Механическая эксцентриковая вибрационная решетка: 1 — решетка; 2 — электродвигатель; 3 — вал; 4 — подшипники; 5 и 6 — эксцентрики.
Вибрационная техника
Вибрацио'нная те'хника, совокупность методов и средств возбуждения механических. колебаний (вибрации) в диапазоне частот порядка от 10 мгц до 10 кгц , а также способы управления вибрацией, измерения и контроля её, борьбы с вредной вибрацией. К средствам В. т. относятся: вибрационные машины , вибрационные стенды , приборы, аппараты, устройства с преднамеренным возбуждением вибрации для выполнения полезных функций (например, при уплотнении грунта и бетонной смеси, при испытаниях); аппаратура для управления вибрацией и измерения её; средства антивибрационной техники, т. е. устройства для предотвращения, подавления, гашения и изоляции вредной вибрации (см. Виброизоляция ).
В В. т. используются следующие эффекты, возникающие при вибрировании: создание одностороннего направленного движения штучных изделий и насыпных грузов, ударно-вибрационное внедрение и извлечение труб, шпунта и свай, перекачка жидкостей; поддержание циркуляционного движения обрабатываемого материала или частые соударения твёрдых элементов вибрируемой среды (вибрационная обработка, помол, перемешивание); множественное возобновление и нарушение контактов между частицами вибрируемой среды (тепло- и массообменные процессы — нагрев, сушка, охлаждение); создание интенсивных перемещений твёрдых частиц или частиц эмульсии относительно жидкой вибрируемой среды (экстракция, растворение, выщелачивание, окрашивание); удары, передаваемые рабочим органом на вибрируемую среду (ударно-вибрационное дробление, трамбование, очистка поверхности фильтров); снижение сопротивления среды действию малых постоянных сил за счёт вызванного вибрацией проскальзывания частиц среды или её слоев (уплотнение, заполнение тары, резание грунта и т.д.).
Наиболее распространёнными видами вибрационного привода рабочих органов средств В. т. являются центробежный, возбуждающий колебания до 500 гц , электромагнитный (50—100 гц ), поршневой (5—80 гц ), кривошипно-шатунный (1—20 гц ). Измерением параметров вибраций (перемещений, скоростей и ускорений, частот, фаз, амплитуд) занимается виброметрия, к средствам которой относятся виброметры и акселерометры . Различают 2 метода измерения вибрационных перемещений, скоростей и ускорений: измерение величин относительно не зависимой от колеблющегося тела системы отсчёта; измерение деформации упругого звена с помощью инерционного элемента, связанного с колеблющимся телом. Современная виброизмерительная аппаратура состоит из датчиков, преобразователей, анализаторов, показывающих и регистрирующих приборов, сигнализирующих устройств. Для обеспечения точности измерений виброизмерительная аппаратура подвергается калибровке.
Одной из задач В. т. является защита людей, приборов, машин, сооружений от действия вредной вибрации. Помимо обычной пассивной виброизоляции, не требующей дополнительных источников энергии, применяют статическую и динамическую балансировку , подбор инерционных и упругих параметров, исключающих работу в зонах резонансов, введение демпфирующих элементов при невозможности работы вдали от области резонанса, динамическое гашение вибрации путём присоединения специально настроенных вибрационных (масса на пружине, маятник) или ударно-вибрационных (шарики, ударяющиеся о стенки) устройств, установку гироскопов для гашения угловых колебаний; средства активной виброизоляции (автоматическое подавление колебаний). Динамическое управление вибрацией может преследовать цели гашения, усиления или стабилизации колебаний. Динамическое усиление колебаний осуществляется настройкой системы на резонансный режим. При некоторых настройках в двух- и многомассных системах возможно осуществление динамической стабилизации амплитуды вынужденных колебаний, которая становится почти не зависящей от изменения вибрируемых масс или жёсткости некоторых элементов.
Лит.: Иориш Ю. И., Виброметрия, 2 изд., М., 1963; Вибрационная техника, М., 1966: Быховский И. И., Основы теории вибрационной техники, М., 1969.
И. И. Быховский, Б. Г. Гольдштейн.
Вибрационное бурение
Вибрацио'нное буре'ние, способ бурения с применением вибратора , вызывающего колебания бурового инструмента. В. б. на глубине. 20—30 м в мягких породах осуществляют без вращения инструмента (вибратор прикрепляется к верхнему концу бурильных труб ); В. б. твёрдых пород, а также В. б. на глубине свыше 30 м ведётся с одновременным вращением инструмента (вибратор устанавливают непосредственно над буровым снарядом, долотом ). В первом случае используют преимущественно электромеханические вибраторы направленного действия, во втором — гидравлические (прямого, обратного или двойного действия), приводимые в действие потоком промывочной жидкости. Для защиты бурильных труб от вредного воздействия вибраций при глубоком бурении применяют амортизаторы, устанавливаемые над вибратором. В. б. неглубоких скважин позволяет в 1,5—2 раза увеличить производительность (по сравнению с ударно-вращательным бурением); В. б. глубоких скважин (особенно в твёрдых породах) увеличивает срок службы долот, не снижая др. показателей бурения. Основной проблемой дальнейшего развития В. б. является создание надёжных вибраторов. В. б. применяют в геологоразведочных изысканиях, при устройстве опор глубокого заложения, для бурения на нефть и газ. В. б. предложено и разработано в СССР (1948).
Лит.: Баркан Д. Д., Виброметод в строительстве, М., 1959; Вибрационное и ударно-вращательное бурение, М., 1961; Ребрик Б. М., Вибротехника в бурении, 2 изд., М., 1966.
Д. Д. Баркан.
Вибрационное резание
Вибрацио'нное ре'зание, способ обработки металла резанием, характеризующийся тем, что инструменту наряду с основным движением сообщается дополнительное колебательное движение относительно обрабатываемой заготовки. В. р. применяют для дробления стружки, для обработки труднообрабатываемых материалов (нержавеющих и жаропрочных сталей и др.), при резании материалов на вибрационных пилах и ножницах.
Для дробления стружки используют низкочастотные вибраторы с механическим, пневматическим или гидравлическим приводом (частота вынужденных колебаний не более 50 гц ). При постоянных условиях обработки с небольшими усилиями резания для получения вибраций могут быть также использованы автоколебания, вызываемые самим процессом резания. Для В. р. труднообрабатываемых материалов применяют магнитострикционные, магнитомеханические, пьезоэлектрические, электродинамические, электрогидравлические и гидравлические вибраторы с частотой задаваемых колебаний свыше 100 гц . Силовой кинематической связью между суппортом и вибратором служит столб рабочей жидкости. Это повышает долговечность высокочастотного вибратора, так как исключает подшипники, шарниры и др. детали, которые обычно быстро изнашиваются. Такие вибросуппорты имеют небольшие габариты, но создают значительные полезные усилия, т. е. обладают высокой удельной мощностью. Высокочастотные вибраторы в зависимости от кинематической схемы обработки и особенностей процесса резания могут быть однокомпонентные (вибрации в одном направлении), двухкомпонентные (вибрации в плоскости) и трёхкомпонентные (пространственные вибрации).
При В. р. с дроблением стружки наложение колебаний осуществляют в осевом направлении (в направлении подачи); эффективное и надёжное действие достигается при обработке поверхности по 5—6-му классам чистоты при заданной точности обработки и стойкости инструмента. Основные особенности В. р. с осевыми колебаниями: большое изменение толщины среза за один цикл колебания инструмента, большое изменение угла резания при незначительном изменении скоростей резания.
При В. р. наложение колебаний с целью улучшения обрабатываемости осуществляют в тангенциальном направлении по окружной составляющей скорости резания. Использование тангенциальных вибраций сопровождается периодическим возрастанием окружной скорости с переменным воздействием на срезаемый слой при практически неизменных сечениях среза, подаче и глубине резания.
В. р., применяемое при работе вибрационных пил и ножниц, даёт хорошее качество кромок и значительно повышает производительность.
Кинематическая схема с колебательными движениями в радиальном направлении при В. р. не применяется, так как при этом резко снижается класс чистоты обработанной поверхности.
