RU2773825C1 - Apparatus for forming vibrational movement of the working medium - Google Patents
Apparatus for forming vibrational movement of the working medium Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773825C1 RU2773825C1 RU2021102615A RU2021102615A RU2773825C1 RU 2773825 C1 RU2773825 C1 RU 2773825C1 RU 2021102615 A RU2021102615 A RU 2021102615A RU 2021102615 A RU2021102615 A RU 2021102615A RU 2773825 C1 RU2773825 C1 RU 2773825C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mass
- working body
- triangular units
- working
- vibration
- Prior art date
Links
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 230000003534 oscillatory Effects 0.000 description 5
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 3
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 3
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 230000021715 photosynthesis, light harvesting Effects 0.000 description 2
- 238000005381 potential energy Methods 0.000 description 2
- 230000003068 static Effects 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000005039 chemical industry Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 230000036633 rest Effects 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к машиностроению, связанному с разработкой новых типов технологического оборудования, использующего эффекты вибрационного взаимодействия элементов машин и технологических сред.The present invention relates to mechanical engineering associated with the development of new types of process equipment using the effects of vibrational interaction of machine elements and process media.
Вибрационные технологические машины в последние десятилетия находят применение и широко используются во многих производственных процессах: в строительной индустрии, на предприятиях горнодобывающей промышленности, строительстве железных дорог, автомобильных трасс, на предприятиях химической промышленности и др.In recent decades, vibration technology machines have found application and are widely used in many production processes: in the construction industry, in the mining industry, in the construction of railways, highways, in the chemical industry, etc.
Вибрационные технологические процессы реализуют вибрационное перемещение сыпучих смесей, их классификацию, используются для подачи и ориентации деталей в автоматизированных производствах предприятий машиностроения. Вибрационные технологии позволяют решать вопросы упрочнения поверхностей деталей сложных форм в вибрационных полях сыпучих и гранулированных сред.Vibratory technological processes implement the vibrational movement of bulk mixtures, their classification, and are used to feed and orient parts in automated production of mechanical engineering enterprises. Vibration technologies make it possible to solve the problems of hardening the surfaces of parts of complex shapes in the vibration fields of loose and granular media.
Разработка научных основ вибрационных технологий нашла отражение в работах отечественных ученых Блехмана И.И., Бабичева А.П., Гончаревича И.Ф., Вайсберга Л.А., Быховского И.И., Потураева В.Н. и др. Достаточно подробно исследованы и изучены особенности формирования вибрационных полей рабочими органами вибрационных технологических машин с учетом специфических условий возбуждения колебаний, возможностей оценки, формирования и управления динамическими состояниями рабочих органов в виде протяженных твердых тел, обладающих массой и моментом инерции и совершающих плоское движение или пространственное движение под действием периодического возмущения.The development of the scientific foundations of vibration technologies was reflected in the works of domestic scientists Blekhman I.I., Babichev A.P., Goncharevich I.F., Weisberg L.A., Bykhovsky I.I., Poturaev V.N. and others. The features of the formation of vibration fields by the working bodies of vibration technological machines have been studied and studied in sufficient detail, taking into account the specific conditions for excitation of oscillations, the possibilities of assessing, forming and controlling the dynamic states of the working bodies in the form of extended solid bodies with mass and moment of inertia and performing a plane motion or spatial motion under the action of a periodic perturbation.
Вместе с тем задачи практического освоения инновационных технологий требуют поиска и разработки новых способов и средств формирования, и управления динамическими состояниями рабочих органов и взаимодействующих с ними рабочих обрабатывающих сред.At the same time, the tasks of the practical development of innovative technologies require the search and development of new methods and means for the formation and control of the dynamic states of the working bodies and the working processing environments interacting with them.
В этом плане определенный интерес представляют возможности организации процессов взаимодействия рабочих сред с деталями в пространственных условиях, которые могут создаваться рабочими органами специальной конструкции, состоящими из нескольких взаимодействующих между собой управляемых определенным образом блоков.In this regard, of particular interest are the possibilities of organizing the processes of interaction of working media with parts in spatial conditions, which can be created by working bodies of a special design, consisting of several interacting blocks controlled in a certain way.
В процессе патентного поиска выявлен ряд изобретений-аналогов.In the process of patent search, a number of inventions-analogues were revealed.
Известно изобретение [Серга Г.В., Резниченко С.М. «Вибрационная машина для предпосевной обработки семян», 2585476, МПК В28В 11/08, Е01С 19/42, приоритет 27.11.2005], содержащее 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.An invention is known [Serga G.V., Reznichenko S.M. "Vibrating machine for pre-sowing seed treatment", 2585476, IPC
В рассматриваемом аналоге не предусмотрены контроль и настройка динамического состояния вибрационной технологической машины, а также отсутствует математическое описание динамических эффектов, возникающих в процессе работы.The analog under consideration does not provide for control and adjustment of the dynamic state of the vibrational technological machine, and there is also no mathematical description of the dynamic effects that occur during operation.
Известен способ настройки динамического состояния вибрационной технологической машины и устройство для его осуществления [Елисеев С.В., Большаков Р.С., Елисеев А.В., Миронов А.С., Николаев А.В. «Способ настройки динамического состояния вибрационной технологической машины и устройство для его осуществления», 2718177, МПК F16F 15/02, приоритет 31.03.2020], согласно которому возбуждают колебания рабочего органа вибрационной технологической машины и регистрируют смещение координат движения. Вводят в систему дополнительный вибровозбудитель и пневматический упругий элемент. Посредством изменения положения пневматического упругого элемента относительно центра масс системы элемента и давления в нем регулируют приведенную жесткость системы. Устройство содержит твердое тело на упругих опорах, вибровоздбудитель, датчики и дополнительный регулируемый упругий элемент. Дополнительный упругий элемент выполнен в виде пневмобаллона. Автоматическая система поднастройки регулирует параметры пневмобаллона. Достигается возможность настройки динамического состояния объекта за счет изменения приведенной жесткости системы.There is a method for setting the dynamic state of a vibrational technological machine and a device for its implementation [Eliseev S.V., Bolshakov R.S., Eliseev A.V., Mironov A.S., Nikolaev A.V. “Method for setting the dynamic state of a vibrational technological machine and a device for its implementation”, 2718177, IPC F16F 15/02,
К недостаткам можно отнести наличие сложной систему управления для получения необходимых режимов работы.The disadvantages include the presence of a complex control system to obtain the necessary modes of operation.
Известна вибрационная машина [Емельяненко Н.Г., Метелев А.В., Кузнецов В.В. «Вибрационная машина», 2108171, МПК В06 В 1/18, приоритет 10.03.1998], содержащая рабочий орган связан с штоками поршней, установленных в цилиндрах. Цилиндры разделены на гидрополости и пневмополости. Сообщение пневмополостей с пневмомагистралью и сброс из них сжатого газа осуществляют распределительным устройством. В отдельном блоке, сообщенном с гидрополостями, размещены упругие газонаполненные тела предпочтительно в виде тороидальных автомобильных пневмокамер. Последние сообщены между собой и пневмомагистралью. Поршни и гидрополости цилиндров разделены мембранами. За счет размещения пневмокамер в отдельном блоке улучшаются условия монтажа и эксплуатации. Сообщение пневмокамер между собой и с пневмомагистралью обеспечивает регулировку жесткости упругой системы вибромашины. Благодаря исключению перетекания жидкости из гидрополостей в пневмополости поршни в цилиндрах могут быть установлены с зазорами, вследствие чего повышается долговечного и надежность привода вибромашины.A vibration machine is known [Emelianenko N.G., Metelev A.V., Kuznetsov V.V. "Vibrating Machine", 2108171, IPC
Недостатками данного изобретения являются отсутствие возможностей регулирования динамического состояния вибрационной машины.The disadvantages of this invention are the lack of control of the dynamic state of the vibration machine.
За прототип принимает изобретение [Мамаев Л.А., Кононов А.А., Герасимов С.Н., Бублик С.С. «Рабочий орган в виде бруса с вибрационными секторами», 2 264 912, МПК В28В 11/08, Е01С 19/42, B61F 3/10, приоритет 27.11.2005], содержащее Рабочий орган в виде бруса с вибрационными секторами, имеющий возможность совершать возвратно-поступательное волновое движение по траектории, напоминающей образующую морской волны на протяжении от середины одной впадины до середины второй, отличающийся тем, что на рабочей поверхности бруса находятся сектора, имеющие возможность совершать возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости, причем сектора разбиты на две группы, каждая из которых имеет возможность двигаться в противоположных направлениях, передавая вибрационное воздействие на обрабатываемую поверхность без отрыва кромки основной рабочей поверхности бруса от нее.For the prototype takes the invention [Mamaev L.A., Kononov A.A., Gerasimov S.N., Bublik S.S. “Working body in the form of a bar with vibration sectors”, 2 264 912, IPC
К недостаткам прототипа можно отнести сложность конструкции рабочего органа и отсутствие устройств для настройки необходимых режимов работы.The disadvantages of the prototype include the complexity of the design of the working body and the lack of devices for setting the required modes of operation.
Задачей предлагаемого изобретения является формирование динамического состояния вибрационной технологической машины при помощи изменения параметров регулируемых конструктивных элементов.The objective of the invention is the formation of the dynamic state of the vibrational technological machine by changing the parameters of adjustable structural elements.
Устройство для формирования вибрационного перемещения рабочей среды, характеризующееся тем, что содержит основной блок в виде протяженного твердого тела, обладающего массой и моментом инерции, опирающегося на упругие элементы в виде винтовых и пневматических пружин, обладающих свойством под настройки и в рамках возможностей системы управления, вибродатчиков, блока обработки информации, системы подкачки воздуха с компрессором и управляемыми дросселями, при этом устройство снабжено шарнирно соединены с опорной поверхностью, а другие - с рабочим телом, причем треугольные блоки снабжены при грузами, выполненными с возможностью изменения их массы или положения на рычагах соответствующих треугольных блоков.A device for generating a vibrational movement of the working medium, characterized in that it contains the main unit in the form of an extended solid body having a mass and a moment of inertia, based on elastic elements in the form of helical and pneumatic springs, which have the property for settings and within the capabilities of the control system, vibration sensors , an information processing unit, an air pumping system with a compressor and controlled throttles, while the device is pivotally connected to the support surface, and the others to the working fluid, and the triangular blocks are equipped with weights made with the possibility of changing their mass or position on the levers of the corresponding triangular blocks.
На фиг. 1 приведена принципиальная схема вибрационной технологической машины со сложным рабочим органом, содержащая опорную поверхность 1, компрессор 2, блок управления 3, блок обработки информации 4, воздуховоды 5, 30, демпфирующие камеры 6, 29, дроссели 7, 8, 27, 28, пневмоупругие камеры 9, 26, пружины 10, 25, треугольные блоки 11, 14, 21, 24, рычаги 12, 23, массо-инерционные элементы 13, 15, 20, 22, вибрационные датчики 16, 19, рабочий орган 17, вибратор 18, коммуникации 31, 32, 33, 34, 35, 36.In FIG. 1 shows a schematic diagram of a vibration process machine with a complex working body, containing a
На фиг. 2 показана расчетная схема технического объекта в виде механической колебательной системы с двумя степенями свободы с составным рабочим органом.In FIG. 2 shows the design scheme of a technical object in the form of a mechanical oscillatory system with two degrees of freedom with a composite working body.
На фиг. 3, а, б представлены принципиальные схемы расположения скоростей точек по координатам у1 и у2.In FIG. 3, a, b shows the schematic diagrams of the location of the velocities of the points along the coordinates y 1 and y 2 .
На фиг. 4 приведена структурная математическая модель (структурная схема) исходной системы по расчетной схеме на фиг. 2.In FIG. 4 shows a structural mathematical model (structural diagram) of the original system according to the design scheme in FIG. 2.
Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.
Предлагаемое изобретение относится к тем направлениям машиностроения, которые связаны с разработкой способов и средств повышения производительности труда, обеспечения повышения качества продукции и создания безопасных условий эксплуатации оборудования, реализующие вибрационные технологии. Изобретение реализуется механической колебательной системой, состоящей из рабочего органа в виде твердого тела, обладающего массой и моментом инерции, совершающей движения, характерные для систем с двумя степенями свободы.The present invention relates to those areas of mechanical engineering that are associated with the development of methods and means to increase labor productivity, improve product quality and create safe operating conditions for equipment that implement vibration technologies. The invention is implemented by a mechanical oscillatory system consisting of a working body in the form of a solid body with a mass and a moment of inertia that performs movements characteristic of systems with two degrees of freedom.
Технологический объект содержит рабочий орган 17, представляющий собой соединение основного рабочего тела, к которому в тт. A3, В3 присоединяются два треугольных блока 14, 21; в этих точках блоки соединяются через шарнирные соединения с основной частью рабочего органа, положение которого определяется координатами y1 и у2; в свою очередь присоединяемые треугольные блоки 11, 24 тт. А1, В1 соединяются с рычагами 12, 23, связанными через шарнирные соединения в тт. А, В с опорной поверхностью 1.The technological object contains a working
Рабочий орган в тт. А, В опирается на упругие элементы 10, 25 с коэффициентами жесткости k1 и k2; в свою очередь упругие элементы соединяются с рабочим органом 17 в тт. А4, В4.Working body in vols. A, B rests on
Параллельно упругим элементам 10, 25 с жесткостями k1 и k2 в системе устанавливаются пневмоупругие блоки, имеющие приведенные жесткости kпр1 и kпр2, которые работают параллельно с металлическими винтовыми пружинами 10, 25.Parallel to the
Каждый из пневмоупругих элементов связан в верхней части с рабочим органом 18; нижняя часть установлена на опорной поверхности 1.Each of the pneumoelastic elements is connected in the upper part with the
Пневматические пружины состоят из пневмоупругих камер 9, 26 с объемами V1, V10 (пневмоупругие баллоны), опирающихся на демпфирующие камеры 6, 29 в виде жесткого баллона с объемами V2 и V20 соответственно. Внутри пневмоопор имеются дроссели 8, 27, которые могут изменять свое поперечное сечение и создавать эффекты диссипации энергии; их параметры приведенных коэффициентов вязкого трения обозначаются соответственно как b1 и b2. В разделе «Теоретическое обоснование работы системы» будут приведены более детализированные данные о работе пневмоопор.Pneumatic springs consist of
Подкачка пневмобаллонов 9, 26 осуществляется компрессором 2 через воздуховоды 5, 30 и управляемые дроссели 7, 28. Возбуждение системы осуществляется инерционным вибратором 18, установленным в нижней части рабочего органа 17; динамическое состояние системы фиксируется вибрационными датчиками 16, 19, связанными через коммуникации 31, 34 с блоком обработки информации 4.
Настройка вибрационного технологического комплекса (фиг. 1) на соответствующее динамическое состояние обеспечивается выбором параметров возбуждения и может корректироваться путем изменения масс пригрузов m1, m2, m10, m20 13, 15, 20, 22 или путем изменения положения пригрузов на рычагах 12, 23 (вариация длин участков).Setting the vibrational technological complex (Fig. 1) to the appropriate dynamic state is ensured by selecting the excitation parameters and can be adjusted by changing the masses of weights m 1 , m 2 , m 10 ,
Особенностью предлагаемого изобретения является возможность создания специфических режимов в формировании вибрационных полей рабочего органа, состоящего из трех подвижных секторов, движущихся в системе двух координат плоского движения. Это позволяет при организации движения рабочей обрабатывающей среды создавать эффективные объемные движения с одновременным формированием определенных форм пространственных перемещений технологической среды, в целом, и обрабатывать детали сложной формы за счет непрерывных подбрасываний.A feature of the invention is the possibility of creating specific modes in the formation of vibrational fields of the working body, consisting of three movable sectors moving in a two-coordinate system of plane motion. This allows, when organizing the movement of the working processing medium, to create effective three-dimensional movements with the simultaneous formation of certain forms of spatial displacements of the technological environment as a whole, and to process parts of complex shape due to continuous tossing.
Настройка технологического комплекса может осуществляться путем варьирования параметрами пневмоупругих подвесок, используя управляемые дроссели и компрессор для обеспечения необходимых параметров сжатого воздуха.The setting of the technological complex can be carried out by varying the parameters of the pneumoelastic suspensions, using controlled throttles and a compressor to provide the necessary compressed air parameters.
Теоретическое обоснование работы системыTheoretical substantiation of the system operation
1. Предлагаемое изобретение как технический объект представляет собой техническую систему, принципиальная схема которой приводится на фиг. 1. Расчетная схема технического объекта по фиг. 1 представляет собой механическую колебательную систему с сосредоточенными параметрами с двумя степенями свободы. Предполагается, что расчетная схема (физическая модель системы) совершает малые колебания относительно положения статического равновесия или установившегося движения, которое рассматривается в системе координат у1, у2, связанных с неподвижным базисом.1. The present invention as a technical object is a technical system, the schematic diagram of which is shown in Fig. 1. The design scheme of the technical object according to FIG. 1 is a mechanical oscillatory system with lumped parameters with two degrees of freedom. It is assumed that the calculation scheme (physical model of the system) makes small oscillations relative to the position of static equilibrium or steady motion, which is considered in the coordinate system y 1 , y 2 associated with a fixed basis.
Рабочий орган технологической машины, выполнен в виде механической замкнутой цепи, в структуре которой твердое тело массой М и моментом инерции J занимает центральное положение. Рабочий орган опирается на рычажные механизмы (рычаги, находящиеся в шарнирных соединениях, обозначенных как тт. - А1 - А4, B1-B4). В тт. A3 и В3 рабочий орган имеет контакты с упругими элементами, обладающими жесткостями k1 и k2; параллельно этим элементам используются управляемые пневмоупругие опоры с демпферными камерами.The working body of the technological machine is made in the form of a mechanical closed circuit, in the structure of which a solid body with mass M and moment of inertia J occupies a central position. The working body is based on lever mechanisms (levers located in the swivel, designated as TT. - A 1 - A 4 , B 1 -B 4 ). In tt. A 3 and B 3 the working body has contacts with elastic elements with stiffness k 1 and k 2 ; parallel to these elements, controlled pneumoelastic supports with damper chambers are used.
Расчетная схема исходной системы (фиг. 1) приводится на фиг. 2 и представляет собой механическую колебательную систему с двумя степенями свободы, структура которой имеет набор дополнительных динамических связей, реализуемых рычажными механизмами.The design scheme of the original system (Fig. 1) is shown in Fig. 2 and is a mechanical oscillatory system with two degrees of freedom, the structure of which has a set of additional dynamic links implemented by lever mechanisms.
Динамика исходной системы (фиг. 2) достаточно сложна, однако ее рассмотрение может быть упрощено построением линейной математической модели при учете малости колебаний элементов, относительно положения статического равновесия.The dynamics of the original system (Fig. 2) is quite complex, but its consideration can be simplified by constructing a linear mathematical model, taking into account the smallness of the oscillations of the elements relative to the position of static equilibrium.
Элементы системы, кроме рабочего органа, имеющего массу М и момент инерции J, обладают также массоинерционными свойствами в виде сосредоточенными масс m1, m2, m10, m20 в тт. А2, В2, А4, В4.The elements of the system, in addition to the working body, having a mass M and a moment of inertia J, also have mass-inertial properties in the form of concentrated masses m 1 , m 2 , m 10 , m 20 in tt. A 2 , B 2 , A 4 , B 4 .
Система имеет источники внешнего возбуждения колебаний рабочего органа в виде внешней гармонической силы Q(t), приложенной в т. О - центре масс; положение центра масс относительно концов рабочего органа (тт. А3, В3) длинами плеч l1, l2.The system has sources of external excitation of oscillations of the working body in the form of an external harmonic force Q(t) applied in t. O - the center of mass; the position of the center of mass relative to the ends of the working body (mm. A 3 , B 3 ) with shoulder lengths l 1 , l 2 .
Движение системы рассматривается с использованием систем координат у1, у2, а также у0, ϕ. Между координатами имеются следующие соотношенияThe motion of the system is considered using coordinate systems y 1 , y 2 , as well as y 0 , ϕ. There are the following relations between the coordinates
где where
Для построения математической модели используется метод Лагранжа [1], что связано с построением выражений для кинетической и потенциальной энергий системы, что требует определения скоростей движения элементов m1, m2, m10 и m20. Искомые скорости на расчетной схеме (фиг. 2) обозначены соответственно: дляTo build a mathematical model, the Lagrange method [1] is used, which is associated with the construction of expressions for the kinetic and potential energies of the system, which requires determining the velocities of the elements m 1 , m 2 , m 10 and m 20 . The desired speeds on the design scheme (Fig. 2) are indicated respectively: for
Определение скоростей ,,, производится с использованием представлений о мгновенных центрах скоростей, что требует определенных геометрических построений. Необходимые данные приводятся на схемах (фиг. 3, фиг. 4). Нужная информация о конструктивных параметрах (углы β1, β2, β3 и γ1, γ2, γ3), длины звеньев l01, l02, l03, l10, l20, l30, l40 и др. параметры являются исходными и определяются, исходя из конструктивно-технических соображений, связанных с проектными решениями.Determination of speeds , , , is produced using the concepts of instantaneous centers of velocities, which requires certain geometric constructions. The necessary data are given in the diagrams (Fig. 3, Fig. 4). The necessary information about the design parameters (angles β 1 , β 2 , β 3 and γ 1 , γ 2 , γ 3 ), link lengths l 01 , l 02 , l 03 , l 10 , l 20 , l 30 , l 40 , etc. .parameters are initial and are determined on the basis of structural and technical considerations associated with design solutions.
Используя вспомогательные расчетные схемы (фиг. 3, фиг. 4) на основе известных конструктивно-технических данных, определяются соотношенияUsing auxiliary design schemes (Fig. 3, Fig. 4) on the basis of known design and technical data, the ratios are determined
С учетом вышеприведенного выражение для кинетической энергий системы примет видTaking into account the above, the expression for the kinetic energies of the system takes the form
2. Для определения потенциальной энергии системы необходимо принимать во внимание детализированные представления относительно пневмоупругих блоков.2. To determine the potential energy of the system, it is necessary to take into account detailed representations of pneumoelastic blocks.
Как уже отмечалось ранее, пневмоупругий блок (пневмопружина) состоит из пневмоупругого элемента баллонного типа с объемом камеры V1, что формирует локальную жесткость (эквивалентной пружины) k01. Второй блок пневмопружины образует демпферную камеру; оболочкой такой камеры является жесткая цилиндрическая оболочка объемом V2, что формирует эквивалентную локальную жесткость k02. Обе упомянутые камеры соединяются через управляемый лепестковый дроссель, создающий условия для диссипации энергии, что можно отобразить в виде демпфирующего соединительного звена с коэффициентом демпфирования b.As noted earlier, the pneumoelastic block (pneumospring) consists of a pneumoelastic element of a balloon type with a chamber volume V 1 , which forms the local stiffness (of an equivalent spring) k 01 . The second air spring assembly forms the damper chamber; the shell of such a chamber is a rigid cylindrical shell of volume V 2 , which forms the equivalent local stiffness k 02 . Both mentioned chambers are connected through a controlled petal throttle, which creates conditions for energy dissipation, which can be displayed as a damping connecting link with a damping coefficient b.
Общая схема пневмоупругого блока может быть представлена последовательным соединением двух составляющих элементовThe general scheme of the pneumoelastic block can be represented by a series connection of two constituent elements
Если b1 → 0, тоIf b 1 → 0, then
При b1 → ∞ - kпр1=k01.When b 1 → ∞ - k pr1 =k 01 .
Особенности динамических свойств таких упругих элементов будут рассмотрены далее, но в более удобной операторной форме. Таким образом выражение для потенциальной энергии системы можно представить в видеThe features of the dynamic properties of such elastic elements will be considered below, but in a more convenient operator form. Thus, the expression for the potential energy of the system can be represented as
где where
3. Используя выражения для кинетической и потенциальной энергий запишем ряд вспомогательных соотношений для системы с двумя степенями свободы:3. Using the expressions for the kinetic and potential energies, we write a number of auxiliary relations for a system with two degrees of freedom:
Математическая модель исходного объекта по расчетной схеме, приведенной на фиг.2, может быть представлена системой двух обыкновенных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами во временной областиThe mathematical model of the original object according to the calculation scheme shown in figure 2 can be represented by a system of two ordinary differential equations with constant coefficients in the time domain
Уравнения во временной области (11), (12) могут после интегральных преобразований Лапласа при нулевых начальных условиях представлены в операторной форме [1]:Equations in the time domain (11), (12) can, after the Laplace integral transformations under zero initial conditions, be presented in operator form [1]:
где p=jω - комплексная переменная (J=√-1), значок <-> над переменной означает ее изображение по Лапласу [3].where p=jω is a complex variable (J=√-1), the <-> sign above the variable means its image according to Laplace [3].
Система уравнений (13), (14) в операторной форме может быть интерпретирована структурной схемой эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления, как это показано на фиг. 4 [2].The system of equations (13), (14) in operator form can be interpreted by a block diagram of a dynamically equivalent automatic control system, as shown in Fig. 4 [2].
Используя структурную схему (фиг. 4) можно построить передаточные функции системы при заданном силовом возмущении , которые одновременно действует на два входа системы:Using the block diagram (Fig. 4), it is possible to construct the transfer functions of the system for a given force perturbation , which simultaneously acts on two inputs of the system:
где where
является частотным характеристическим уравнением системы.is the frequency characteristic equation of the system.
4. Оценка возможных динамических свойств. Рассматриваемая механическая колебательная система состоит из двух парциальных блок, соединенных между собой звеном межпарциальных связей; это звено отражает инерционный характер динамических связей между парциальными блоками.4. Estimation of possible dynamic properties. The mechanical oscillatory system under consideration consists of two partial blocks interconnected by a link of interpartial bonds; this link reflects the inertial nature of the dynamic links between the partial blocks.
При определенных сочетаниях инерционных параметров системы парциальные связи могут обнуляться; в этом случае парциальные блоки могут обнуляться; в этом случае парциальные блоки работают в автономном режиме.With certain combinations of inertial parameters of the system, partial constraints can be set to zero; in this case, partial blocks can be set to zero; in this case, the partial units operate offline.
В целом система обладает двумя частотами собственных колебаний, при которых возможно возбуждение резонансных (b1=0, b2=0) или околорезонансных режимов (b1≠0, b2≠0).In general, the system has two frequencies of natural oscillations, at which it is possible to excite resonant (b 1 =0, b 2 =0) or near-resonance modes (b 1 ≠0, b 2 ≠0).
Анализ показывает, что на определенных частотах, что совпадает с «обнулением» числителей передаточных функций W1(p) и W2(p) возможна реализация режимов динамического гашения колебаний, что позволяет создавать на рабочем органе вибрационные поля (то есть распределения колебаний точек рабочего органа) разнообразных форм движения элементов системы, обеспечивающих пространственные формы взаимодействия сыпучих технологических сред с обрабатываемом на рабочем органе изделии.The analysis shows that at certain frequencies, which coincides with the “zeroing” of the numerators of the transfer functions W 1 (p) and W 2 (p), it is possible to implement dynamic vibration damping modes, which allows you to create vibration fields on the working body (that is, the distribution of oscillations of the points of the working body) of various forms of movement of the elements of the system, providing spatial forms of interaction of loose technological media with the product processed on the working body.
5. Большими возможностями в оценке динамического состояния вибрационной технологической машины, в плане выбора и оценки динамических режимов, обладает подход, основанный на использовании передаточной функции межпарциальных связей5. An approach based on the use of the transfer function of interpartial connections has great potential in assessing the dynamic state of a vibration technological machine, in terms of choosing and evaluating dynamic modes.
Обычно W12(p) рассматривается как связности движения по координатам и . Если W12(p)=i=1, то рабочий орган совершает только поступательные вертикальные вибрационные движения. В свою очередь, при i=-1 рабочий орган совершает только угловые колебания при условии, что у0=0 (то есть центр масс является неподвижным).Usually W 12 (p) is considered as connections of motion along the coordinates and . If W 12 (p)=i=1, then the working body performs only translational vertical vibrational movements. In turn, when i=-1, the working body performs only angular vibrations, provided that y 0 = 0 (that is, the center of mass is motionless).
Трапецеидальную форму имеют распределения амплитуд колебаний точек по длине рабочего органа, если i>1 или i<1. В этом случае рабочий орган имеет так называемый центр колебаний, относительно которого рабочий орган совершает угловые колебания.The trapezoidal shape is the distribution of the amplitudes of oscillations of points along the length of the working body, if i>1 or i<1. In this case, the working body has a so-called center of oscillation, relative to which the working body makes angular oscillations.
В режимах динамического гашения колебаний ( и ) узел колебаний совпадает с «обнуляющейся» координатой.In the modes of dynamic vibration damping ( and ) the oscillation node coincides with the "resetting" coordinate.
Наличие в системе пневмоупругого блока с управляемым дросселем (b1, b2) позволяет избегать резкого нарастания амплитуд колебаний в частотах, близких резонансным.The presence in the system of a pneumoelastic block with a controlled throttle (b 1 , b 2 ) makes it possible to avoid a sharp increase in the oscillation amplitudes at frequencies close to the resonant ones.
Выбор и настройка вибрационного технологического комплекса осуществляется варьированием значений масс пригрузов m1, m2, m10 и m20 и возможностями и длин плеч рычагов l10 и l20, что формирует значения настроечных массоинерционных коэффициентов a I, a II, а 10, а 20. Кроме того, в случае необходимости могут использоваться возможности дросселирования каналов упругих и демпферных камер пневмоупругих опор.The choice and adjustment of the vibrational technological complex is carried out by varying the mass values of the weights m 1 , m 2 , m 10 and m 20 and the capabilities and lengths of the arms of the levers l 10 and l 20 , which forms the values of the tuning mass inertia coefficients a I , a II , a 10 , and 20 . In addition, if necessary, the possibilities of throttling the channels of the elastic and damper chambers of the pneumoelastic supports can be used.
Для поддержания параметров подвески и ее регулирования система снабжается компрессором.To maintain the parameters of the suspension and its regulation, the system is equipped with a compressor.
Динамическое состояние вибрационного технологического комплекса контролируется соответствующими датчиками, имеет систему сбора и обработки информации в соответствии с регламентами технологического процесса для получения различных динамических режимов, в том числе тех, которые могут быть применены при обработке деталей сложной формы.The dynamic state of the vibration technological complex is controlled by appropriate sensors, has a system for collecting and processing information in accordance with the regulations of the technological process to obtain various dynamic modes, including those that can be used when processing parts of complex shape.
Источники информацииSources of information
1. Лурье А.И. Операционное исчисление и его приложения к задачам механики. М.; Л.: Гос. изд-во техн.-теор. лит., 1950. - 431 с.1. Lurie A.I. Operational calculus and its applications to problems in mechanics. M.; L.: Mrs. Publishing house of tech.-theor. lit., 1950. - 431 p.
2. Eliseev S.V., Eliseev A.V. Theory of oscillations. Structural mathematical modeling in problems of dynamics of technical objects. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2019. 521 p.2. Eliseev S.V., Eliseev A.V. Theory of oscillations. Structural mathematical modeling in problems of dynamics of technical objects. Cham: Springer Nature Switzerland AG, 2019. 521 p.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773825C1 true RU2773825C1 (en) | 2022-06-10 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4001658A (en) * | 1973-04-16 | 1977-01-04 | Ernst Leitz G.M.B.H. | Oscillator for non-sinusoidal movements |
RU2264912C1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный технический университет" | Working tool made as a bar with vibrating sections |
RU2275286C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for vibration working |
RU2624757C1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Control method of vibration technological machine vibration field structure, based on using dynamic damping effects and device for its implementation |
RU2695899C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method for adjusting vibration amplitude distributions of a vibration table working body and device for its implementation |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4001658A (en) * | 1973-04-16 | 1977-01-04 | Ernst Leitz G.M.B.H. | Oscillator for non-sinusoidal movements |
RU2264912C1 (en) * | 2004-04-26 | 2005-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Братский государственный технический университет" | Working tool made as a bar with vibrating sections |
RU2275286C1 (en) * | 2004-10-25 | 2006-04-27 | Кубанский государственный аграрный университет | Device for vibration working |
RU2624757C1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-07-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Control method of vibration technological machine vibration field structure, based on using dynamic damping effects and device for its implementation |
RU2695899C1 (en) * | 2018-08-01 | 2019-07-30 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Method for adjusting vibration amplitude distributions of a vibration table working body and device for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3260756B2 (en) | High frequency vibration test fixture with hydraulic servo valve and piston actuator | |
RU2710314C1 (en) | Method for changing and adjusting the dynamic state of a vibration process machine and a device for realizing said method | |
JPH03503923A (en) | Machine mount for vibration isolation | |
US10124963B1 (en) | Vibratory apparatus | |
Bapat | The general motion of an inclined impact damper with friction | |
RU2773825C1 (en) | Apparatus for forming vibrational movement of the working medium | |
RU2595733C2 (en) | Method of adjusting operating modes of anti-vibration system and device therefor | |
RU2624757C1 (en) | Control method of vibration technological machine vibration field structure, based on using dynamic damping effects and device for its implementation | |
CN113565912B (en) | Dynamic vibration absorbing structure and method with self-adaptive and rapid-adjustable resonant frequency | |
RU2711832C1 (en) | Method for control of dynamic state of process vibration machine and device for implementation thereof | |
RU2751042C1 (en) | Device for setting, correcting, forming and controlling dynamic state of vibration technological machine and method for its implementation | |
RU2693711C2 (en) | Vibration process machine dynamic state control device | |
RU2716368C1 (en) | Method of adjusting vibrations amplitude distribution of vibrating process bench working element and device for implementation thereof | |
RU2755534C1 (en) | Apparatus for controlling dynamic state of vibrational technological machine and method for implementation thereof | |
RU2718177C1 (en) | Method of adjusting dynamic state of vibration process machine and device for implementation thereof | |
RU2695899C1 (en) | Method for adjusting vibration amplitude distributions of a vibration table working body and device for its implementation | |
Kibirkštis et al. | Synchronization of pneumatic vibroexciters under air cushion operating mode in a self-exciting autovibration regime | |
RU2691646C1 (en) | Method of controlling formation of structure and parameters of vibration field of process machine | |
CN204107827U (en) | A kind of many vibration type screens | |
RU2668933C1 (en) | Oscillation damping device | |
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 | |
US4003203A (en) | Hydraulic exciter of vibrations for a vibratory compactor | |
RU2604250C2 (en) | Method and device for dynamic oscillations suppression | |
RU2755646C1 (en) | Device for setting, adjusting and forming the dynamic state of a vibrating technological machine and a method for its implementation |