Патент на изобретение №2297016

(54) ВИБРОСЕЙСМОИСТОЧНИК МЕХАНИЧЕСКИЙ

(57) Реферат:

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам мощных регулируемых источников вибросейсмических колебаний. Вибросейсмоисточник содержит излучающую плиту, корпус с установленной в его средней части инертной массой c пружинами, систему управления. При этом в вибросейсмоисточник введены по крайней мере два штатных силовых транспортных моста с тормозными механизмами, две зубчатых рейки, четыре зубчатых колеса, причем эти силовые мосты вместе с их тормозными механизмами установлены друг на друга своими колесами с пневмошинами переменной жесткости, внутренние барабаны тормозных механизмов через подшипники связаны с одной стороны с полуосями силовых транспортных мостов, а с другой стороны через зубчатые колеса они связаны с зубчатыми рейками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника, инертная масса через подшипники связана со всеми полуосями, которые, в свою очередь, подвижно установлены между направляющими стойками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника, верхние и нижние тормозные механизмы имеют системы поочередного дискретного включения и выключения. Предложенная конструкция вибросейсмоисточника имеет более высокий к.п.д. и более простую конструкцию. 1 ил.

Изобретение относится к вибрационной технике, а именно к устройствам мощных регулируемых источников вибросейсмических колебаний.

Известен вибросейсмоисточник механический [Регулируемый эксцентриковый вибровозбудитель. Патент РФ №2240871. Бюл. №33 от 27.11.2004, Малахов А.П., Чичинин И.С., Малахов А.А., Аносов В.Н., 4 с.], в котором внутри силового вала перпендикулярно его оси запрессован гидроцилиндр. Шток гидроцилиндра связан обоими концами с внутренней поверхностью эксцентрика. Обе полости гидроцилиндра заполнены жидкостью и связаны между собой в крайних положениях гибким трубопроводом. На внешнюю поверхность эксцентрика напрессовано внутреннее кольцо силового подшипника, а внешнее кольцо этого же подшипника через тягу-толкатель и подвижную скалку связано с инертной массой вибровозбудителя.

Недостатком такого вибросейсмоисточника механического является зависимость усилий колебаний от частоты вращения силового вала и поддержание усилий колебаний на заданном уровне возможно только при снижении их частоты от максимального уровня в меньшую сторону.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вибросейсмоисточник механический (прототип), содержащий генератор, усилитель сигнала рассогласования, усилитель мощности, электромагнитный преобразователь, насосную станцию, гидравлический усилитель и исполнительный механизм в виде массивного поршня, выполняющего роль инертной массы, помещенной в корпусе гидроцилиндра, опирающемся на излучающую платформу, прижатую к грунту через пружины пригрузочной массой [Шагинян А.С. Создание вибрационных источников большой мощности для глубинного зондирования земли. – Проблемы вибрационного просвечивания Земли. М., “Наука”, 1977, с.131-133].

Недостатками этого вибросейсмоисточника механического являются сложность конструкции и низкий коэффициент полезного действия.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и повышение коэффициента полезного действия вибросейсмоисточника.

Указанная задача достигается тем, что в вибросейсмоисточник механический, содержащий излучающую плиту, связанную с пригрузочной массой пружинами, корпус с установленной в его средней части инертной массой с пружинами, систему управления введены по крайней мере два штатных силовых транспортных моста с тормозными механизмами, две силовых рейки, четыре зубчатых колеса, причем два штатных силовых транспортных моста вместе с их тормозными механизмами установлены друг на друга своими колесами с пневмошинами переменной жесткости, внутренние барабаны тормозных механизмов через подшипники связаны с полуосями силовых автотранспортных мостов, а с другой стороны через зубчатые колеса они связан с зубчатыми рейками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника, инертная масса через эти же подшипники связана со всеми полуосями, которые, в свою очередь, подвижно установлены между направляющими стойками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника, верхние и нижние тормозные механизмы транспортных мостов имеют системы поочередного дискретного включения и выключения.

На чертеже дан общий вид предлагаемого вибросейсмоисточника со средним положением инертной массы.

Вибросейсмоисточник содержит излучающую платформу 1, связанную с пригрузом 2 пружинами 3, корпус 4, установленный с возможностью свободного перемещения относительно пригруза 2, инертную массу 5, помещенную в середине корпуса 4 и связанную с ним сверху и снизу пружинами 6, а ее боковые стороны снабжены подшипниками 7 тормозных механизмов штатных силовых транспортных мостов 8 (здесь показан только дифференциал заднего тормозного моста) с тормозными барабанами 9, зубчатые рейки 10, 11, связанные через зубчатые колеса 12 с внутренним тормозным барабаном 13, полуоси 14, жестко связанные тормозными барабанами 9 и дисками пневмоколес 15, приводы 16 тормозных механизмов. Штатные силовые транспортные мосты установлены подвижно между стойками – направляющими 17. Штатные силовые транспортные мосты 8 через дифференциалы, связанные с карданной передачей, коробкой перемены передач, муфтой сцепления и приводным двигателем (на чертеже не показаны). В качестве приводного двигателя может быть использован регулируемый электропривод постоянного или переменного тока, а в качестве приводов тормозных механизмов могут быть использованы маломощные дискретные электромагнитные или гидравлические приводы (на чертеже не показаны).

Вибросейсмоисточник механический работает следующим образом. Запускаются приводные двигатели и через муфты сцепления, коробки перемены передач, устанавливаемые на низшие передачи, вращающие моменты передаются через главные передачи на дифференциалы 8, от которых начинают вращаться полуоси 14. Полуоси 14, жестко связанные с тормозными барабанами 9, вращают диски пневмоколес 15 с переменной регулируемой жесткостью, причем верхние и нижние пневмоколеса прижаты друг к другу и вращаются синхронно, но в разные стороны. Вибросейсмоисточник готов к работе. Для создания виброусилий специальной системой управления с заданной частотой поочередно включаются или выключаются верхние или нижние тормозные механизмы гидроцилиндрами 16. Момент от тормозных механизмов поочередно передается с помощью зубчатых колес 12 на зубчатые рейки 10, 11, причем верхние и нижние тормозные механизмы создают разнополярные усилия на излучающую плиту. Усилия создаются путем отталкивания от инертной массы 5. Чтобы избежать резонансных явлений на малых частотах колебаний, применяется способ 90° формирования усилий на каждом полупериоде колебаний.

Мощность вращательного двигателя передается в вибрационную мощность в соответствии с соотношением:

P_дв=M=FV;

где М – вращающий момент двигателя (нм);

– угловая частота (Р/сек);

F – создаваемое усилие на грунт (Н);

V – виброскорость инертной массы (м/с).

При постоянстве виброусилий они определяют амплитуду колебаний инертной массы в соответствии с соотношением

F=m²sint,

где – перемещение инертной массы (м);

m – масса инертной массы (кг);

– круговая частота (Р/сек).

Постоянство величины возбуждающей силы определяет жесткость шин пневмоколесной системы, которая, в свою очередь, определяется давлением воздуха в пневмоколесах.

В конструкции вибросейсмоисточника применяются штатные авто- или электротранспортные силовые механизмы, что упрощает конструкцию, а в силовом преобразовании энергии здесь исключено дросселирование жидкости под большим давлением, как это делается в прототипе, что повышает коэффициент полезного действия.

Вибросейсмоисточник выполняется с использованием серийно выпускаемых штатных авто- или электротранспортных силовых механизмов.

Так, например, для создания амплитуд усилий в 30 тс (тонносил) используются два моста автомобилей типа ВАЗ, суммарная мощность которых в 5-10 раз меньше, чем мощность приводных двигателей вибросейсмоисточников по схемам прототипа. Это имеет большое положительное значение при работах в северных условиях Сибири при бездорожье и больших удалениях от населенных пунктов, где испытывается острый дефицит ГСМ.

Формула изобретения

Вибросейсмоисточник механический, содержащий излучающую плиту, связанную с пригрузочной массой пружинами, корпус с установленной в его средней части инертной массой с пружинами, систему управления, отличающийся тем, что в вибросейсмоисточник введены по крайней мере два штатных силовых транспортных моста с тормозными механизмами, две зубчатые рейки, четыре зубчатых колеса, причем два штатных силовых транспортных моста вместе с их тормозными механизмами установлены друг на друга своими колесами с пневмошинами переменной жесткости, внутренние барабаны тормозных механизмов с одной стороны через подшипники связаны с полуосями силовых транспортных мостов, а с другой стороны через зубчатые колеса они связаны с зубчатыми рейками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника, инертная масса через эти же подшипники связана со всеми полуосями, которые, в свою очередь, подвижно установлены между направляющими стойками, жестко связанными с корпусом вибросейсмоисточника механического, верхние и нижние тормозные механизмы транспортных мостов имеют системы поочередного дискретного включения и выключения.

РИСУНКИ