Вибрационное устройство для транспортировки садки металла к плавильной установке
Вибрационное устройство предназначено для доставочной установки (21), служащей для продвижения садка металла в продольном направлении (X). Устройство содержит два вибрационных механизма (25, 26), расположенных на противолежащих боковых сторонах доставочной установки для обеспечения продвижения упомянутого садка металла. Каждый из вибрационных механизмов содержит первую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов (31, 32, 33), центры масс (В) которых ориентированы в параллельных друг другу направлениях, и вторую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов (34, 35), центры масс которых расположены с угловым смещением относительно расположения центров масс первой совокупности эксцентриковых грузов. Обеспечивается перемещение больших грузов садка металла по доставочной дорожке, ограничиваются механические напряжения, испытываемые опорными элементами эксцентриковых грузов. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 17 ил.
Область техники, к которой относится предлагаемое изобретение
Предлагаемое изобретение относится к вибрационному устройству, применяемому в установке для доставки садка металла, состоящего, например, из лома черных металлов (скрапа), губчатого или прямовосстановленного железа, чугунных заготовок и т.п. к плавильной печи на передельном металлургическом заводе.
Предлагаемое вибрационное устройство снабжено эксцентриковыми грузами, находящимися на двух противолежащих сторонах дорожки, по которой осуществляется доставка садка метала (доставочная дорожка), и обеспечивающими возможность приводить упомянутую доставочную дорожку и соответствующую несущую конструкцию в колебательное движение с определенной частотой с целью обеспечения продвижения садка металла, находящегося на упомянутой доставочной дорожке.
Предпосылки создания предлагаемого изобретения
Известны вибрационные устройства, снабженные вращаемыми эксцентриковыми грузами, применяемые на доставочных установках вибрационного или осцилляционного типа с целью обеспечения доставки садка металла к плавильной печи на передельном металлургическом заводе.
Известно, что такие доставочные установки имеют чрезвычайно большую общую длину - в диапазоне нескольких десятков метров, чтобы не только обеспечить нужную площадь нагрузки, но и гарантировать желаемую нагрузку, а также чтобы выделить достаточно длинный участок для предварительного нагревания садка металла на стадии доставки последнего. Поэтому размеры каждой такой установки должны быть спроектированы таким образом, чтобы обеспечивалась опора для садка металла массой несколько десятков тонн.
Для обеспечения опоры для таких высоких нагрузок каждая из известных доставочных установок такого рода, на которой установлено вибрационное устройство, имеет очень тяжелую несущую конструкцию, масса которой может составлять сотню тонн и более. Опора для таких несущих конструкций, в верхней части которых образована доставочная дорожка, обеспечивается с помощью таких опорных элементов, которые обеспечивают для них возможность совершать колебания или вибрировать, главным образом в направлении продольной оси, при сохранении по существу горизонтального положения. Упомянутые колебания обеспечиваются связанным с несущей конструкцией вибрационным устройством, обеспечивающим продвижение садка металла вперед в пределах доставочной дорожки.
Известные вибрационные устройства, применяемые на доставочных установках, обычно содержат одну или большее количество пар эксцентриковых грузов, приводимых во вращение с синхронизацией друг относительно друга для создания колебаний, которые передаются на несущую конструкцию и соответствующую доставочную дорожку.
Таким образом, упомянутые несущая конструкция, доставочная дорожка и вибрационное устройство образуют некоторую интегральную пространственную конструкцию, которая имеет собственную резонансную частоту колебаний. Продольные ускорения, придаваемые этой интегральной пространственной конструкции вибрационным устройством, вызывают соответствующие перемещения садка металла относительно доставочной дорожки, которые обеспечивают его продвижение вперед по направлению к плавильной печи.
Поэтому силы, развиваемые вращающимися грузами вибрационного устройства, должны иметь очень большую величину, то есть, такую величину, которая не только обеспечивала бы адекватные горизонтальные и переменные усилия, действующие на упомянутую интегральную пространственную конструкцию, но и придавала бы последней адекватные ускорения, величина которых была бы не меньше чем хотя бы 10 м/с2, а также адекватную частоту колебаний, которая бы существенным образом отличалась от резонансной частоты интегральной пространственной конструкции как с находящимся на ней садком металла, так и без него.
В частности, в публикации WO 2006/089865 на имя заявителя по настоящей заявке раскрывается вибрационное устройство, которое установлено на одном конце доставочной дорожки и выполнено с возможностью приводить последнюю в колебательное движение, так что обеспечивается по существу непрерывное продвижение массы садка металла вперед.
Это известное вибрационное устройство содержит два идентичных вибрационных механизма, которые имеют боковое расположение на противолежащих сторонах опорной конструкции доставочной дорожки.
Каждый из упомянутых вибрационных механизмов снабжен парой эксцентриковых грузов, приводимых во вращение с синхронизацией друг относительно друга.
Каждый из упомянутых эксцентриковых грузов установлен на вращаемом вале, при этом упомянутые вращаемые валы имеют параллельные оси вращения, которые перпендикулярны направлению подачи садка металла и ориентированы по существу вертикально, то есть, перпендикулярно плоскости подачи, в которой находится доставочная дорожка.
Известно также, что на передельных металлургических заводах, которые требуют специфических характеристик доставочной дорожки, предполагающих общее усиление последней, например, в связи с системой изоляции или системой охлаждения, такие вибрационные устройства должны обеспечивать перемещение больших грузов. Это требует увеличения массы вращаемых эксцентриковых грузов, чтобы обеспечить повышение вибрационного эффекта и, следовательно, повышение мощности вибрационных устройств.
Каждый вибрационный механизм снабжен первым эксцентриковым грузом, масса которого превышает массу второго эксцентрикового груза, который приводится во вращение с синхронизацией относительно первого эксцентрикового груза. С целью обеспечения перемещения садка металла центр масс первого эксцентрикового груза расположен с угловым смещением относительно второго эксцентрикового груза.
Известно также, что с целью гарантировать адекватный вибрационный эффект масса первого эксцентрикового груза должна превышать две тонны, и поэтому развиваемые центробежные силы имеют особенно большую величину, что оказывает фундаментальное влияние на проектирование размеров опорных элементов, например, таких как подшипники.
Понятно поэтому, что способность механических элементов противостоять напряжениям, создаваемым центробежными силами, в связи с опорными элементами является ограничивающим фактором в отношении размеров грузов и, следовательно, эффективности и мощности вибрационного устройства.
Цели предлагаемого изобретения
Одна из задач предлагаемого изобретения состоит в создании вибрационного устройства, способного развивать высокую результирующую действующую силу и благодаря этому обеспечивающего перемещение больших грузов садка металла по доставочной дорожке.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в ограничении механических напряжений, испытываемых опорными элементами эксцентриковых грузов вибрационного устройства.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании вибрационного устройства, у которого уменьшена необходимость технического обслуживания его компонентов.
Еще одна цель предлагаемого изобретения состоит в создании вибрационного устройства, имеющего ограниченные габаритные размеры хотя бы в направлении, поперечном к направлению продвижения садка металла.
Заявитель разработал, испытал и осуществил предлагаемое изобретение, призванное преодолеть недостатки предшествующего уровня техники, достичь указанные выше и другие цели и обеспечить другие преимущества.
Краткое описание предлагаемого изобретения
Предлагаемое изобретение раскрывается и характеризуется в независимом пункте формулы изобретения, в то время как в зависимых пунктах формулы изобретения описываются и характеризуются другие характеристики предлагаемого изобретения или варианты главного изобретательского замысла.
В соответствии с вышеуказанными целями предлагаемого изобретения, на доставочной установке применено вибрационное устройство для создания вибраций (или колебаний, или осцилляций) и обеспечения продвижения садка металла вперед по заданному направлению его транспортирования.
Вибрационное устройство согласно предлагаемому изобретению содержит по меньшей мере два вибрационных механизма, которые имеют боковое расположение на противолежащих сторонах доставочной установки, и выполнено с возможностью генерировать колебания, способствующие продвижению садка металла.
Каждый из упомянутых вибрационных механизмов содержит совокупность эксцентриковых грузов, оси вращения которых по существу перпендикулярны соответствующим прямым линиям, которые ориентированы параллельно упоминавшемуся выше продольному направлению. Иначе говоря, соответствующие оси вращения пар расположенных друг напротив друга эксцентриковых грузов каждого вибрационного механизма лежат в плоскости, которая всегда проходит в поперечном направлении, при этом представляется предпочтительным такое решение, при котором упомянутая плоскость ориентирована перпендикулярно плоскости подачи садка металла.
При этом конкретном расположении осей вращения обеспечивается возможность генерирования центробежных сил за счет вращения эксцентриковых грузов, что способствует продвижению садка металла вдоль доставочной установки.
Согласно одному из отличительных признаков предлагаемого изобретения, каждый из вибрационных механизмов содержит по меньшей мере первую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов, центры масс которых ориентированы в направлениях, по существу параллельных друг другу.
В частности, ориентация и расположение упомянутых эксцентриковых грузов определяются с учетом ориентации и расположения прямой линии, которая соединяет центр вращения каждого эксцентрикового груза с положением его центра масс.
Кроме того, каждый из вибрационных механизмов содержит также вторую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов, центры масс которых расположены с угловым смещением относительно соответствующих направлений позиционирования центра масс упомянутой первой совокупности эксцентриковых грузов.
Эксцентриковые грузы каждого вибрационного механизма пространственно расположены и выполнены с возможностью кинематического приведения их в действие таким образом, чтобы в процессе работы была обеспечена результирующая центробежная сила в направлении, по существу параллельном продольному направлению. Приведение эксцентриковых грузов и их конкретная конфигурация определяются из взаимоотношения между эксцентриковыми грузами каждой из их упомянутых совокупностей, а также между каждыми отдельными эксцентриковыми грузами из первой и второй их совокупностей и между вибрационными механизмами.
Поэтому благодаря предлагаемому изобретению обеспечивается возможность увеличения общей массы, находящейся в движении, с распределением ее по совокупности эксцентриковых грузов, а не только по двум эксцентриковым грузам, как это имеет место в предшествующем уровне техники.
Поэтому при таком решении обеспечивается значительное уменьшение механических напряжений, которым подвергаются опорные элементы эксцентриковых грузов, благодаря чему обеспечиваются преимущества, состоящие в увеличении срока службы вибрационного устройства и сокращении его размеров.
Кроме того, вследствие того, что общая результирующая сила, получающаяся в результате суммирования центробежных сил, имеет только одну составляющую в продольном направлении, доставочная установка не подвергается действию поперечных сил, которые создавали бы в ней нежелательные механические напряжения.
Доставочная установка испытывает переменные колебания в упомянутом продольном направлении. В процессе этих колебаний, то есть, перемещений в положительном и отрицательном направлениях, обеспечиваются переменные ускорения, создаваемые эксцентриковыми грузами, способствующими продвижению садка металла.
Вариации ускорений в процессе колебаний обеспечиваются эксцентриковыми грузами не только за счет их массы, но также и за счет упомянутого углового смещения и надлежащего кинематического перемещения эксцентриковых грузов первой совокупности относительно эксцентриковых грузов второй совокупности.
Согласно еще одному отличительному признаку предлагаемого изобретения, эксцентриковые грузы первой их совокупности установлены на соответствующих валах, которые кинематически связаны друг с другом таким образом, что они приводятся во вращение с синхронизацией друг относительно друга. Кроме того, благодаря конкретному расположению центров масс эксцентриковых грузов первой совокупности обеспечивается оптимизация действия давления, которому подвергается садок металла в процессе его продвижения.
Согласно еще одному отличительному признаку предлагаемого изобретения, оси вращения эксцентриковых грузов первой их совокупности находятся в одной и той же плоскости (первая плоскость), которая проходит параллельно продольному направлению.
Согласно одному из вариантов осуществления предлагаемого изобретения, первая совокупность эксцентриковых грузов содержит первый эксцентриковый груз, второй эксцентриковый груз и третий эксцентриковый груз. Масса второго эксцентрикового груза вдвое превышает массу первого эксцентрикового груза и третьего эксцентрикового груза, и он выполнен с возможностью вращения со скоростью, в два раза более низкой, чем скорость вращения первого эксцентрикового груза и третьего эксцентрикового груза. Эти конкретные конфигурация и расположение эксцентриковых грузов таковы, что при вращении последних развиваемые при этом центробежные силы обеспечивают устранение поперечных составляющих этих сил. На деле поперечные силы не способствуют продвижению садка металла, а только оказывают вредное действие, создавая механические напряжения, действию которых подвергается опорная конструкция доставочной установки.
Согласно еще одному отличительному признаку предлагаемого изобретения, эксцентриковые грузы их второй совокупности установлены на соответствующих валах, которые кинематически связаны друг с другом таким образом, что они приводятся во вращение с синхронизацией друг относительно друга.
Согласно еще одному отличительному признаку предлагаемого изобретения, для осуществления упомянутой кинематической связи вращаемых валов эксцентриковых грузов первой и второй их совокупностей и для приведения эксцентриковых грузов, относящихся ко второй их совокупности, во вращение со скоростью, превышающей скорость вращения эксцентриковых грузов, относящихся к первой их совокупности, предусмотрены кинематические средства. Это конкретное движение эксцентриковых грузов первой и второй их совокупностей обеспечивает получение наложения составляющих результирующей силы, благоприятных с точки зрения способствования продвижению садка металла.
Согласно еще одному отличительному признаку предлагаемого изобретения, соответствующие оси вращения эксцентриковых грузов их второй совокупности находятся в одной и той же плоскости (вторая плоскость), которая проходит поперечно продольному направлению.
Согласно еще одному варианту осуществления предлагаемого изобретения, вторая совокупность эксцентриковых грузов содержит четвертый эксцентриковый груз и пятый эксцентриковый груз, имеющие одинаковую массу, при этом их центры масс имеют угловое смещение на один и тот же угол и расположены зеркально относительно продольного направления.
При этом конкретном расположении в процессе вращения в этот момент обеспечивается устранение поперечных составляющих центробежных сил, благодаря чему устраняется нежелательное действие поперечных сил.
Согласно некоторым вариантам осуществления предлагаемого изобретения, упомянутый угол составляет величину в диапазоне от 40° до 50°, при этом представляется предпочтительным такое решение, при котором этот угол составляет 45°.
Согласно другим вариантам осуществления предлагаемого изобретения, для синхронизации вращения соответствующих эксцентриковых грузов и для предотвращения возникновения механических напряжений в направлении, поперечном к продольному направлению, предусмотрены средства синхронизации, связанные с вибрационными механизмами.
Эти и другие характеристики предлагаемого изобретения станут более понятны из дальнейшего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, одного варианта его осуществления, которым, однако, не ограничивается объем предлагаемого изобретения.
Краткое описание прилагаемых чертежей
На фиг. 1 схематично показана плавильная установка, содержащая доставочную установку, с которой связано вибрационное устройство согласно предлагаемому изобретению.
На фиг. 2 показано в аксонометрии с некоторого угла зрения вибрационное устройство согласно предлагаемому изобретению.
На фиг. 3 устройство, представленное на фиг. 2, показано в аксонометрии с другого угла зрения.
На фиг. 4 устройство, представленное на фиг. 2, показано в аксонометрии снизу.
На фиг. 5 компоненты устройства, представленного на фиг. 2, схематично показаны на виде сверху.
На фиг. 6а, фиг. 7а, фиг. 8а и фиг. 9а компоненты устройства, представленные на фиг. 5, схематично показаны на виде сверху в некоторых рабочих конфигурациях.
На фиг. 6b, фиг. 7b, фиг. 8b и фиг. 9b схематично показаны силы, действующие на компоненты устройства, представленные на фиг. 5.
На фиг. 6с, фиг. 7с, фиг. 8с и фиг. 9с даны векторные представления сил, показанных на фиг. 6b, фиг. 7b, фиг. 8b и фиг. 9b.
Следует заметить, что для облегчения понимания на прилагаемых чертежах там, где возможно, идентичные элементы обозначены одинаковыми ссылочными обозначениями. Должно быть понятно, что элементы и параметры одного варианта осуществления предлагаемого изобретения могут быть включены в другие варианты осуществления предлагаемого изобретения без дополнительных пояснений.
Подробное описание одного варианта осуществления предлагаемого изобретения
На фиг. 1 показано вибрационное устройство 10 согласно предлагаемому изобретению, примененное на доставочной установке 11 плавильной установки 13 известного типа.
Упомянутая доставочная установка 11 может достигать в длину несколько десятков метров и обеспечивает доставку садка металла, например, лома черных металлов, к плавильной печи 15 с производительностью приблизительно 7 тонн в минуту.
Доставочная установка 11 на изрядную долю своей длины помещена в канал предварительного нагревания 16, в котором садок металла подвергается предварительному нагреванию, например, с помощью отходящих газов, которые образуются в плавильной печи 15.
Доставочная установка 11 содержит несущую конструкцию 20, которая имеет вытянутую форму и ориентирована по существу горизонтально, и в верхней части которой образована доставочная дорожка 21, имеющая по существу U-образное поперечное сечение.
Упомянутая несущая конструкция 20 установлена на совокупности связующих стержней 22 (см. фиг. 2), которые опираются на вертикальные стойки 23, прикрепленные к основанию 24 (см. фиг. 1) плавильной установки 13 и выполненные с возможностью совершать колебания как в продольном направлении X, так и в поперечном по отношению к этому продольному направлению X направлении Y (см. фиг. 2), оставаясь по существу в горизонтальной плоскости.
Вибрационное устройство 10 (см. фиг. 1) установлено на одном из двух концов соответствующей несущей конструкции 20 и выполнено с возможностью придавать последней и доставочной дорожке 21 вибраций или колебаний с определенными частотами и ускорениями, так чтобы это способствовало продвижению массы садка металла в продольном направлении и по существу в непрерывном режиме со скоростью приблизительно 100 мм/с, так чтобы обеспечивалась подача в плавильную печь 15 определенного количества садка металла в единицу времени.
Вибрационное устройство 10 (см. фиг. 2 и фиг. 3) содержит первый вибрационный механизм 25 и второй вибрационный механизм 26, которые по существу идентичны и размещены на противолежащих боковых сторонах несущей конструкции 20 и доставочной дорожки 21.
Упомянутые первый вибрационный механизм 25 и второй вибрационный механизм 26 (см. фиг. 2 - фиг. 5), в свою очередь, содержат первую группу эксцентриковых грузов 27 и вторую группу эксцентриковых грузов 28, а именно, соответственно, первый эксцентриковый груз 31, второй эксцентриковый груз 32 и третий эксцентриковый груз 33, которые относятся к упомянутой первой группе эксцентриковых грузов 27, и четвертый эксцентриковый груз 34 и пятый эксцентриковый груз 35, которые относятся к упомянутой второй группе эксцентриковых грузов 28.
Первая группа эксцентриковых грузов 27 каждого из вибрационных механизмов 25 и 26 лежит по существу в первой вертикальной плоскости П, которая параллельна упомянутому продольному направлению X, в то время как вторая группа эксцентриковых грузов 28 каждого из вибрационных механизмов 25 и 26 лежит по существу во второй вертикальной плоскости Θ, которая параллельна упомянутому поперечному направлению Y.
Упомянутые первый эксцентриковый груз 31, второй эксцентриковый груз 32, третий эксцентриковый груз 33, четвертый эксцентриковый груз 34 и пятый эксцентриковый груз 35 установлены, соответственно, на первом вращаемом вале 36, втором вращаемом вале 37, третьем вращаемом вале 38, четвертом вращаемом вале 39 и пятом вращаемом вале 40.
Оси вращения упомянутых первого вращаемого вала 36, второго вращаемого вала 37 и третьего вращаемого вала 38 лежат в упомянутой первой вертикальной плоскости П, то есть, соответствующие первый эксцентриковый груз 31, второй эксцентриковый груз 32 и третий эксцентриковый груз 33 расположены на одной линии, которая параллельна продольной оси X.
Оси вращения упомянутых четвертого вращаемого вала 39 и пятого вращаемого вала 40 лежат в упомянутой второй вертикальной плоскости Θ, то есть, соответствующие четвертый эксцентриковый груз 34 и пятый эксцентриковый груз 35 расположены параллельно поперечной оси Y.
Как можно видеть на фиг. 5, в первом рабочем положении вибрационных механизмов 25 и 26 центры масс В первого эксцентрикового груза 31, второго эксцентрикового груза 32 и третьего эксцентрикового груза 33 друг относительно друга расположены вдоль оси, которая параллельна продольной оси X. Все эти центры масс В отклонены на один и тот же угол, в рассматриваемом случае они обращены к левому наружному краю каждого из упомянутых эксцентриковых грузов. При вращении соответствующих валов 36, 37 и 38 эти центры масс В всегда ориентированы в одном и том же направлении, возможно, в противолежащих положениях. Более конкретно, положение центра масс В второго эксцентрикового груза 32 является противолежащим по отношению к центрам масс В первого эксцентрикового груза 31 и третьего эксцентрикового груза 33.
Что касается четвертого эксцентрикового груза 34 и пятого эксцентрикового груза 35, то их центры масс В, напротив, смещены в противоположные стороны на угол φ, который больше нуля, и в рассматриваемом случае составляет, соответственно, +45° и -45° относительно продольной оси X. Иначе говоря, центры масс В четвертого эксцентрикового груза 34 и пятого эксцентрикового груза 35 расположены зеркально друг относительно друга и имеют угловое смещение относительно центров масс В первого эксцентрикового груза 31, второго эксцентрикового груза 32 и третьего эксцентрикового груза 33.
Первый эксцентриковый груз 31 и третий эксцентриковый груз 33 имеют одинаковую массу, величина которой предположительно может находиться в диапазоне от 1500 кг до 3000 кг. Что касается массы второго эксцентрикового груза 32, то она по существу в два раза превышает массу первого эксцентрикового груза 31 и третьего эксцентрикового груза 33.
Четвертый эксцентриковый груз 34 и пятый эксцентриковый груз 35 имеют по существу одинаковую массу, которая в рассматриваемом случае равна массе первого эксцентрикового груза 31 и третьего эксцентрикового груза 33.
На конце каждого из вращаемых валов 36, 37, 38, 39 и 40 соответствующих эксцентриковых грузов 31, 32, 33, 34 и 35 установлено по зубчатому колесу 41 (см. фиг. 4), при этом эти зубчатые колеса 41 находятся в зацеплении друг с другом таким образом, что обеспечивается нужное соотношение скоростей вращения упомянутых валов 36, 37, 38, 39 и 40.
Система упомянутых зубчатых колес организована таким образом, что скорость вращения первого вала 36 равна половине скорости вращения второго вала 37 и равна скорости вращения третьего вала 38.
Что касается четвертого вращаемого вала 39 и пятого вращаемого вала 40, то их скорость вращения в два раза превышает скорость вращения первого вала 36 и третьего вала 38.
Кроме того, как должно быть понятно специалисту соответствующего профиля, в рассматриваемой системе зубчатых колес 41 направление вращения второго вала 37 противоположно направлению вращения первого вала 36 и третьего вала 38. Направление вращения четвертого вала 39 согласуется с направлением вращения первого вала 36 и третьего вала 38 и противоположно направлению вращения четвертого вала 40.
На конце первого вращаемого вала 36, относящегося к первому эксцентриковому грузу 31, установлен шкив 43, который, в свою очередь, выполнен с возможностью приведения его во вращение с помощью двигателя 45 через приводное средство ременного типа.
Когда упомянутый двигатель 45 приведен в действие, он заставляет вращаться первый вал 36 и, следовательно, также и остальные валы 37, 38, 39 и 40 со скоростями вращения, определяемыми передаточными отношениями между отдельными зубчатыми колесами 41, которые должны удовлетворять условиям, указанным выше.
Согласно одному из возможных примеров осуществления предлагаемого изобретения, двигатель 45 приводится во вращение со скоростью приблизительно 750 оборотов в минуту, а передаточное отношение между двигателем 45 и шкивом 43 составляет 1:3, то есть, таково, чтобы придать первому вращаемому валу 36 скорость вращения приблизительно 250 оборотов в минуту.
Пятые вращаемые валы 40 (см. фиг. 2 и фиг. 3) первого вибрационного механизма 25 и второго вибрационного механизма 26 соединены друг с другом с помощью соединительного стержня 47 и двух пар конических зубчатых колес, которые на чертежах не показаны. При таком решении эксцентриковые грузы 31, 32, 33, 34 и 35 первого вибрационного механизма 25 соединены друг с другом и, следовательно, всегда находятся в фазе с эксцентриковыми грузами 31, 32, 33, 34 и 35 второго вибрационного механизма 26.
В частности, соединительный стержень 47 содержит две соосные полуоси, которые соединены с помощью эластичных сочленений 48 известного типа.
Каждый из эксцентриковых грузов 31, 32, 33, 34 и 35 снабжен совокупностью листов 50 (см. фиг. 5), которые удерживаются в сжатом состоянии на соответствующем вращаемом вале 36, 37, 38, 39, 40 с помощью болтов 51.
Каждый из вращаемых валов 36, 37, 38, 39 и 40 эксцентриковых грузов каждой из групп 27 и 28 установлен на соответствующей опорной раме 55, которая неподвижным образом соединена с несущей конструкцией 20 и доставочной дорожкой 21.
На соответствующих концах каждого из вращаемых валов 36, 37, 38, 39 и 40 установлены опорные элементы 56, в качестве которых могут быть использованы, например, подшипники, благодаря которым обеспечивается возможность вращения этих валов, и которые воспринимают механические напряжения, создаваемые центробежными силами.
Первый вибрационный механизм 25 и второй вибрационный механизм 26 (см. фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4) находятся в механическом соединении с первой соединительной пластиной 52, которая расположена над и между доставочной дорожкой 21, и со второй соединительной пластиной 53, которая расположена под ней. Упомянутые первая соединительная пластина 52 и вторая соединительная пластина 53 обеспечивают передачу механических напряжений между первым вибрационным механизмом 25 и вторым вибрационным механизмом 26 для компенсации возможных поперечных механических напряжений, которые возникают в процессе работы вибрационного устройства 10.
Далее описывается работа вибрационного устройства 10 согласно предлагаемому изобретению. В частности, будет описываться работа первого вибрационного механизма 25, однако должно быть понятно, что для обеспечения равномерного продвижения садка металла по сечению доставочной дорожки 21 необходимо, чтобы работали оба вибрационных механизма 25 и 26.
Когда приведен в действие двигатель 45, он приводит во вращение эксцентриковые грузы 31, 32, 33, 34 и 35 с соответствующими скоростями вращения, обеспечиваемыми передаточными отношениями между зубчатыми колесами 41.
В процессе вращения каждый из эксцентриковых грузов 31, 32, 33, 34 и 35 подвергается действию соответствующей центробежной силы F1, F2, F3, F4 или F5 (см. фиг. 6b, фиг. 7b, фиг. 8b и фиг. 9b), которая направлена радиально вовне от соответствующего эксцентрикового груза.
Как можно видеть на фиг. 6а, фиг. 6b и фиг. 6с, расположение эксцентриковых грузов 31, 32, 33, 34 и 35 соответствует конфигурации, которая была описана ранее со ссылками на фиг.5. В процессе вращения эксцентриковых грузов 31, 32, 33, 34 и 35 в тот момент, когда они принимают эту конфигурацию, сумма упомянутых центробежных сил F1, F2, F3, F4 и F5 благодаря соответствующим эксцентриковым грузам обеспечивает результирующую силу FRmax, максимальное значение которой может быть достигнуто в цикле вращения первого вращаемого вала 36. Направление упомянутой результирующей силы FRmax противоположно направлению продвижения садка металла. Поэтому сила FRmax обеспечивает резкие колебания несущей конструкции 20 и, следовательно, доставочной дорожки 21 в направлении, противоположном направлению продвижения садка металла.
В свою очередь, садок металла под действием упомянутых колебаний, а также в силу эффекта инерции, продвигается вперед по направлению к плавильной печи 15.
Как можно видеть на фиг. 6с, поперечные, то есть, параллельные поперечному направлению Y составляющие центробежных сил F4 и F5 гасят друг друга.
При повороте первого вращаемого вала 36 на угол 90° в направлении против часовой стрелки в конструкции, представленной на фиг. 6а, эксцентриковые грузы 31, 32, 33, 34 и 35 приходят в положение, представленное на фиг. 7а.
При этом центробежные силы F1, F2 и F3, соответствующие первому эксцентриковому грузу 31, второму эксцентриковому грузу 32 и третьему эксцентриковому грузу 33, гасят друг друга при условии, что сумма центробежных сил F1 и F2 равна по величине центробежной силе F3.
В свою очередь, четвертый эксцентриковый груз 34 и пятый эксцентриковый груз 35 порождают результирующую силу FR, которая по направлению согласуется с направлением продвижения садка металла и величина которой меньше, чем величина упомянутой результирующей силы FRmax. Поперечные, то есть, параллельные поперечному направлению Y составляющие центробежных сил F4 и F5 гасят друг друга.
В процессе этого вращения первого вращаемого вала 36 имеет место также инверсия направления упомянутой результирующей силы FR.
На фиг. 8а, фиг. 8b и фиг. 8с показано состояние после поворота первого вращаемого вала 36 на 90° относительно состояния, представленного на фиг. 7а.
В этом состоянии центробежные силы F1, F2 и F3 суммируются в направлении, согласующемся с направлением продвижения материала, в то время как центробежные силы F4 и F5 обеспечивают частичное гашение этих составляющих. В этом случае их результирующая сила FR тоже параллельна продольному направлению X, и ее направление согласуется с направлением продвижения садка металла, в то время как поперечные составляющие взаимно гасятся.
После дальнейшего поворота первого вращаемого вала 36 на угол 90° против часовой стрелки относительно состояния, представленного на фиг. 8а, составляющие центробежных сил F1, F2 и F3 гасятся, и сумма центробежных сил F4 и F5 обеспечивает результирующую силу FR только с продольной составляющей, при условии что поперечные составляющие взаимно гасятся.
Из приведенного выше описания ясно, что поперечные составляющие каждой из центробежных сил F1, F2, F3, F4 и F5 всегда взаимно гасятся и равны нулю, обеспечивая результирующую силу FR, которая по существу всегда параллельна продольному направлению X.
Поэтому очевидно, что на стадии реального продвижения садка металла, находящегося на доставочной дорожке 21, в интервале времени, близком к тому, в течение которого достигается результирующая максимальная сила FRmax, и в угловом секторе, близком к тому, в котором достигается результирующая максимальная сила FRmax.
Результирующие силы FR, направление которых согласуется с направлением продвижения садка металла, хотя и неблагоприятны с точки зрения продвижения садка металла, имеют меньшую величину, чем результирующая максимальная сила FRmax и распределены по более длительному временному интервалу и по более широкому угловому сектору. Эти факторы таковы, что эффекты инерции, действующие на садок металла, хотя и вызывают некоторое попятное движение садка металла на доставочной дорожке 21, но не возвращают его в первоначальное положение, а продвигают в положение, которое в любом случае продвинуто дальше вперед относительно его положения в начале цикла.
Должно быть понятно, что без выхода за пределы и объем предлагаемого изобретения описанное выше вибрационное устройство может быть подвергнуто модификациям и(или) к нему могут добавлены дополнительные компоненты.
Должно быть понятно также, что хотя предлагаемое изобретение было описано со ссылками только на некоторые конкретные варианты осуществления предлагаемого изобретения, специалист соответствующего профиля определенно должен быть способен создать много других эквивалентных форм вибрационного устройства, имеющих те же характеристики, которые указываются в формуле изобретения, и, следовательно, все они находятся в объеме охраны, определяемом формулой изобретения.
1. Вибрационное устройство для доставочной установки (21) для продвижения садка металла в продольном направлении (X), содержащее по меньшей мере два вибрационных механизма (25, 26), расположенных на противолежащих боковых сторонах упомянутой доставочной установки (21) для обеспечения продвижения упомянутой садки металла, при этом каждый из упомянутых вибрационных механизмов (25, 26) содержит совокупность эксцентриковых грузов (31, 32, 33, 34, 35), оси вращения которых, по существу, перпендикулярны прямым линиям, параллельным упомянутому продольному направлению (X), характеризующееся тем, что каждый из упомянутых вибрационных механизмов (25, 26) содержит по меньшей мере первую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов (31, 32, 33), центры масс (В) которых ориентированы в параллельных друг другу направлениях, и вторую совокупность упомянутых эксцентриковых грузов (34, 35), центры масс (В) которых расположены с угловым смещением относительно расположения центров масс (В) упомянутой первой совокупности эксцентриковых грузов (31, 32, 33), при этом упомянутые эксцентриковые грузы (31, 32, 33, 34, 35) каждого из упомянутых вибрационных механизмов (25, 26) пространственно расположены и выполнены с возможностью кинематического приведения их в действие с учетом взаимоотношения как между эксцентриковыми грузами (31, 32, 33, 34, 35) каждой совокупности, так и между вибрационными механизмами (25, 26), с обеспечением в процессе работы результирующей центробежной силы (FR), направленной, по существу, параллельно упомянутому продольному направлению (X), составляющая которой, направленная по отношению к упомянутому продольному направлению (X) поперечно, по существу, равна нулю.
2. Вибрационное устройство по п. 1, характеризующееся тем, что упомянутые эксцентриковые грузы (31, 32, 33) первой совокупности установлены на соответствующих валах (36, 37, 38), кинематически связанных с обеспечением возможности вращения синхронно относительно друг друга.
3. Вибрационное устройство по п. 1, характеризующееся тем, что оси вращения упомянутых эксцентриковых грузов (31, 32, 33) первой совокупности лежат в одной и той же первой плоскости (П), параллельной упомянутому продольному направлению (X).
4. Вибрационное устройство по п. 1, характеризующееся тем, что упомянутая первая совокупность эксцентриковых грузов содержит первый эксцентриковый груз (31), второй эксцентриковый груз (32) и третий эксцентриковый груз (33), причем масса второго эксцентрикового груза (32) в два раза превышает массу первого эксцентрикового груза (31) и третьего эксцентрикового груза (33), при этом второй эксцентриковый груз (32) выполнен с возможностью вращения со скоростью, составляющей половину скорости вращения первого эксцентрикового груза (31) и третьего эксцентрикового груза (33).
5. Вибрационное устройство по п. 1, характеризующееся тем, что упомянутые эксцентриковые грузы (34, 35) второй совокупности установлены на соответствующих валах (39, 40), кинематически связанных с обеспечением возможности вращения синхронно относительно друг друга.
6. Вибрационное устройство по любому из пп. 2 или 5, характеризующееся тем, что для осуществления упомянутой кинематической связи валов (36, 37, 38, 39, 40) эксцентриковых грузов (31, 32, 33, 34, 35) первой и второй совокупностей и для приведения эксцентриковых грузов (34, 35) второй совокупности во вращение со скоростью, превышающей скорость вращения эксцентриковых грузов (31, 32, 33) первой совокупности, оно снабжено кинематическими средствами (41).
7. Вибрационное устройство по любому из пп. 1-5, характеризующееся тем, что соответствующие оси вращения упомянутых эксцентриковых грузов (34, 35) второй совокупности расположены во второй плоскости (θ), проходящей поперечно упомянутому продольному направлению (X).
8. Вибрационное устройство по п. 7, характеризующееся тем, что упомянутая вторая совокупность эксцентриковых грузов содержит четвертый эксцентриковый груз (34) и пятый эксцентриковый груз (35), которые имеют одинаковую массу, при этом их центры масс (В) смещены на один и тот же угол (φ) и расположены зеркально относительно упомянутого продольного направления (X).
9. Вибрационное устройство по п. 8, характеризующееся тем, что упомянутый угол (φ) составляет величину в диапазоне от 40° до 50°, предпочтительно 45°.
10. Вибрационное устройство по любому из пп. 1-5, 8 и 9, характеризующееся тем, что над доставочной установкой (21) и под нею установлены соединительные пластины (52, 53), с помощью которых вибрационные механизмы (25, 26) соединены между собой.
11. Вибрационное устройство по любому из пп. 1-5, 8 и 9, характеризующееся тем, что с упомянутыми вибрационными механизмами (25, 26) связаны средства синхронизации (47, 48) для синхронизации вращения соответствующих эксцентриковых грузов (31, 32, 33, 34, 35).
12. Доставочная установка, содержащая вибрационное устройство (10) по любому из пп. 1-11.
