Промышленные вибраторы: виды, устройство, принцип работы и выбор

Промышленные вибраторы создают управляемые механические колебания и передают их оборудованию, форме или обрабатываемому материалу. Вибрация помогает уплотнять бетон, перемещать сыпучие материалы, очищать стенки бункеров, просеивать сырье и предотвращать образование заторов, выгружать сыпучие материалы из различный емкостей, таких как ж/д вагоны, кузова самосвалов, бочек илососов,  погружать и извлекать металлические трубы, металлокаркасы и для многих других технологических процессов. Однако для каждой задачи требуются свои частота колебаний, амплитуда и вынуждающая сила. Чтобы правильно подобрать промышленный вибратор, недостаточно сравнить мощность электродвигателей. Необходимо учитывать конструкцию оборудования, массу колеблющейся части, свойства материала, режим работы и способ монтажа вибромотора.

Что такое промышленный вибратор

Промышленный вибратор — это привод, преобразующий электрическую, пневматическую или механическую энергию в колебательное движение. В отличие от обычного электродвигателя, электровибратор оснащается дебалансами: при вращении они создают центробежную силу, которая передается корпусу и далее рабочей конструкции. Такое оборудование устанавливают на вибростолы, грохоты, питатели, бункеры, силосы, формы для ЖБИ и технологические емкости. Отдельную группу составляют глубинные вибраторы, рабочая часть которых погружается непосредственно в бетонную смесь.

Виды промышленных вибраторов

Классифицировать промышленные вибраторы можно по способу установки, типу привода и характеру создаваемых колебаний.

Площадочные электровибраторы

Площадочный вибратор закрепляется снаружи на монтажной плите, корпусе машины или металлической раме. Вращение дебалансов создает круговые колебания, которые передаются всей конструкции. Такие вибромоторы применяют на вибростолах, виброгалтовках, виброситах, формах для производства ЖБИ, кассетных установках, грохотах, транспортерах, вибропитателях, виброплитах, виброрейках,  бункерах и силосах. Преимущество электровибратора — стабильная вынуждающая сила и возможность продолжительной работы. Модели различаются мощностью,  числом полюсов - оборотами в минуту, напряжением питания, вынуждающей силой, габаритами и весом,  способом крепления и допустимым режимом эксплуатации.

Глубинные вибраторы

Глубинный вибратор воздействует на материал локально. Его рабочий орган — вибробулава (вибронаконечник) — погружается в бетон, где разрушает воздушные полости, выгоняет пузырьки воздуха, убирает поры и раковины из смеси, и улучшает текучесть и распределение смеси. Результатом становится равномерное виброуплотнение и повышение прочности готовой конструкции. Площадочный и глубинный вибратор нельзя считать взаимозаменяемыми. Первый передает колебания через форму или оборудование, второй работает непосредственно внутри бетонной смеси. Но они могут применяться и одновременно, например при заливке бетона в опалубку, где расстояние между стенками больше 600мм, на стенки опалубки устанавливают площадочные вибраторы на специальном креплении к опалубке и одновременно прорабатывают смесь глубинным вибратором.

Пневматические вибраторы

Пневмовибратор приводится в действие сжатым воздухом. Колебания могут создавать шариковый, роликовый, турбинный или поршневой механизм. Такое решение часто выбирают для запыленных, влажных и специальных производственных зон, где применение стандартного электродвигателя затруднено. Выбирая, пневматический или электрический вибратор установить на оборудование, учитывают наличие компрессорной линии, расход воздуха, систему подготовки и очистки воздуха, необходимую частоту колебаний и требования к безопасности объекта.

Специальные исполнения

Для мобильных установок, автомобильного транспорта (коммунальная техника - пескоразбрасыватели, самосвалы, тонары, илососы, штукатурные станции) ,  применяют площадочные вибраторы постоянного тока на 12В или 24В, работающие от аккумулятора. Для отдельных производств выпускаются высокочастотные и взрывозащищенные модели. При выборе необходимо проверять не только напряжение, но и степень защиты IP, температурный диапазон и соответствие исполнения рабочей зоне.

Устройство промышленного электровибратора

Основу электромеханического вибратора составляет асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. На обоих концах его вала установлены регулируемые дебалансы, закрытые защитными крышками. В конструкцию также входят корпус (станина), статор, ротор, подшипниковый узел, клеммная коробка и монтажные лапы либо фланец. Дебаланс представляет собой смещенную относительно оси вращения массу. Произведение этой массы на расстояние до оси называется статическим моментом. Изменяя взаимное положение дебалансов, можно регулировать от минимума до максимума, вынуждающую силу промышленного вибратора без замены двигателя. Особая нагрузка приходится на подшипниковый узел: он одновременно воспринимает вращение вала и циклическое воздействие центробежной силы. Поэтому качество литья корпуса, обмоток двигателя,  подшипников, подшипниковых щитов,  смазки и надежности крепления, непосредственно влияют на ресурс вибромотора.

Как работает промышленный вибратор

Когда вал электродвигателя начинает вращаться, дебалансы создают периодически изменяющуюся центробежную силу. Она передается корпусу вибратора, монтажной плите и рабочему оборудованию. Так возникает колебательное движение заданной частоты.

В упрощенном виде вынуждающая сила зависит от статического момента дебалансов и квадрата угловой скорости. Это означает, что увеличение оборотов значительно сильнее влияет на воздействие, чем пропорциональное увеличение массы дебаланса. Именно поэтому промышленный вибратор нельзя подбирать только по мощности в киловаттах.

Частота и амплитуда колебаний

Частота колебаний определяется скоростью вращения и числом полюсов двигателя. При частоте сети 50 Гц двухполюсные модели имеют синхронную скорость около 3000 об/мин, четырехполюсные — 1500 об/мин, шестиполюсные — 1000 об/мин, восьмиполюсные - 750об/мин, десятиполюсные - 600об/мин. Высокая частота обычно сочетается с меньшей амплитудой и подходит для подвижных смесей и относительно легких конструкций. Низкая частота позволяет получить более выраженные перемещения тяжелой системы. Окончательный режим выбирают по массе оборудования, жесткости конструкции и свойствам материала и его нагрузке на оборудование. Для плавной настройки может применяться частотный преобразователь.

Круговые и направленные колебания

Один площадочный вибратор обычно создает круговые колебания. Если два одинаковых вибромотора установить симметрично и заставить вращаться навстречу друг другу, боковые составляющие силы взаимно компенсируются. В результате формируются направленные колебания, необходимые для вибросит, грохотов, питателей, вибростолов и вибротранспортеров.  Также круговые колебания можно получить путем установки вибратора на специальную маятниковую подставку, которая круговые колебания преобразует в направленные (но такая маятниковая подставка существует только для одного вида вибраторов с установочными размерами 100*145мм (ИВ-99Б, ИВ-99Н, ИВ-99Е, ИВ-05-50,ИВ-05-50Е, КМ 99 PRO).

Где применяются промышленные вибраторы

Вибратор для сыпучих материалов устанавливают на стенку конусной части  бункера или силоса, чтобы устранить сводообразование, зависание и налипание продукта при его выгрузке. Важно, чтобы воздействие помогало материалу двигаться, а не уплотняло его возле выпускного отверстия. На вибростолах, виброплощадках, кассетных установках и формах промышленные (площадочные, внешние) вибраторы обеспечивают уплотнение бетонных смесей. На грохотах и виброситах они разделяют материал по фракциям, а на питателях и транспортерах поддерживают равномерное перемещение сырья, на кузовах самосвалов, тонаров, бочках илососов - помогают выгрузить продукт.  Глубинные модели применяют при бетонировании фундаментов, колонн, стен и массивных конструкций.

Как выбрать промышленный вибратор

Подбор начинают не с мощности двигателя, а с технологической задачи. Необходимо определить:

• назначение вибрации: перемещение, выгрузка, просеивание или виброуплотнение;
• массу и жесткость колеблющейся конструкции;
• требуемую вынуждающую силу, частоту и амплитуду колебаний;
• доступное питание: переменный ток 220В, 380В, 660В, постоянный ток 12В, 24В или сжатый воздух;
• продолжительность включения и необходимость режима работы S1 - режим работы продолжительный.
• степень защиты IP, температуру, запыленность и требования к взрывозащите;
• место установки и жесткость монтажной плиты.

Избыточная вынуждающая сила не повышает эффективность автоматически. Она может вызвать разрушение сварных швов, ослабление крепежа, резонанс или ускоренный износ оборудования. Недостаточное воздействие, напротив, не устранит зависание материала, небходимое разделение на фракции, производительность  и не обеспечит требуемое уплотнение.

Монтаж и обслуживание промышленного вибратора

Монтаж площадочного вибратора выполняют на жесткое, ровное и усиленное основание (необходимая толщина монтажной плиты указана в руководстве по эксплуатации). Тонкая стенка бункера без монтажной плиты деформируется, поглощает часть колебаний и может растрескаться. В общем и целом монтажная плита с меньшей толщиной, чем указывает производитель, несет только негативные последствия, такие как, недостаточная передача вибрации на оборудование, снижение производительности, деформация самой монтажной плиты (металл гнется “дышит” от вибрации) из-за чего растут токи, вибратор перегревается, лак обмоток двигателя плавится и вибратор выходит из строя.  Болтовые соединения затягивают с рекомендованным моментом и регулярно проверяют во время эксплуатации. Дебалансы с обеих сторон вала регулируют симметрично. Перед запуском проверяют схему подключения, направление вращения, ток двигателя и надежность заземления. Эксплуатация со снятыми защитными крышками недопустима. Обслуживание промышленного вибратора включает осмотр крепежа и кабеля, контроль температуры, состояния подшипников и уровня шума. Рост тока, перегрев или изменение характера вибрации обычно указывают на ослабление крепления, перегрузку, повреждение подшипникового узла либо неправильную настройку дебалансов.

Главное о промышленных вибраторах

Промышленные вибраторы различаются приводом, конструкцией, частотой и способом передачи колебаний. Площадочный электровибратор воздействует через корпус оборудования, глубинный — непосредственно на бетон, пневмовибратор работает от сжатого воздуха, а механический вибратор от внешнего двигателя. Эффективность оборудования определяют не только мощность, но прежде всего вынуждающая сила, статический момент, частота, амплитуда и правильный монтаж. Если эти параметры согласованы с массой конструкции и свойствами материала, вибромотор обеспечивает стабильный технологический результат и длительную работу без преждевременного износа.