Проблема синхронизации и фазировки вращения роторов механических вибровозбудителей [12])
В значительном числе вибрационных машин й установок применяется не один, а несколько механических дебалансных возбудителей. Так, например, использование нескольких относительно маломощных возбудителей вместо одного более мощного может быть обусловлено необходимостью рассредоточить возмущающую силу по вибрирующему органу значительных размеров. Таким путем при соблюдении определенных условий удается обеспечить колебания рабочего органа вибрационной машины, мало отличающиеся от колебаний его как абсолютно твердого тела, несмотря на то что частота вынуждающей силы превышает ряд частот собственных упругих колебаний рабочего органа, т. е. несмотря на его «нежесткость».
В других случаях использование нескольких вибровозбудите - лей вместо одного вызвано стремлением уменьшить нагрузку на подшипники возбудителей, распределив ее на большее числа подшипников. Это характерно для тяжелых промышленных машин, максимальный размер которых (в случае использования одного возбудителя) предопределяется максимальной работоспособностью освоенных промышленностью подшипников качения..
Применение двух (или любого четного числа) дебалансных возбудителей, роторы которых вращаются с одинаковой угловой, скоростью в противоположных направлениях, позволяет полу - чить возмущающую силу постоянного направления, что используется во многих вибрационных машинах и устройствах.
В подавляющем большинстве перечисленных вибрационных машин и установок с несколькими возбудителями необходимым условием нормальной работы является синхронность вращения, а также наличие определенных соотношений между фазами вращения роторов отдельных возбудителей, например, наличие син - фааности или противофазное,™. В ряде случаев возникает задача обеспечения кратно-синхронного движения,, т. е. вращения' роторов возбудителей с угловыми скоростями, кратными некоторой заданной скорости, и с определенными разностями фаз.
Обычно можно удовлетвориться не точным, а лишь приближенным соблюдением определенных соотношений между фазами вращения роторов: малые колебания, накладывающиеся на вращение, не приводят к нарушению рабочего процесса. Аналогичным образом почти всегда достаточно обеспечить равенство не мгновенных, а средних за один оборот значений угловых скоростей вращения.
До недавнего времени единственным распространенным способом согласования вращения роторов вибровозбудителей было установление между роторами жестких кинематических связей в виде зубчатых зацеплений, цепных передач и т. п. (см., например, рис. 2, а). Такая кинематическая принудительная синхронизация обладает, однако, рядом существенных недостатков. Главным из них является значительный шум и быстрый износ, сопровождающий работу зубчатой или цепной передачи вследствие наличия знакопеременных или пульсирующих вибрационных нагрузок. Кроме того, указанный способ синхронизации сдерживал развитие вибрационной техники, поскольку он не мог быть целесообразно применен во многих практически важных случаях, например при значительных расстояниях между возбудителями.
В последние годы был предложен ряд способов принудительной электрической синхронизации роторов вибровозбудителей (см., например, обзор в книге [57]). Однако широкого практического применения такой способ до настоящего времени не получил, в основном вследствие относительной сложности или отсут - 4*
ствия серийного выпуска соответствующих устройств. Поэтому существенное зачение для развития вибрационной техники имело обнаружение явления самосинхронизации механических вибровозбудителей, обеспечивающего при выполнении определенных условий автоматическую согласованность вращения роторов вибровозбудителей. Равенство или кратность средних угловых скоростей и наличие определенных фазовых соотношений при вращении роторов осуществляется в этом случае за счет колебаний тел, на которых установлены роторы, т. е. в силу внутренних свойств самой колебательной системы.