Створення резонансних вібраційних машин з аероінерційним збуренням

Abstract

У дисертаційній роботі обґрунтовано переваги створення резонансного вібраційного технологічного обладнання на базі найбільш поширеного інерційного привода. Віброзбуджувачі, що приводиться в рух потоками стисненого повітря: аероінерційні, до яких віднесено кулькові відцентрові, турбінного типу (ті, в яких усунений взаємовплив механізму приведення системи в рух на джерело його живлення), вибрано базовими при створенні резонансних вібраційних машин. Як найбільш доцільними структурами для їх синтезу взято тримасові. Наведено аналітичні залежності для встановлення їх конструктивно-силових параметрів, що забезпечують чітке “самофіксування” коливальною системою обертів незрівноваженої маси віброзбуджувача в стійкій дорезонансній зоні відносно першого власного резонансного піка. Проаналізовано математичну модель, що відтворює процес “зависання” обертів незрівноваженої маси віброзбуджувача на заданій дорезонансній частоті вимушених коливань, що є вимушеною і робочою для всієї системи. Зняті часові та спектральні характеристики амплітуд коливань мас практично повністю узгоджуються з теоретичними залежностями. In dissertation work the advantages of resonance vibratory technological equipment creation on the base of the most widespread inertia drive are grounded. Vibroexciters which are brought in motion by the streams of compressed air: aeroinertia which the ballshaped centrifugal are attributed to, turbine type (those in which interplay of bringing the system in motion mechanism on the source of it's feed is removed), are chosen as the basic at creation of resonance vibratory machines. As the most expedient structures for their synthesis three-masses structures are taken. The analytical dependences for establishment of structurally power parameters which provide the clear “self-jigging” of vibroexciter unstable mass turns by the oscillating system in a stable near resonance area in relation to the first own resonance peak are produced. It's mathematical models, which reproduce the effect of “hanging up” of vibroexciter unstable mass turns on the set near resonance frequency of the forced vibrations which are forced and workings for all of the system, are analysed. Time and spectral descriptions of amplitudes of vibrations of the masses are taken off practically fully accord with theoretical dependences. Цель работы заключается в разработке эффективного подхода к созданию резонансных вибромашин с инерционным приводом, в которых устранено влияние движения дебаланса на источник его питания, что позволит перейти на новые принципы построения вибрационного технологического оборудования данного типа, упростив реализацию и расширив возможности его работы. Методика исследований: формирование аналитических зависимостей для определения конструктивно-силовых параметров колебательной системы; описание и исследование динамических моделей вибрационных машин; анализ спектральных характеристик и часовых диаграмм движения масс в переходных и установившихся режимах. Результаты. Обоснованы преимущества создания резонансного вибрационного технологического оборудования на базе наиболее распространенного инерционного привода. Аэроинерционные вибровозбудители, к которым отнесены шариковые центробежные и турбинного типа, что приводятся в движение потоками сжатого воздуха и в которых устранено взаимовлияние механизма приведения системы в движение на источник его питания, выбраны базовыми при создании резонансных вибрационных машин. Как наиболее целесообразные структуры для их синтеза вибромашин взяты трехмассные. Приведены аналитические зависимости для установления их конструктивно-силовых параметров, которые обеспечивают четкое “самофиксирование” колебательной системой оборотов неуравновешенной массы вибровозбудителя в стойкой дорезонансной зоне относительно первого собственного резонансного пика. Проанализированы их математические модели, которые воспроизводят процесс “зависания” оборотов неуравновешенной массы вибровозбудителя на заданной дорезонансной частоте вынужденных колебаний, что является вынужденной и рабочей для всей системы. Сняты часовые и спектральные характеристики амплитуд колебаний масс практически полностью согласовываются с теоретическими зависимостями. Научная ценность заключается в развитии методологии создания вибрационных машин с инерционным приводом, где впервые для обеспечения их резонансных режимов работы применен в полезных целях эффект Зоммерфельда. Практическая ценность заключается в разработке эффективных концепций построения и инженерных методик расчета вибрационного технологического оборудования с инерционным приводом разнообразного технологического назначения, в которых технически просто формируются и эффективно используются колебательной системой энергосберегающие резонансные режимы работы. Преимущества предложенных вибромашин: простота схемы возбуждения; “самофиксирование” системой частоты вынужденных колебаний; самоналаживание системы при изменении массы технологической загрузки; наличие автоматически приобретенной защиты привода от перегрузки в условиях использования резонансных режимов работы.