RU2755534C1 - Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof - Google Patents

Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2755534C1
RU2755534C1 RU2020129397A RU2020129397A RU2755534C1 RU 2755534 C1 RU2755534 C1 RU 2755534C1 RU 2020129397 A RU2020129397 A RU 2020129397A RU 2020129397 A RU2020129397 A RU 2020129397A RU 2755534 C1 RU2755534 C1 RU 2755534C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibration
dynamic state
technological machine
pneumatic cylinders
vibrational
Prior art date
Application number
RU2020129397A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Викторович Елисеев
Сергей Константинович Каргаполдьцев
Роман Сергеевич Большаков
Андрей Владимирович Елисеев
Павел Абрамович Лонцих
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС)
Priority to RU2020129397A priority Critical patent/RU2755534C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2755534C1 publication Critical patent/RU2755534C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/18Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency wherein the vibrator is actuated by pressure fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems
    • F16F15/023Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means
    • F16F15/027Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems using fluid means comprising control arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: mechanical engineering.
SUBSTANCE: apparatus consists of pneumatic cylinders, a compressor, vibration excitation tools, dynamic state control sensors, and a data recording and processing unit. Additionally, installed symmetrically on both sides are pneumatic cylinders and damper chambers, connected via throttles responsible for generating a control signal for adjusting the air pressure. The method includes the following operations: excitation of vibrations of the working member of the vibrational technological machine, registration of displacement of the coordinates of the vibrational technological machine. Units of elastic elements and damping chambers are placed symmetrically. Configuration of the parameters of distribution of the amplitudes of vibrations of the working member is ensured by general adjustment of the air pressure in the pneumatic cylinders.
EFFECT: increased operating efficiency of the equipment, ensured reliability and safety of operation thereof are achieved.
2 cl, 3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано при проектировании и модернизации существующего технологического оборудования.The proposed invention relates to vibration technology and can be used in the design and modernization of existing technological equipment.

Вибрации широко используются в различных производствах для выполнения транспортных операций, сортировки и классификации сыпучих средств, упрочнения поверхностей деталей в рабочей среде, совершающей периодические встряхивания, при изготовлении литейных ферм и др. Во многих случаях технологические машины представлены вибростендами различных конструкций, виброгрохотами, питателями, бункерами, то есть реализуются в конструктивно-технических формах, предполагающих возможности наличия рабочих органов, создающих определенные, так называемые вибрационные поля. Взаимодействие рабочих сред, отдельных деталей между собой, согласование действий агрегатов и устройств оборудования требует разработки методов оценки, контроля, настройки и формирования распределения амплитуд колебаний точек рабочих органов на всем их функциональном пространстве.Vibrations are widely used in various industries to perform transport operations, sort and classify bulk materials, harden the surfaces of parts in a working environment that performs periodic shaking, in the manufacture of foundry trusses, etc. In many cases, technological machines are represented by vibration tables of various designs, vibrating screens, feeders, bins , that is, they are implemented in constructive and technical forms, suggesting the possibility of the presence of working bodies that create certain, so-called vibration fields. The interaction of working environments, individual parts with each other, the coordination of the actions of units and equipment devices requires the development of methods for assessing, monitoring, adjusting and forming the distribution of the vibration amplitudes of the points of the working bodies over their entire functional space.

Возбуждение колебаний рабочих органов вибростендов реализуется, как правило, соответствующими вибраторами, чаще всего инерционного типа, создающими воздействия в локальных зонах и малыми вариативными возможностями изменения пространственных распределений и разновидностей связности движения фрагментов вибростенда.Excitation of vibrations of the working bodies of vibration stands is realized, as a rule, by the corresponding vibrators, most often of the inertial type, which create impacts in local zones and small variable possibilities of changing the spatial distributions and varieties of connectivity of the movement of the fragments of the vibration table.

В процессе патентного поиска выявлен ряд изобретений-аналогов.In the course of the patent search, a number of analogous inventions were identified.

Известно изобретение [Антипов В.И., Антипова Р.И., Кошелев А.В., Денцов Н.Н. «Вибрационная транспортирующая машина», 2532235 С2, МПК В06В 1/00, приоритет 27.10.2014], представляющее собой вибрационную транспортирующую машину с рабочим органом, соединенным упругой связью с реактивной частью, несущей средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний, и амортизаторы малой жесткости, отличающаяся тем, что средство для сообщения резонансных однонаправленных колебаний выполнено в виде смонтированных на реактивной части машины, по меньшей мере, пары одинаковых параметрических вибровозбудителей, установленных с возможностью вращения роторов инерционных элементов в противоположных направлениях в вертикальных плоскостях и приводимых во вращение от независимых электродвигателей, а резонансная частота средства для сообщения резонансных однонаправленных колебаний определяется из соотношений ω=λ12, λ1=ν⋅ω, 0<ν<1, где ω - усредненное значение парциальных угловых скоростей роторов, λ1 - эффективная собственная частота качающихся маятников роторов инерционных элементов, λ2=√(C/Мпр) - парциальная собственная частота рабочего органа, соответствующая противофазной форме однонаправленных свободных колебаний, Мпр=М1М2/(М12) - приведенная масса, С - жесткость упругой связи, M1 - масса рабочего органа, М2 - общая масса реактивной части машины.Known invention [Antipov V.I., Antipova R.I., Koshelev A.V., Dentsov N.N. "Vibration conveying machine", 2532235 C2, IPC V06V 1/00, priority 27.10.2014], which is a vibratory conveying machine with a working body connected by an elastic connection to the reactive part, carrying a means for communicating resonant unidirectional vibrations, and shock absorbers of low stiffness, characterized in that the means for communicating resonant unidirectional vibrations is made in the form of at least a pair of identical parametric vibration exciters mounted on the reactive part of the machine, installed with the possibility of rotation of rotors of inertial elements in opposite directions in vertical planes and driven in rotation from independent electric motors, and the resonant frequency of the means for communicating resonant unidirectional oscillations is determined from the relations ω = λ 1 + λ 2 , λ 1 = ν⋅ω, 0 <ν <1, where ω is the average value of the partial angular velocities of the rotors, λ 1 is the effective natural frequency of swinging pendulums rotors are inertial th elements, λ 2 = √ (C / Мпр) - partial natural frequency of the working body, corresponding to the antiphase form of unidirectional free vibrations, Мпр = М 1 М 2 / (М 1 + М 2 ) - reduced mass, С - elastic bond stiffness, M 1 is the mass of the working body, M 2 is the total mass of the reactive part of the machine.

К недостаткам рассматриваемого аналога можно отнести отсутствие возможностей контроля динамического состояния вибрационной машины.The disadvantages of this analogue include the lack of control over the dynamic state of the vibration machine.

Известна вибрационная машина [Серга Г.В., Резниченко С.М. «Вибрационная машина для предпосевной обработки семян», 2585476 С1, МПК А01С 1/00, приоритет 27.05.2016], предназначенная для предпосевной обработки семян, содержащая шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, с разгрузочным окном, рабочий орган, бункер дозатор, выгрузной лоток, установленные упруго на основании, отличающаяся тем, что шлифовальный барабан, внутренняя поверхность которого покрыта слоем резины, выполнен коническим, многозаходным, винтовым и смонтирован из направляющих элементов, выполненных из трех и более скрученных по винтовой линии в продольном направлении относительно продольной оси и изогнутых по винтовой линии в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения полос, выполненных с боковыми кромками выпуклой криволинейной формы с напусками, и описанные кривыми различного порядка и степени кривизны, при этом по всей длине внутри шлифовального барабана образованы напуски в виде винтовых лопастей, причем по всей длине шлифовального барабана смонтирована коническая пружина с плоским сечением витков и с устройством для изменения шага витков путем растяжения или сжатия пружины.Known vibration machine [Serga G. V., Reznichenko S.M. "Vibrating machine for pre-sowing seed treatment", 2585476 C1, IPC А01С 1/00, priority 27.05.2016], intended for pre-sowing seed treatment, containing a grinding drum, the inner surface of which is covered with a layer of rubber, with an unloading window, working body, dispenser hopper , an unloading chute installed elastically on the base, characterized in that the grinding drum, the inner surface of which is covered with a layer of rubber, is made of conical, multi-pass, screw and is assembled from guide elements made of three or more twisted along a helical line in the longitudinal direction relative to the longitudinal axis and bent along a helical line in the transverse direction on a mandrel in the form of a paraboloid of rotation of strips made with lateral edges of a convex curvilinear shape with gaps, and described by curves of various orders and degrees of curvature, while gaps in the form of helical blades are formed along the entire length inside the grinding drum, and along the entire length of the cut The shaft drum is equipped with a conical spring with a flat section of the turns and with a device for changing the pitch of the turns by stretching or compressing the spring.

Недостатками данного изобретения являются отсутствие средств контроля и стабилизации динамического состояния вибрационной машины.The disadvantages of this invention are the lack of control and stabilization of the dynamic state of the vibration machine.

Одним из аналогов является вибрационное устройство для просеивания и подачи материала [ЧЖУ Синлян (CN) «Вибрационное устройство для просеивания и подачи материала», 2567250 С2, МПК В07В 1/28, В07В 1/42, приоритет 10.11.2015], выполненное с одним валом и с возможностью изменения траектории движения, содержит вибрационный короб, нижнюю опорную плиту, вибрационную пружину, вибрационный вал, установленный на вибрационном коробе. Вибрационная пружина установлена между вибрационным коробом и нижней опорной плитой. На двух сторонах вибрационного короба установлено множество групп стержневых узлов, ограничивающих траекторию движения и расположенных наклонно. Каждая группа стержневых узлов, ограничивающих траекторию движения, содержит два стержневых узла, ограничивающих траекторию движения, которые расположены симметрично с обеих сторон вибрационного короба, причем оба конца каждого стержневого узла, ограничивающего траекторию движения, шарнирно прикреплены к вибрационному коробу и нижней опорной плите.One of the analogs is a vibrating device for sieving and feeding material [ZHU Xingliang (CN) "Vibrating device for sieving and feeding material", 2567250 C2, IPC V07V 1/28, V07V 1/42, priority 10.11.2015], performed with one shaft and with the possibility of changing the trajectory of movement, contains a vibration box, a lower support plate, a vibration spring, a vibration shaft mounted on the vibration box. The vibration spring is installed between the vibration box and the bottom support plate. On both sides of the vibrating box, a plurality of groups of rod assemblies are installed that limit the trajectory of movement and are located obliquely. Each group of rod nodes limiting the trajectory of movement contains two rod assemblies that limit the trajectory of movement, which are located symmetrically on both sides of the vibration box, and both ends of each rod unit that limits the trajectory of movement are pivotally attached to the vibration box and the lower base plate.

К недостаткам данного изобретения можно отнести сложность конструктивного исполнения, а также отсутствие устройства изменения динамического состояния.The disadvantages of this invention include the complexity of the design, as well as the lack of a device for changing the dynamic state.

За прототип принимается способ и устройство управления и изменения динамического состояния виброзащитной системы и устройство для его осуществления [Елисеев С.В., Елисеев А.В., Большаков Р.С, Николаев А.В., Выонг К.Ч., Миронов А.С. «Способ управления и изменения динамического состояния виброзащитной системы и устройство для его осуществления», 2696062 С1, МПК F16A 15/04, F16F 7/08, B60N 2/54, приоритет 30.07.2019], согласно которому виброзащитная система снабжается дополнительными элементами, обеспечивающими настройку и контроль ее динамического состояния с помощью датчиков и блока обработки информации и управления этими процессами, отличающийся тем, что формирование требуемых динамических реакций осуществляется путем изменения приведенной жесткости обобщенной пружины. Устройство отличается тем, что управление динамическим состоянием виброзащитной системы осуществляется при помощи изменения приведенной жесткости обобщенной пружины, состоящей из соединенных винтового несамотормозящегося механизма и параллельно введенной обычной пружины и последовательно соединенного с ними пневматического баллона, жесткость которого регулируется компрессором и управляемым дросселем для сброса избыточного давления.The prototype is taken as a method and device for controlling and changing the dynamic state of the vibration protection system and a device for its implementation [Eliseev S.V., Eliseev A.V., Bolshakov RS, Nikolaev A.V., Vyong K.Ch., Mironov A .WITH. "Method of controlling and changing the dynamic state of the vibration protection system and a device for its implementation", 2696062 C1, IPC F16A 15/04, F16F 7/08, B60N 2/54, priority 07/30/2019], according to which the vibration protection system is supplied with additional elements that provide adjustment and control of its dynamic state using sensors and a block for information processing and control of these processes, characterized in that the formation of the required dynamic reactions is carried out by changing the reduced stiffness of the generalized spring. The device differs in that the dynamic state of the vibration protection system is controlled by changing the reduced stiffness of the generalized spring, consisting of a connected helical non-self-braking mechanism and a parallel introduced conventional spring and a pneumatic cylinder connected in series with them, the stiffness of which is regulated by a compressor and a controlled throttle to relieve excess pressure.

К основным недостаткам прототипа можно отнести наличие излишнего числа дополнительных элементов, отвечающих за контроль динамического состояния.The main disadvantages of the prototype include the presence of an excessive number of additional elements responsible for monitoring the dynamic state.

Задачей предлагаемого изобретения является управление динамическим состоянием вибрационной технологической машины при помощи регулирования параметров упругих блоков и связанных с ними демпферных камер за счет изменения диаметров управляемых дросселей.The objective of the present invention is to control the dynamic state of a vibrating technological machine by adjusting the parameters of elastic blocks and associated damper chambers by changing the diameters of the controlled chokes.

Устройство управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины, состоящее из пневмобаллонов, компрессора, средств возбуждения колебаний, датчиков контроля динамического состояния, блока регистрации и обработки информации, отличающееся тем, что дополнительно симметрично по обе стороны установлены пневмобаллоны и демпферные камеры, соединенные через дроссели, отвечающие за формирование управляющего сигнала для регулирования давления воздуха.A device for controlling the dynamic state of a vibration technological machine, consisting of pneumatic cylinders, a compressor, vibration excitation means, dynamic state control sensors, a data recording and processing unit, characterized in that additionally pneumatic cylinders and damper chambers are installed symmetrically on both sides, connected through throttles responsible for formation of a control signal to regulate air pressure.

Способ управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины, включающий возбуждение колебаний рабочего органа вибрационной технологической машины и регистрацию смещения координат движения вибрационной технологической машины по п. 1., отличающийся тем, что симметрично размещают блоки из упругих элементов и демпферных камер и настройку параметров распределения амплитуд колебаний рабочего органа обеспечивают путем общего регулирования давления воздуха в пневмобаллонах.A method for controlling the dynamic state of a vibration technological machine, including excitation of vibrations of the working body of a vibration technological machine and registration of the displacement of the coordinates of movement of a vibration technological machine according to claim the body is provided by the general regulation of air pressure in the pneumatic bellows.

Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема вибрационной технологической машины с устройством для управления динамическим состоянием рабочего органа, содержащая опорную поверхность 1, жесткие демпферные камеры 2, 8, компрессоры 3, 7, коммуникации 4, 6, 9, 11, 20, 22, блок регистрации и обработки информации 5, управляемые дроссели 10, 15, 17, 19, 21, резинокордные пневмоамортизаторы 12, 23, датчики (виброметры) 13, 24, рабочий орган 14, вибровозбудитель 14, 14' трубопровод 16, 18.FIG. 1 shows a schematic diagram of a vibratory technological machine with a device for controlling the dynamic state of the working body, containing a support surface 1, rigid damping chambers 2, 8, compressors 3, 7, communications 4, 6, 9, 11, 20, 22, a registration and processing unit information 5, controlled throttles 10, 15, 17, 19, 21, rubber-cord pneumatic shock absorbers 12, 23, sensors (vibrometers) 13, 24, working body 14, vibration exciter 14, 14 'pipeline 16, 18.

На фиг. 2 показана расчетная схема вибрационной технологической машины.FIG. 2 shows the design diagram of a vibrating technological machine.

На фиг. 3 представлена структурная схема эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления.FIG. 3 shows a block diagram of a dynamically equivalent automatic control system.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Предлагаемое устройство представляет собой механическую колебательную систем с двумя степенями свободы с рабочим органом в виде протяженного твердого тела, обладающего массой М и моментом инерции J, опирающегося на две специальные упруго-пневматические опоры двух камерного типа, соединенные между собой трубопроводами 16, 18 с регулируемым дросселем 17.The proposed device is a mechanical oscillatory system with two degrees of freedom with a working body in the form of an extended solid body with a mass M and a moment of inertia J, resting on two special elastic-pneumatic supports of two chamber type, connected by pipelines 16, 18 with an adjustable throttle 17.

Функционирование изобретения осуществляется механической колебательной системой, состоящей из твердого тела (14), обладающего массой М (центр масс в т. О) и моментом инерции J, опирающегося на поверхность 1 с помощью двух пневмоупругих блоков, каждый из которых состоит, в свою очередь, из двух частей: резинокордных пневмоамортизаторов соответственно 12, 23, объединенных с демпферными камерами 2, 8 с помощью управляемых дросселей 10 и 21; при этом демпферные камеры 2 и 8 имеют дополнительные управляемые дроссели 15 и 19, через которые демпферные камеры соединяются трубопроводами 16, 18, через дроссель 17; динамическое состояние системы формируется инерционным вибровозбудителем 14', смещенным относительно центра масс (т. О) на плечо длиной

Figure 00000001
параметры колебаний рабочего органа 14 измеряются с помощью виброметров 13, 24, установленных в тт. A, F, что обеспечивает, в целом, необходимые движения рабочего органа.The operation of the invention is carried out by a mechanical oscillatory system, consisting of a rigid body (14) with a mass M (center of mass at point O) and a moment of inertia J, resting on surface 1 with the help of two pneumo-elastic blocks, each of which, in turn, consists of from two parts: rubber-cord pneumatic shock absorbers, respectively, 12, 23, combined with damping chambers 2, 8 using controlled throttles 10 and 21; while the damper chambers 2 and 8 have additional controllable throttles 15 and 19, through which the damper chambers are connected by pipelines 16, 18, through the choke 17; the dynamic state of the system is formed by an inertial vibration exciter 14 ', displaced relative to the center of mass (m. O) by an arm length
Figure 00000001
the parameters of vibrations of the working body 14 are measured using vibrometers 13, 24, installed in tt. A, F, which provides, in general, the necessary movements of the working body.

Устройство для управления динамическим состоянием рабочего органа вибрационной машины, состоящее из настраиваемой и управляемой пневмосистемы с помощью дросселей, регулирующих перетекание воздуха между упругой и демпферной полостей пневмоблоков 12, 23, а также демпферных блоков между собой с помощью дросселей 10, 21 через трубопроводы 16, 18, контролируемые дросселем 17, имеющие систему поддержания постоянных параметров воздушной среды в камерах через компрессоры 3, 7, связанные с демпферными камерами 2 и 8, обеспечивающие согласованные действия управляемых дросселей через информацию, получаемую от командного блока 5, в котором реализуется алгоритм управления динамическим состоянием на основе получения информации от датчиков 13, 24 через коммуникации 11, 22, а также коммуникационные связи 4, 6, 9, 20, обеспечивающих работу системы в целом путем открытия и закрытия дросселей по сигналам командного блока, обеспечивающих работу системы в целом путем открытия и закрытия дросселей по сигналам командного блока, обеспечивающей необходимое соотношение амплитуд колебаний в т. A, В, определяющих параметры и структуру вибрационного поля при возбуждениях со стороны вибратора.A device for controlling the dynamic state of the working body of a vibration machine, consisting of an adjustable and controlled pneumatic system using throttles that regulate the flow of air between the elastic and damper cavities of pneumatic blocks 12, 23, as well as damper blocks between themselves using throttles 10, 21 through pipelines 16, 18 controlled by the throttle 17, having a system for maintaining constant parameters of the air in the chambers through the compressors 3, 7, connected with the damper chambers 2 and 8, providing coordinated actions of the controlled chokes through the information received from the command unit 5, which implements the dynamic state control algorithm on the basis of receiving information from sensors 13, 24 through communications 11, 22, as well as communication links 4, 6, 9, 20, which ensure the operation of the system as a whole by opening and closing the throttles according to the signals of the command unit, ensuring the operation of the system as a whole by opening and closing chokes by signal am of the command block, which provides the necessary ratio of the amplitudes of oscillations in points A, B, which determine the parameters and structure of the vibration field when excited by the vibrator.

Теоретическое обоснованиеTheoretical justification

Расчетная схема вибрационной технологической машины с многофункциональной системой управления приводится на фиг. 2. Твердое тело массой М имеет центр тяжести в т. О и обладает относительно этой точки моментом инерции J. Твердое тело опирается на два пневмоупругих блока, каждый из которых состоит из двух камер: рабочей (объемом V1) и демпферной - объемом V10. Камеры соединены между собой регулируемым дросселем. Аналогично устроен и второй блок с параметрами V2 и V20. Дроссельные устройства, соединяющие рабочие и демпферные камеры, обладают свойствами вязкого демпфирования, что учитывается коэффициентами вязкого трения b1 и b2 соответственно.The design diagram of a vibrating technological machine with a multifunctional control system is shown in Fig. 2. A solid body of mass M has a center of gravity at point O and has a moment of inertia J relative to this point. The solid body rests on two pneumo-elastic blocks, each of which consists of two chambers: a working (volume V 1 ) and a damper - volume V 10 ... The chambers are interconnected by an adjustable throttle. The second block with parameters V 2 and V 20 is similarly arranged. Throttle devices connecting the working and damping chambers have viscous damping properties, which is taken into account by the coefficients of viscous friction b 1 and b 2, respectively.

Демпферные камеры с объемами V10 и V20 соединены между собой через трубопровод большого диаметра, который имеет управляемый демпфер с коэффициентом демпфирования b3. Таким образом, управление динамическим состоянием системы (фиг. 2) может осуществляться в нескольких вариантах (b1=0, b2≠0, b3≠0; b1≠0, b2=0, b3≠0; b1=0, b2=0, b3≠0; b1→∞, b2=0, b3=0 и т.д.).Damping chambers with volumes V 10 and V 20 are connected to each other through a large diameter pipeline, which has a controlled damper with a damping coefficient b 3 . Thus, the dynamic state of the system (Fig. 2) can be controlled in several versions (b 1 = 0, b 2 ≠ 0, b 3 ≠ 0; b 1 ≠ 0, b 2 = 0, b 3 ≠ 0; b 1 = 0, b 2 = 0, b 3 ≠ 0; b 1 → ∞, b 2 = 0, b 3 = 0, etc.).

Построение математической модели системы проводится с учетом использования следующих соотношений:

Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
(т. E - точка приложения гармонической силы возбуждения колебаний).The construction of a mathematical model of the system is carried out taking into account the use of the following relations:
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000004
(i.e., E is the point of application of the harmonic force of excitation of oscillations).

Математическое моделирование в данном случае может быть построено на основе структурного математического моделирования, в рамках которого исходной механической колебательной системе сопоставляется эквивалентная в динамическом отношении структурная схема системы автоматического управления (в соответствии с [1, 2] используется технология операционного исчисления Лапласа).Mathematical modeling in this case can be built on the basis of structural mathematical modeling, within which the original mechanical oscillatory system is compared with a dynamically equivalent structural diagram of an automatic control system (in accordance with [1, 2], the technology of operational Laplace calculus is used).

1. Рассмотрим случай, когда b3=0, b1≠0, b2≠0, что позволяет отобразить в операторной форме приведенные жесткости системы по координатам

Figure 00000005
и
Figure 00000006
полагая, что объему воздуха V1 в резинокордном блоке определяет жесткость упругого элемента как k1; соответственно для демпферной камеры имеем k10. Аналогично по координате
Figure 00000007
твердое тело, таким образом, будет опираться на элемент с приведенной жесткостью1. Consider the case when b 3 = 0, b 1 ≠ 0, b 2 ≠ 0, which allows us to display in operator form the reduced rigidity of the system in the coordinates
Figure 00000005
and
Figure 00000006
assuming that the volume of air V 1 in the rubber-cord block determines the stiffness of the elastic element as k 1 ; accordingly, for the damper chamber we have k 10 . Similarly for the coordinate
Figure 00000007
the rigid body, thus, will rest on the element with reduced stiffness

Figure 00000008
Figure 00000008

по координате

Figure 00000009
имеем соответственноby coordinate
Figure 00000009
we have respectively

Figure 00000010
Figure 00000010

где p=jω - комплексная переменная (j=√-1); значок <-> над переменной означает ее изображение по Лапласу [1, 2].where p = jω is a complex variable (j = √-1); the <-> icon above a variable means its Laplace image [1, 2].

2. При отсутствии связи (в виде трубопровода) между пневмоблоками kпр1(p) и kпр2(p) и действии гармонической силы

Figure 00000011
приложенной в т. Е на расстоянии
Figure 00000012
от центра масс (т. О, фиг. 2), уравнение движения в операторной форме принимает вид2. In the absence of communication (in the form of a pipeline) between pneumatic blocks k pr1 (p) and k pr2 (p) and the action of a harmonic force
Figure 00000011
applied in T. E at a distance
Figure 00000012
from the center of mass (point O, Fig. 2), the equation of motion in operator form takes the form

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

В уравнениях (3), (4) приняты следующие обозначения:In equations (3), (4), the following designations are adopted:

Figure 00000015
Figure 00000015

Полагаем, что выражения (3), (4) можно использовать в качестве математической модели (точнее ее структурного варианта) построить структурную схему эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления, как показано на фиг. 3.We believe that expressions (3), (4) can be used as a mathematical model (more precisely, its structural version) to construct a structural diagram of a dynamically equivalent automatic control system, as shown in Fig. 3.

Передаточная функция межпарциальной связи имеет видThe transfer function of interpartial communication has the form

Figure 00000016
Figure 00000016

Сделаем промежуточные преобразования и получим, чтоLet's make intermediate transformations and get that

Figure 00000017
Figure 00000017

После подстановки (1), (2) в (7) выражение примет видAfter substitution of (1), (2) in (7), the expression takes the form

Figure 00000018
Figure 00000018

Выражение может быть приведено к дробно-рациональному виду с полиномами 4-го порядка в числителе и знаменателе.The expression can be reduced to fractional rational form with 4th order polynomials in the numerator and denominator.

Аналогичным образом могут быть введены в рассмотрение и использование и другие связи, формируемые, к примеру, при условии b1≠0, b2≠0, b3≠0, или b1≠0, b2≠0, b3 → ∞ и др. Алгоритм управления соотношением координат

Figure 00000019
предопределяет возможности управления распределением амплитуд колебаний точек рабочего органа по его длине, то есть осуществлять формирование структуры вибрационного поля и управление, таким образом, динамическим состоянием вибрационной технологической машины.Similarly, other connections can be introduced into consideration and use, for example, under the condition b 1 ≠ 0, b 2 ≠ 0, b 3 ≠ 0, or b 1 ≠ 0, b 2 ≠ 0, b 3 → ∞ and others. Algorithm for controlling the ratio of coordinates
Figure 00000019
predetermines the possibility of controlling the distribution of the vibration amplitudes of the points of the working body along its length, that is, to carry out the formation of the structure of the vibration field and control, thus, the dynamic state of the vibration technological machine.

В частности, при всех открытых дросселях, когда b1=0, b2=0, b3=0, исходная система (точнее расчетная схема технологической машины трансформируется к виду как показано на фиг. 2, но приведенные жесткости упругих элементов будут иметь другие значения). В этом случае система принимает упрощенную конфигурацию, где рабочий орган машин, как твердое тело, опирается на упругие элементы (квазипружины) с жесткостямиIn particular, for all open chokes, when b 1 = 0, b 2 = 0, b 3 = 0, the original system (more precisely, the design diagram of the technological machine is transformed to the form as shown in Fig. 2, but the reduced stiffness of the elastic elements will have different values). In this case, the system takes on a simplified configuration, where the working body of the machines, like a rigid body, rests on elastic elements (quasi-springs) with stiffnesses

Figure 00000020
Figure 00000020

по координате

Figure 00000021
имеем соответственноby coordinate
Figure 00000021
we have respectively

Figure 00000022
Figure 00000022

Возможности системы управления при формировании динамических состояний рабочих органов могут быть существенно расширены при использовании дросселей 15, 19 (фиг. 1) с коэффициентами демпфирования b4 и b5 в демпферных камерах 8 и 2 соответственно.The capabilities of the control system in the formation of the dynamic states of the working bodies can be significantly expanded using chokes 15, 19 (Fig. 1) with damping coefficients b 4 and b 5 in the damping chambers 8 and 2, respectively.

Таким образом, в настроечных операциях могут быть использованы параметры b1÷b5, каждый из которых может, кроме значений ординарного порядка, принимать и экстремальные значения, равные нулю или бесконечности.Thus, in the tuning operations, the parameters b 1 ÷ b 5 can be used, each of which, in addition to the values of the ordinary order, can also take extreme values equal to zero or infinity.

В конечном счете система управления вибростендом при соответствующей предварительной подготовке может получить заранее выбранную программу, реализуемую микропроцессором в процессе отработки заданного режима.Ultimately, the control system of the shaker, with appropriate preliminary preparation, can obtain a preselected program, which is implemented by the microprocessor in the process of working out a given mode.

Список использованных источников.List of sources used.

1. Елисеев С.В., Артюнин А.И. Прикладная теория колебаний в задачах динамики линейных механических систем. Новосибирск: Наука, 2016. 459 с.1. Eliseev S.V., Artyunin A.I. Applied theory of oscillations in problems of dynamics of linear mechanical systems. Novosibirsk: Nauka, 2016.459 p.

2. Елисеев СВ. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных и технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи): монография - Иркутск: ИрГУПС, 2018. - 692 с.2. Eliseev SV. Applied system analysis and structural mathematical modeling (dynamics of transport and technological machines: connectivity of movements, vibrational interactions, linkages): monograph - Irkutsk: IrGUPS, 2018 .-- 692 p.

Claims (2)

1. Устройство управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины, состоящее из пневмобаллонов, компрессора, средств возбуждения колебаний, датчиков контроля динамического состояния, блока регистрации и обработки информации, отличающееся тем, что дополнительно симметрично по обе стороны установлены пневмобаллоны и демпферные камеры, соединенные через дроссели, отвечающие за формирование управляющего сигнала для регулирования давления воздуха.1. A device for controlling the dynamic state of a vibrating technological machine, consisting of pneumatic cylinders, a compressor, vibration excitation means, dynamic state control sensors, a data recording and processing unit, characterized in that additionally pneumatic cylinders and damping chambers are installed symmetrically on both sides, connected through throttles, responsible for the formation of a control signal to regulate air pressure. 2. Способ управления динамическим состоянием вибрационной технологической машины, реализуемый устройством по п. 1, включающий возбуждение колебаний рабочего органа вибрационной технологической машины и регистрацию смещения координат движения вибрационной технологической машины, отличающийся тем, что симметрично размещают блоки из упругих элементов и демпферных камер и настройку параметров распределения амплитуд колебаний рабочего органа обеспечивают путем общего регулирования давления воздуха в пневмобаллонах.2. A method for controlling the dynamic state of a vibration technological machine, implemented by the device according to claim 1, including excitation of vibrations of the working body of a vibration technological machine and registration of the displacement of the coordinates of movement of a vibration technological machine, characterized in that blocks of elastic elements and damping chambers are symmetrically placed and parameters are set the distribution of the vibration amplitudes of the working body is provided by the general regulation of the air pressure in the pneumatic bellows.
RU2020129397A 2020-09-04 2020-09-04 Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof RU2755534C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129397A RU2755534C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020129397A RU2755534C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2755534C1 true RU2755534C1 (en) 2021-09-17

Family

ID=77745771

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020129397A RU2755534C1 (en) 2020-09-04 2020-09-04 Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2755534C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5100113A (en) * 1988-10-18 1992-03-31 Aida Engineering Co., Ltd. Pneumatic die cushion equipment
US5179516A (en) * 1988-02-18 1993-01-12 Tokkyo Kiki Kabushiki Kaisha Variation control circuit having a displacement detecting function
RU2696062C1 (en) * 2018-05-07 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method of controlling and changing dynamic state of vibration protection system and device for its implementation
RU2710314C1 (en) * 2018-12-06 2019-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration process machine and a device for realizing said method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5179516A (en) * 1988-02-18 1993-01-12 Tokkyo Kiki Kabushiki Kaisha Variation control circuit having a displacement detecting function
US5100113A (en) * 1988-10-18 1992-03-31 Aida Engineering Co., Ltd. Pneumatic die cushion equipment
RU2696062C1 (en) * 2018-05-07 2019-07-30 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method of controlling and changing dynamic state of vibration protection system and device for its implementation
RU2710314C1 (en) * 2018-12-06 2019-12-25 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration process machine and a device for realizing said method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2710314C1 (en) Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration process machine and a device for realizing said method
RU2475658C2 (en) Control method of stiffness of anti-vibration system, and device for its implementation
RU2755534C1 (en) Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof
RU2696062C1 (en) Method of controlling and changing dynamic state of vibration protection system and device for its implementation
US4180458A (en) Vibratory screen having noise level reduction by isolation
KR101316442B1 (en) Parts feeder
RU2578259C1 (en) Method of exciting mechanical vibrations of power factors with controlled parameters
RU2751042C1 (en) Device for setting, correcting, forming and controlling dynamic state of vibration technological machine and method for its implementation
US2756973A (en) Dynamically balanced vibrating agitators
RU2711832C1 (en) Method for control of dynamic state of process vibration machine and device for implementation thereof
RU2718177C1 (en) Method of adjusting dynamic state of vibration process machine and device for implementation thereof
RU2728886C1 (en) Method for correction of dynamic state of working member of process vibration machine with vibration exciter on elastic support and device for implementation thereof
CN102873024A (en) Elliptic or circular motion antiresonance vibrating screen
RU2773825C1 (en) Apparatus for forming vibrational movement of the working medium
CN104070009B (en) A kind of more vibration type screens
WO2009051576A1 (en) Method for resonance excitation of the screen sieving mesh and a resonance screen for carrying out said method
AU677249B2 (en) Increasing the relative motion of a screen deck
RU2668933C1 (en) Oscillation damping device
RU2749987C1 (en) Device for correcting the dynamic state of the working body of vibrating technological machine and method for its implementation
RU2691646C1 (en) Method of controlling formation of structure and parameters of vibration field of process machine
RU2716368C1 (en) Method of adjusting vibrations amplitude distribution of vibrating process bench working element and device for implementation thereof
US3238798A (en) Controls for vibratory apparatus
JPH0440075B2 (en)
RU2749364C2 (en) A method of forming, adjusting and adjusting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines based on the introduction of additional elastic connections and a device for its implementation
RU2696506C1 (en) Method of controlling dynamic state of technical object during vibration actions and device for its implementation