Динамічна синхронізація дебалансних збудників коливань у вібраційних машинах з плоским рухом робочого органа

No Thumbnail Available

Date

2012

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Publisher

Національний університет "Львівська політехніка"

Abstract

Дисертація присвячена питанням розширення практичного використання явища самосинхронізації дебалансних збудників у вібраційних машинах з плоским рухом робочого органа. Виконано аналітичні дослідження самосинхронізації довільного числа «майже однакових» дебалансних віброзбудників, що розміщені на тримкому тілі з одним «поступальним» ступенем вільності; а також досліджено двократну самосинхронізацію трьох дебалансних віброзбудників, встановлених на пружно-підвішеному тримкому тілі, яке може здійснювати малі плоскі коливання. Отримані достатні умови існування і стійкості синхронних рухів довільного числа дебалансних віброзбудників; умови існування та стійкості кратно-синхронних обертань трьох віброзбудників з урахуванням жорсткості пружної підвіски. Проведено чисельне моделювання явища самосинхронізації дебалансних віброзбудників з урахуванням динамічної моделі асинхронного електродвигуна. Розглянуто питання дослідження ефективності застосування перетворювачів частоти для розширення можливості практичного використання явища кратної самосинхронізації у вібраційних машинах; питання удосконалення існуючих пристроїв для підсилення ефекту кратної самосинхронізації. Крім цього надано практичні рекомендації, які спрямовані на підвищення стабільності кратно-синхронного режиму обертання дебалансних віброзбудників. Експериментально перевірено основні теоретичні результати дисертаційної роботи. На виготовленій вібраційній установці показано можливість практичного використання ефекту кратної самосинхронізації дебалансних збудників. Диссертация посвящена вопросам расширения практического использования явления самосинхронизации дебалансных вибровозбудителей в вибрационных машинах с плоским движением рабочего органа. С помощью метода прямого разделения движений и интегрального критерия устойчивости выполнены теоретические исследования самосинхронизации произвольного числа «почти одинаковых» дебалансных вибровозбудителей; получены достаточные условия существования и устойчивости синхронных движений; более точные выражения для вибрационных моментов и дифференциальные уравнения медленных процессов установления синхронных движений. Показано что при вычислении потенциальных функций нужно учитывать высшие, чем в существующих методиках приближения; установлено, что при решении рассматриваемых задач достаточно первого приближения. Решена практически важная задача о двократной самосинхронизации трех дебалансных вибровозбудителей симметрично расположенных на плоско колеблющемся несущем твердом теле с учетом жесткости его подвески. Для повышения стабильности кратно-синхронных вращений роторов вибровозбудителей наряду с традиционными мероприятиями, направленными на увеличение вибрационных моментов рекомендуется: мошность электродвигателя, который вращается с двойной частотой, выбирать в два-три раза меньше чем электродвигателей, которые движутся с основной частотой; с помощью частотного регулирования скорости асинхронных электродвигателей устанавливать их частоты строго кратными. Проведено чисельное моделирование явления самосинхронизации дебалансных вибровозбудителей с учетом динамической модели асинхронного электродвигателя. Исследована эфективность известных устройств для усиления эффекта кратной самосинхронизации. Показано, что наиболее существенное влияние на возникновение эффекта имеет величина разности удвоенной синхронной скорости основных вибровозбудителей и парциальной скорости вибровозбудителя, вращаеющегося с удвоенной частотой; если разность этих скоростей меньше 0,5–1%, кратная самосинхронизация вибровозбудителей практически всегда имеет место. Подтверждено хорошее соотвествие между чисельными и аналитическими результатами. Описаны экспериментальные исследования кратной самосинхронизации дебалансных вибровозбудителей. Наведены виброграммы ускорения центра масс несущего тела установки в вертикальном и горизонтальном направлениях; их спектральный анализ; виброграммы сигналов щелевых фотодатчиков, фиксирующих сдвиги фаз между роторами вибровозбудителей; поля траекторий центра масс установки. Эксперименты проводились для двигателей разных мощностей, разных массы и моментов инерции несущего тела, статических моментов дебалансов вибровозбудителей. Продемонстрировано что существенно расширить область существования кратной амосинхронизации вибровозбудителей возможно в случае использования преобразователей частоты для коррекции кратности скоростей вибровозбудителей. Эксперементальными исследованиями подтверждена принципиальная возможность получения устойчивого режима кратно-синхроного вращения дебалансных возбудителей вибрационной машины с рабочим органом, совершающим плоские колебания. Thesis is dedicated to questions concerning broadening the practical use of phenomena of self-synchronization of unbalanced exciters in vibration machines with a flat movement of the working body. Analytical research of self-synchronization of arbitrary number of "almost identical" unbalanced exciters placed on a trembling body with one translational degree of freedom is made, and also the double self-synchronization of three unbalanced vibration exciters installed on elastic-suspended durable body that can make small plane oscillations. Sufficient conditions of existence and stability of synchronous motions of arbitrary number of unbalanced vibration exciters; conditions of existence and stability of multiply-synchronous rotation of three vibration exciters considering stiffness of elastic suspension are obtained. Numerical simulations of phenomena of self-synchronization of unbalanced exciters considering dynamic model of asynchronous motor are conducted. Investigation of effectiveness of frequency converters usage to expand possibility of practical usage of the phenomenon of fold self-synchronization in vibration machines; problem of improvement of existing devices to enhance the effect of fold self-synchronization is examined. Besides practical recommendations aimed to improve the stability of multiply-synchronous rotation mode of unbalanced exciters are provided. Main theoretical results of the thesis are examined experimentally. On the produced vibration installation possibility of practical use of fold self-synchronization effect of unbalanced exciters is shown.

Description

Keywords

вібраційна машина, тримке тіло, дебалансний збудник, вібраційний момент, кратна самосинхронізація, вибрационная машина, несущее тело, дебалансный вибровозбудитель, вибрационный момент, кратная самосинхронизация, vibration machine, trembling body, unbalanced exciter, vibration moment, fold self-synchronization

Citation

Тимощук В. М. Динамічна синхронізація дебалансних збудників коливань у вібраційних машинах з плоским рухом робочого органа : автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук : 05.02.09 – динаміка та міцність машин / Віктор Миколайович Тимощук ; Національний університет "Львівська політехніка". – Львів, 2012. – 22 с. – Бібліографія: с. 16–18 (23 назви).

Endorsement

Review

Supplemented By

Referenced By