Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Cơ cấu này đã được nói đến trong
http://www.meslab.org/mes/threads/20189-Dong-co-rung.html?p=117739#post117739
dưới tên Ly tâm cơ khí.
Chúng có mặt trong máy đầm rung, máy búa rung, mày sàng rung, máy nghiền rung, máy rung để phân loại vật liệu hạt, máy chuyển liệu, máy rung làm chặt khuôn đúc, máy rung toa xe chở vật liệu hạt, ...
Dưới đây xin giới thiệu một số kiểu.


Hình 1a: Vật màu xanh dao động dọc hai trụ trượt do các vật lệch tâm màu hồng quay. Cơ cấu này dùng cho máy đầm rung, máy búa rung.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/7wWUhWTBIw0

Hình 1b: Vật màu xanh mang khay dao động theo hai phương ngang và đứng do trục mang hai vật lệch tâm màu cam quay. Góc A giữa hai vật lệch tâm là 0 độ. Đường màu xanh lá (bên trái) là quỹ đạo của một điểm trên khay trong khi rung. Nó gần như một elip. Khay rung làm vật liệu (màu đỏ) đi sang phải.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/qPrDl5NYk_I
Nếu góc A = 180 độ thì không có dao động.

Hình 1c: Vật màu xanh dao động theo hai phương ngang và đứng do hai trục mang các vật lệch tâm màu cam quay (mỗi trục hai vật).
Đặc tính dao động phụ thuộc:
- Chiều quay và vận tốc quay.
- Góc A giữa hai khối lượng lệch tâm trên mỗi trục.
- Góc B giữa hai vật lệch tâm cùng phía thuộc hai trục (tính trước khi quay).
Có thể thay đổi 3 thông số trên để chỉ có dao động ngang hoặc đứng.
Cụ thể trường hợp này chỉ có dao động ngang, khi hai trục quay ngược chiều, A = 90 độ, B = 90 độ.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/7zFYThhjm3s

Hình 1d: Như cơ cầu hình 1c, vật màu xanh mang khay dao động theo hai phương ngang và đứng khi hai trục quay ngược chiều, A = 90 độ, B = 180 độ.
Đường màu xanh lá (bên trái) là quỹ đạo của một điểm trên khay trong khi rung. Nó gần như đoạn thẳng xiên. Khay rung làm vật liệu (màu đỏ) đi sang phải.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/dHlVU5Uprzw

► Ngoài ra còn có kiểu 3 trục song song mang vật lệch tâm quay, tạo quy luật dao động rất đa dạng.


Hình 2a: Vật màu xanh dao động lắc trong mặt phẳng đứng do các vật lệch tâm màu vàng quay và trọng lực.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/6ucruMiqzbY

Hình 2b: Vật màu xanh quay gián đoạn trong mặt phẳng ngang khi các vật lệch tâm màu cam quay. Vị trí ban đầu (trước lúc quay) có ảnh hưởng đến chiều quay. Đây là một hiện tượng lạ xẩy ra khi mô phỏng. Cần được kiểm chứng trong thực tế.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/uZVF7w9jwLk

Hình 2c: Vật màu xanh dao động lắc trong mặt phẳng ngang do hai trục mang các vật lệch tâm màu vàng quay cùng chiều và hệ lò xo (gây xoắn). Trọng lực không có ảnh hưởng đến dao động này.
Không có dao động nếu hai trục quay ngược chiều hoặc góc giữa hai vật lệch tâm trên cùng một trục là 180 độ (góc trên hình là 0 độ)
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/8r3M03JvvEg


Hình 3a: Vật màu xanh dao động lắc không gian quanh hai trục vuông góc chéo nhau do các vật lệch tâm màu vàng quay và trọng lực. Đường màu xanh lá là quỹ đạo của một điểm trên vật màu xanh.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/zj9yAVBzRWw

Hình 3b: Vật màu xanh dao động lắc không gian quanh tâm khớp cầu do các vật lệch tâm màu vàng quay và trọng lực. Đường màu xanh lá là quỹ đạo của một điểm trên vật màu xanh. Đường này nằm trong mặt cầu trùng tâm khớp cầu.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/Nksp0f3O_uI

Hình 3c: Khung màu xanh mang 4 bánh răng nón ăn khớp với nhau. Mỗi bánh răng nón mang một vật lệch tâm với vị trí tương quan giữa chúng như trên hình. Khi hệ bánh răng nón quay, lực ly tâm làm khung màu xanh dao động lắc quanh trục đứng và dao động dọc trục này (có hoặc không có ảnh hưởng của trọng lực), có thể gọi là dao động xoắn vít.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/0GuQCGycMDA

Nếu vị trí tương quan giữa các vật lệch tâm như hình 3d thì khung màu xanh quay gián đoạn quanh trục đứng và dao động dọc trục này. Đường màu xanh lá là quỹ đạo của một điểm trên vật màu xanh. Đây là một hiện tượng lạ xẩy ra khi mô phỏng. Cần được kiểm chứng trong thực tế.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/CkdOZcf7v_8

Nếu vị trí tương quan giữa các vật lệch tâm như hình 3e thì khung màu xanh chỉ có chuyển động là dao động dọc trục đứng.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/8p66DsDp554

► Dao động do lực ly tâm là một quá trình động lực học, phụ thuộc rất nhiều yếu tố:

1. Vật lệch tâm: khối lượng, vận tốc, độ lệch tâm, vị trí giữa các vật lệch tâm.
2. Vật dao động: khối lượng, ma sát.
3. Thông số của lò xo: độ cứng, độ hấp thụ dao động, …

Bởi vậy kết quả mô phỏng có thể không sát thực tế. Các mô phỏng trên chỉ nhằm mục đích giới thiệu một số kiểu cơ cấu rung có lực kích thích là lực ly tâm do vật lệch tâm quay.

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Xin thêm 3 cơ cấu sau:



Hình 1a: Máy sàng rung. Trục màu xanh lá có vật lệch tâm dài, quay liên tục tạo rung. Sàng hình nón lắp đồng trục với trục tạo rung cũng được truyền động quay. Khớp Cacđan kép được dùng cho hai truyền động này (không thể hiện). Xem mô phỏng:
http://youtu.be/JGF-8mG0OG0

Hình 1b: Máy sàng rung. Động cơ mang vật lệch tâm lắp trực tiếp lên sàng. Sàng được đỡ băng các lò xo lá. Xem mô phỏng:
http://youtu.be/KdycXXdN3M0

Hình 1c: Máy đầm rung. Động cơ mang vật lệch tâm lắp lên đòn lắc thẳng đứng. Thành phần dao động theo phương ngang được đỡ bởi hai lò xo và truyền vào tay cầm của người đầm. Tác dụng đầm nhờ vào thành phần dao động thẳng đứng. Xem mô phỏng:
http://youtu.be/bX8TEvxAICo

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Mời các bạn xem 7 video về thiết bị tải rung dùng vật quay lệch tâm (máy thật, không phải mô phỏng):
http://www.youtube.com/user/Vibroflow

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Autodesk Inventor 2008

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Tôi chỉ mô phỏng các cơ cấu chung, không thiết kế máy cụ thể nên ít đụng đến tính toán.
Bạn chịu khó tìm trên Internet vậy.

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm



Xin bổ sung một ứng dụng của cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm: đầm dùi để đầm bê tông. Nó thuộc loại đầm trong, tạo rung từ bên trong khối bê tông để làm chặt.
Cấu tạo của đầm rất đơn giản (hình bên trái): trục có vật lệch tâm 3 quay trên hai ổ bi 4. Trục được nối trực tiếp với động cơ lắp ở cán đầm (hình dưới, bên trái) hoặc nối với động cơ đặt cố định thông qua trục mềm.
Xem mô phỏng:
http://youtu.be/9dTloL9WLl8

Ðề: Cơ cấu tạo rung bằng vật quay lệch tâm

Lực rung là lực ly tâm P do bánh lệch tâm sinh ra khi quay.

P = m.ω.ω.R (niu-tơn)
Trong đó
m là khối lượng lệch tâm (kg)
ω là vận tốc góc (radian/giây)
R là khoảng cách từ khối tâm của bánh lệch tâm đến trục quay (mét)

Lực này vuông góc với trục quay, hướng ra ngoài và luôn đổi hướng.