Наукові основи створення енергоощадних міжрезонансних вібраційних машин

Abstract

У дисертаційній роботі розв’язана актуальна проблема машинобудування, яка полягає у розробленні нової методології створення вібромашин зі зниженою споживаною потужністю привода. Для цього, зосередивши дослідження на синтезі інерційно-жорсткістних параметрів міжрезонансних вібраційних машин з електромагнітним приводом як найбільш досконалих з технічної точки зору та перспективних для сучасного енергомісткого виробництва, розроблено теоретичні та прикладні основи створення високоефективних вібромашин даного типу, здатних якісно оновити виробництво. Основою для синтезу енергоощадного віброобладнання є розроблений метод розрахунку інерційно-жорсткістних параметрів, який реалізує якісно новий перерозподіл параметрів, внаслідок якого механічна коливальна система здатна накопичувати значно вищий динамічний потенціал, що проявляється через підвищені коефіцієнти динамічності. Поширено запропоновані принципи розрахунку та конструювання на найбільш розповсюджені в промисловості вібраційні машини з інерційним приводом. The issue of the day of engineer, which consists in development of new methodology of creation of vibromachines with the decline of energy intensity, is untied in dissertation work. For this purpose, concentrating research on the synthesis of inertial and rigid parameters of interresonance vibratory machines with an electromagnetic vibroexciter as most perfect from the technical point of view and perspective for a modern power-intensive production, theoretical and applied bases of creation of high-efficiency vibroma-chines of this type, capable high-quality to renew a production are developed. Basis for synthesis of energy-efficient vibroequipment is the developed method of calculation of inertial and rigid parameters, which will realize a new redistribution of parameters, as a result of which the mechanical oscillating system is able to accumulate considerably higher dynamic potential which shows up through the enhanceable сoefficients of dynamic, high-quality. The offered principles of calculation and constructing are widespread on the most widespread in industry vibratory machines with inertia vibroexciter. В диссертационной работе развязана актуальная проблема машиностроения, которая заключается в разрабатывании новой методологии создания вибромашин со сниженной потребляемой мощностью привода. Для этого, сосредоточив исследование на синтезе инерционно-жосткостных параметров межрезонансных вибрационных машин с электромагнитным приводом как наиболее совершенных с технической точки зрения и перспективных для современного энергоемкого производства, разработаны теоретические и прикладные основы создания высокоэффективных вибромашин данного типа, способных качественно обновить производство. Основой для создания энергосберегающего виброоборудования является разработанный метод расчета инерционно-жосткостных параметров, который реализует качественно новое перераспределение параметров, в результате которого механическая колебательная система (МКС) способна накапливать значительно высший динамический потенциал, который проявляется через повышенные коэффициенты динамичности. Распространены предложенные принципы расчета и конструирования на наиболее использованные в промышленности вибрационные машины с инерционным приводом. Во вступлении обоснованно актуальность темы диссертации, сформулирована цель и задачи исследований, очерчено научную новизну и практическое значение полученных результатов. Обоснованно целесообразность дальнейших исследований в области вибрационных машин с электромагнитным приводом. В первом разделе проводится общий анализ МКС вибрационных машин с электромагнитным приводом с целью выбора самой перспективной структурной схемы как основы для последующего научного исследования в отрасли создания высокоэффективного (энергосберегающего) вибрационного оборудования. Обосновывается, что передовыми за техническими параметрами есть трехмассовые межрезонансных МКС вибрационных машин, а потому исследование само такого типа оборудования является самым целесообразным. Во втором разделе выкладывается метод расчета трехмассовых межрезонансных МКС вибрационных машин с электромагнитным приводом. В соответствии с ним выводятся аналитические зависимости для инерционных параметров масс и значений жесткостей упругих систем, которые дают возможность синтезировать МКС с минимально возможным воздушным промежутком в электромагнитных вибровозбудителях и значительно высшими (дополнительными) усилениями амплитуд колебаний по сравнению с существующими конструкциями. В третьем разделе обосновывается высокая эффективность межрезонансных МКС вибрационных машин, которые создаются с использованием разработанного метода расчета параметров системы. Указываются количественные преимущества предложенных МКС по техническим показателям сравнительно с традиционными. Предложен ряд аналитических зависимостей, которые дают возможность еще на проектном уровне заложить необходимую эффективность (энергосберегаемость) для МКС вибрационной машины через введенный коэффициент дополнительных усилений колебаний в системе (на практике экспериментально подтверждено до 10 раз, теоретически – до 50 раз). Четвертый раздел посвящен расчету наиболее ответственных узлов вибрационных машин–резонансных упругих систем. Обосновывается обобщенная модель комбинированной упругой системы в виде центрального цилиндрового и гиперболоидного торсионов как такая, которая охватывает самые распространенные случаи для обеспечения простого движения масс. Предоставляются формулы-шаблоны расчета на жесткость и прочность упругих систем. Предложена методика учета инерционный и диссипативных свойств частицы среды загрузки, которая условно присоединяется к рабочему органу, предотвращает вхождение вибрационных машин в неустойчивую резонансную зону, обеспечивая стабильные межрезонансные режимы работы МКС. В пятом разделе экспериментально подтверждены изложенные теоретические положения за ключевыми направлениями: существование синфазного движения двух смежных масс, которые находятся в силовом возмущении; обеспечение эффекта “нулевой жесткости”. На конкретных примерах экспериментальных образцов и промышленного вибрационного оборудования рассмотрены особенности расчета установок с использованием предложенного метода расчета параметров. В шестом разделе экспериментально подтверждено наличие дополнительных динамических усилений колебаний в высокоэффективных межрезонансных МКС, созданных на основе предложенного метода расчета параметров. Приведены структурные схемы последовательности подбора параметров вибрационных машин с электромагнитным приводом. Распространен метод расчета трех-массовых систем для создания широкого класса энергосберегающих межрезонансных вибрационных машин с инерционным приводом, а также для модернизации существующего оборудования, путем его перевода в высокоэффективные конструкции. формированы выводы за результатами диссертационной работы.