ЭЛЕКТРОПРИВОД ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ

Вибрационные машины и технологии находят свое применение повсеместно в строительстве, науке, транспорте, медицине и сельском хозяйстве. Их большая область использования положительно влияет на качество продукции и условия труда.

Применение вибрационных машин наиболее обусловлено в строительстве в качестве вибрационных уплотнительных устройств, поверхностных и глубинных.

Поверхностные уплотнительные вибрационные машины используются для создания цементно-бетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, для уплотнения щебеночных покрытий, асфальтобетонных смесей и холодного асфальта, при создании покрытий путем стабилизации грунтов. Перечисленные машины зачастую готовят не только смесь, но и предварительно профилируют, выравнивают и производят чистовую отделку покрытий. К поверхностным вибрационным машинам относят: виброплиты; виброрейки, используемые самостоятельно и в бетоноотделочных машинах; вибротрамбовки и виброкатками.

Глубинные вибрационные уплотнительные устройства применяются для уплотнения цементно-бетонных смесей в армированных конструкциях, а также для уплотнения несвязных грунтов. К числу глубинных вибрационных уплотнительных устройств относятся вибростержни (вибробулавы) и составленные из них, для повышения производительности уплотнительных работ, так называемые вибропакеты.

Вибрационный метод погружения и извлечения свай, шпунта, труб и оболочек получил широкое распространение при строительстве гидротехнических сооружений портов, гражданских и промышленных зданий, при возведении путепроводов, опор мостов и фундаментов, опор линий контактной сети.

В последнее время начинает использоваться вибрационный метод проходки неглубоких геологоразведовательных скважин в слабых породах без вращения инструмента, во многом подобный процессу погружения свай.

Патентный обзорЭлектромеханический вибровозбудитель, содержащий корпус, в котором размещены два вала, оси которых параллельны друг другу, с закрепленными на них подвижными и неподвижными эксцентриками, установленными на направляющих дисках, имеющих, по крайней мере, по двенадцать основных резьбовых отверстий каждый, и электропривод, отличающийся тем, что корпус имеет призматическую форму, две смежные грани которого являются рабочими, а на одной из оставшихся граней расположен и жестко закреплен электропривод, в качестве которого использован электродвигатель переменного тока, связанный с одним из валов при помощи клиноременной передачи, при этом в каждом из направляющих дисков для подвижных эксцентриков выполнено, по меньшей мере, по двенадцать дополнительных отверстий, идентичных основным.

Известен вибровозбудитель ВНД-300, содержащий корпус, в котором размещены два вала, оси которых параллельны друг другу, с закреплёнными на них подвижными и неподвижными эксцентриками, установленными на направляющих дисках, имеющих по двенадцать резьбовых отверстий каждый; при этом корпус имеет цилиндрическую форму, и к одному из его фланцев прикреплена консольная платформа, на которой установлен электропривод, в качестве которого использован электродвигатель постоянного тока, соединенный посредством втулочно-пальцевой муфты с одним из валов; при этом корпус установлен на основании и снабжён крышкой ЛЛ, 2.

Описанный выше в ЛЛ, 2 вибровозбудитель характеризуется довольно сложной конструкцией, относительно невысокой надёжностью вследствие использования в качестве регулятора оборотов электропривода тиристорного преобразователя, резко ступенчатым регулированием величины гармонических сил, обусловленной дискретностью изменения положения подвижных эксцентриков в 30, что существенно ограничивает область его применения, а также значительными временными затратами на перестановку корпуса для изменения направления возмущаемых сил.

Электромеханический вибровозбудитель содержит корпус 1, имеющий призматическую форму. Две смежные грани 2 и 3 призматического корпуса 1 являются рабочими, а на одной из оставшихся граней 4 расположен и жёстко закреплён электропривод, в качестве которого использован электродвигатель 5 переменного тока, например асинхронный двигатель типа АД132М2. (Рис.1) В корпусе 1 размещены два вала 6 и 7, оси которых параллельны друг другу. (Рис.2)

На валах 6 и 7 закреплены подвижные 8 и неподвижные 9 эксцентрики, установленные на направляющих дисках 10, имеющих по двенадцать основных 11 и двенадцать дополнительных 12, идентичных основным 11, отверстий.

Электродвигатель 5 переменного тока связан с одним из валов, в частности, с валом 6, при помощи клиноремённой передачи 13.

Электромеханический вибровозбудитель работает следующим образом.

Корпус устанавливается одной из рабочих граней 2 или 3 на испытываемую конструкцию паротурбинного агрегата и крепится к ней четырьмя анкерными шпильками. При этом направление возмущаемой нагрузки перпендикулярно плоскости, проходящей через продольные оси валов 6 и 7, расположенных в корпусе 1. Изменение положения подвижных эксцентриков 8, обусловленное их поворотом, составляет 15, и при общем числе основных отверстий 11 и дополнительных отверстий 12, равном двадцати четырём, обеспечивает практически плавное регулирование возмущаемых сил.

а)

б)

Рисунок 1. Плоская схема центробежного вибровозбудителя с одним инерционным элементом.

ЭЛЕКТРОПРИВОД В ДЕБАЛАНСНЫХ ВИБРОМАШИНАХ.

В вибрационных установках в большей мере применяются двигатели синхронного типа, двигатели постоянного тока и электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором. В крупных вибро-системах с высокой грузоподъемностью или мощностью применяются несколько двигателей работающих синхронно. Синхронность достигается механическим образом, с помощью синхронизаторов или валов.

Часто мощность от двигателя на вал дисбаланса передается с помощю клиноременчатых передач или при помощи карданного вала. Таким образом можно сократить воздействие вибрации на электропривод.

В вибромашинах в основном применяются двигатели общепромышленного применения, которые не расчитаны на воздействие вибрационных сил, но применение карданных валов и клиноременчатых передач сокращает надежность установки и усложняет конструкцию, а также приводят к дополнительным энергетическим потерям.

В современные электроприводах принято отказываться от механических передач или минимизировать их количество, между двигателем и рабочим органом. Данные усовершенствования достигаются за счет применения автоматики и электромеханики.

Из вышесказанного следует, что применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в связке с дибалансным центробежным вибровозбудителем является перспективным. Оптимальным способом управления такой вибросистемой является частотное управление. Наиболее интересными являются системы на базе нескольких частотно управляемых асинхронных вибродвигателей, как следствие повысится КПД и расширятся возможности вибрационных установок.

Описание функциональной схемы.

Представленные на схеме элементы:

PLC - программируемый логический контроллер.

UZ1, UZ2 –преобразователь частоты.

НС – регулятор напряжения.

AI1, AI2–регулируемый дебалансный узел.

BR – датчик скорости (энкодер).

VS - пьезоэлектрический датчик вибрации.

SB1, SB2, SB3, SB4, SB5, SB6, SB7, SB8, SB9, SB10 – кнопка.

КМ1, КМ2, КМ3, КМ4, КМ5, КМ6 – электромагнитное реле.

КМ1, КМ2 – пускатели.

В качестве источника питания используется трехфазная сеть. К PLC подключены управляющие кнопки, датчик скорости и датчик вибрации, отслеживающие состояние системы. К дискретным выходам подключены пусковые реле двигателей и управляющие реле системы регулируемого дебаланса. К аналоговому входу подключены преобразователи частоты.

Защита системы управления осуществляется с помощью автоматических выключателей, которые обеспечивают безопасное функционирование системы.

Подключение двигателей осуществляется с помощью кнопки SB1 после ее нажатиясрабатывают пускатели KM1, КМ2. Кнопка SB2 отвечает за остановку двигателя.Кнопки SB3, SB4, SB5, SB6, SB7, SB8, SB9, SB10управляют системой регулируемого дебаланса, которые коммутируют промежуточные реле KM3, KM4, КМ5, КМ6соответственно. Эти реле замыкают ключи KM2, KM3, KM4, KM6 которые в зависимости от положения подключают нагрузку в систему управления дебаланса тем самым увеличивая угол между подвижной и неподвижной частью дебалансного элемента.

Что бы защитить двигатели от межфазного короткого замыкания были введены тепловые реле.

Рисунок 3. Функциональная схема электропривода вибровозбудителя

Список литературы:

1. Москаленко, В. В. Электрический привод: учебник для студ. высш. учеб. заведений / В. В. Москаленко. – М.: Издательский центр «Академия», 2007. – 368 с.
2. Межгосударственный стандарт ГОСТ 2582-2013 Машины электрические вращающиеся тяговые. Общие технические условия (утв. Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 5 ноября 2013 г. N 61-П)
3. Беспалов, В. Я. Электрические машины: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / В. Я. Беспалов, Н. Ф. Котеленец. – Москва: Издательский центр «Академия», 2006. – 320 с.
4. Быховский И. И. Основы теории вибрационной техники / И. И. Быховский. – Москва: Машиностроение, 1968. – 360 с.
5. Соколовский, Г. Г. Электроприводы переменного тока с частотным регулированием: учебник для вузов / Г. Г. Соколовский. – Москва: Издательский центр «Академия», 2006. – 272 с.