем технологического назначения, например таких, как устройства для очистки (ультразвуковые ванны), диспергирования, гомогенизации, эмульгирования веществ.

Изобретение относится к средствам воздействия на поток текучей среды. .

Использование: для медицинской диагностики посредством ультразвука. Сущность изобретения заключается в том, что матрица ячеек cMUT (емкостного микрообработанного ультразвукового преобразователя) сформирована на изолированных по отдельности массивных пластинах на подложке. Масса каждой пластины обеспечивает силу инерции, направленную противоположно силе и движению передачи, вызванной ячейкой, что снижает результирующее смещение движения в пластине. Ослабление движения приводит к ослаблению связывания акустической энергии с подложкой и зашумлению сигналов от соседних ячеек cMUT боковыми волнами. Нежелательное взаимодействие волны с подложкой может быть дополнительно смягчено за счет деформируемого или разреженного периодического установления массивных пластин на подложке. Технический результат: обеспечение возможности акустической изоляции элементов cMUT от подложки. 20 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для температурной компенсации в устройстве CMUT. Устройства CMUT используют во многих применениях, например, ультразвукового формирования изображения и измерения давления. Эти устройства работают посредством считывания изменения электрической емкости, вызываемого отклонением мембраны (32), содержащей один из пары электродов в устройстве, из-за ультразвукового воздействия или давления, приложенного к мембране. Устройство CMUT может быть восприимчивым к воздействиям изменения температуры. Технический результат - повышение точности получаемых данных. 4 н. и 12 з.п. ф-лы, 14 ил.

Настоящее изобретение относится к ячейке (10) емкостного микрообработанного преобразователя предварительно прижатого типа, содержащей подложку (12) и мембрану (14), покрывающую полную мембранную область (Аполн), при этом между мембраной (14) и подложкой (12) образована полость (20), мембрана (14) содержит отверстие (15) и краевую часть (14а), окружающую отверстие (15), причем краевая часть (14а) мембраны (14) прижата к подложке (12). Ячейка дополнительно содержит заглушку (30), размещенную в отверстии (15) мембраны (14), причем заглушка (30) расположена только в подобласти (Апод) полной мембранной области (Аполн). Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления этой ячейки (10) емкостного микрообработанного преобразователя предварительно прижатого типа. Технический результат - улучшение ячейки емкостного микрообработанного преобразователя предварительно прижатого типа, в частности, для высоких частот. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к предварительно сжатой ячейке (10) емкостного микрообработанного преобразователя, содержащей подложку (12) и мембрану (14), покрывающую суммарную площадь (Atotal) мембраны, причем между мембраной (14) и подложкой (12) образована полость (20), причем мембрана содержит отверстие (15) и краевой участок (14a), окружающий отверстие (15). Ячейка (10) дополнительно содержит напряженный слой (17) на мембране (14), причем напряженный слой (17) имеет заданное значение напряжения относительно мембраны (14), причем напряженный слой (17) выполнен с возможностью обеспечения изгибающего момента на мембране (14) в направлении к подложке (12) так, что краевой участок (14a) мембраны (14) прижимается к подложке (12). Настоящее изобретение дополнительно относится к способу изготовления такой предварительно сжатой ячейки (10) емкостного микрообработанного преобразователя. Технический результат - обеспечение усовершенствованной предварительно сжатой ячейки емкостного микрообработанного преобразователя и способа ее изготовления. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 10 ил.

Изобретение относится к средствам возбуждения механических колебаний с помощью электрических средств. Устройство (40; 60) возбуждения ультразвукового преобразователя (12), имеющего один или больше элементов преобразователя, содержащее: выходной вывод (42; 68) для обеспечения переменного напряжения (VI4; V22) возбуждения к нагрузке (12), множество элементов (46, 48, 50, 52; 72, 74) подачи напряжения для обеспечения промежуточных уровней (VI6) напряжения, множество управляемых средств (S0-S7) соединения, каждое из которых связано с одним из элементов (46, 48, 50, 52; 72, 74) подачи напряжения для соединения элементов (46, 48, 50, 52; 72, 74) подачи напряжения с выходным выводом (42; 68) и для подачи одного из промежуточных уровней (V16) напряжения или суммы множества промежуточных уровней (V16) напряжения в виде переменного напряжения (V14; V22) возбуждения на выходной вывод; и второй выходной вывод (76), причем напряжение возбуждения (V22) предусмотрено между первым и вторым выходными выводами (68; 76). Технический результат заключается в повышении коэффициента мощности и увеличении коэффициента связи. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для передачи и/или приема ультразвуковых волн посредством ультразвукового преобразователя. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвукового преобразователя содержит, по меньшей мере, одну ячейку (30) cMUT для передачи и/или приема ультразвуковых волн, причем ячейка (30) cMUT содержит мембрану (30a) ячейки и полость (30b) под мембраной ячейки. Устройство дополнительно содержит подложку (10), имеющую первую сторону (10a) и вторую сторону (10b), причем, по меньшей мере, одна ячейка (30) cMUT установлена на первой стороне (10a) подложки (10). Подложка (10) содержит слой (12) основания подложки и множество смежных канавок (17a), простирающиеся в подложку (10) в направлении, перпендикулярном сторонам (10a, 10b) подложки, причем каждый из разделителей (12a) образован между смежными канавками (17a). Подложка (10) дополнительно содержит соединительную полость (17b), которая соединяет канавки (17a) и которая простирается в направлении, параллельном сторонам (10a, 10b) подложки, причем канавки (17a) и соединительная полость (17b) вместе образуют полость (17) подложки в подложке (10). Подложка (10) дополнительно содержит мембрану (23) подложки, покрывающую полость (17) подложки. Полость (17) подложки расположена в области подложки (10) под ячейкой (30) cMUT. Технический результат: обеспечение возможности снижения или подавления акустической связи ультразвуковых волн с подложкой. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 32 ил.

Использование: для создания ячейки емкостного ультразвукового преобразователя. Сущность изобретения заключатся в том, что предварительно прижатая ячейка емкостного преобразователя, получаемого путем микрообработки, содержит: подложку, содержащую первый электрод, мембрану, содержащую второй электрод, внешнюю область, в которой мембрана закреплена на подложке, внутреннюю область, расположенную внутри внешней области или окруженную ей, причем мембрана прижата к подложке в первой прижатой области кольцевой формы, расположенной во внутренней области; и причем ячейка имеет первую область преобразования, находящуюся внутри первой прижатой области кольцевой формы или окруженную ей, и вторую область преобразования, находящуюся снаружи первой прижатой области кольцевой формы или окружающую ее. Технический результат: обеспечение возможности улучшения эффективности преобразования ячейки. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 9 ил.

Использование: для изготовления емкостного преобразователя, полученного микрообработкой, в частности CMUT. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит этапы, на которых осаждают первый электродный слой на подложку, осаждают первую диэлектрическую пленку на первый электродный слой, осаждают жертвенный слой на первую диэлектрическую пленку, причем жертвенный слой выполнен с возможностью удаления для формирования полости преобразователя, осаждают вторую диэлектрическую пленку на жертвенный слой и осаждают второй электродный слой на вторую диэлектрическую пленку, причем первая диэлектрическая пленка и/или вторая диэлектрическая пленка содержит первый слой, содержащий оксид, второй слой, содержащий материал с высокой k, и третий слой, содержащий оксид, причем этапы осаждения осуществляются посредством атомно-слоевого осаждения. Технический результат: обеспечение возможности создания емкостного преобразователя с улучшенными эксплуатационными показателями. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к акустике, в частности к ультразвуковому преобразователю. Преобразователь содержит головку ультразвукового преобразователя, электрический кабель для соединения головки преобразователя с источником электропитания базовой станции и для передачи электропитания от источника питания к головке преобразователя, соединительный элемент для соединения электрического проводника с источником питания и для приема входного напряжения от источника питания и конденсатор, электрически соединяемый с электрическим проводником посредством управляемого ключа для сохранения электрического заряда, при этом конденсатор имеет емкость, большую или равную 100 мкФ. Технический результат – обеспечение возможности работы в двух режимах. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 7 ил.

Использование: для изготовления емкостного преобразователя. Сущность изобретения заключается в том, что способ содержит этапы, на которых осаждают первый электродный слой на подложку, осаждают первую диэлектрическую пленку на первый электродный слой, осаждают жертвенный слой на первую диэлектрическую пленку, причем жертвенный слой выполнен с возможностью удаления для формирования полости преобразователя, осаждают вторую диэлектрическую пленку на жертвенный слой и осаждают второй электродный слой на вторую диэлектрическую пленку, формируют рисунок в, по меньшей мере, одном(й) из осажденных слоев и пленок, причем этапы осаждения осуществляются посредством атомно-слоевого осаждения в одной единственной последовательности обработки и формирование рисунка осуществляется по нисходящей технологии. Технический результат: обеспечение возможности создания преобразователя с улучшенными эксплуатационными показателями. 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Наверх