Vestnik of Don State Technical UniversityVestnik of Don State Technical UniversityВестник Донского государственного технического университета1992-59801362210.12737/22152Машиностроение и машиноведениеMACHINE BUILDING AND MACHINE SCIENCEМашиностроение и машиноведениеFeatures of the dynamic properties of the working bodies of technological machines with inertial excitation of vibrations Особенности динамических свойств рабочих органов технологических машин при инерционном возбуждении колебанияКинаш Никита ЖдановичKinash Nikita ЖдановичКашубаВладимир БогдановичKashubaVladimir БогдановичЕлисеев Андрей ВладимировичEliseev Andrey ВладимировичЕлисеевСергей Викторович EliseevSergey Viktorovich eliseev_s@inbox.ruИркутский государственный университет путей сообщенияРоссияIrkutsk State Transport UniversityRussian Federation14102016141020161646371https://zh-szf.ru/en/nauka/article/13622/view
Предлагается методологическая основа для оценки динамических свойств специализированного технологического вибрационного комплекса. Обоснование выбора параметров производится с помощью методов структурного математического моделирования. В рамках такого подхода в расчетной схеме в виде твердого тела на упругих опорах сопоставляется эквивалентная в динамическом отношении структурная схема системы автоматического управления. Структурное математическое моделирование для задач анализа и динамического синтеза предполагает использование передаточных функций системы. Вводится понятие передаточной функции линеаризованных связей, интерпретация которых определяет условия реализации необходимого распределения амплитуд колебаний или формы вибрационного поля рабочего органа. Особенность выбора условий работы технологического комплекса заключается в таком распределении параметров механической колебательной системы, когда точки определенной области поверхности рабочего стола вибростенда приводятся к режиму или состоянию динамического гашения колебаний. Предложена методика расчета параметров, обеспечивающих необходимые динамические взаимодействия элементов системы. Разработана последовательность действий по выбору значений массоинерционных параметров вибростенда, получены аналитические соотношения для определения частот и соответствующих частотных характеристик
The methodological basis for an estimation of the dynamic properties of a technological vibrating complex is offered. The selection rationale of parameters is made through the structural mathematical model approaches. The automatic control system architecture equivalent in the dynamic relation to the settlement scheme in the form of a solid body with elastic supports is developed as part of this approach. The structural mathematical modeling for the analysis and dynamic synthesis problems involves using the system transfer functions. The concept of the transfer function of linearized connections which interpretation specifies the conditions for the implementation of the necessary distribution of the vibration amplitudes or the form of oscillating field is introduced. The choice of the working conditions of the technological complex is characterized by such a distribution of the mechanical oscillating system parameters when points of a certain area of the vibrostand work table are reduced to a mode or a state of dynamic oscillatory damping. The design procedure of the parameters providing necessary dynamic interactions of the system elements is offered. The sequence of actions for selecting values of the vibrostand baricentric parameters is developed; analytical relations for the definition of frequencies and the corresponding frequency characteristics are obtained.
В последние годы заметно возросло внимание к поискам и разработкам новых технологических процессов, в частности, основанных на использовании эффектов вибрационных взаимодействий элементов машин [1], а также гранулированных рабочих сред с обрабатываемыми деталями [2–5]. Большой интерес представляют разработки вибрационных технологических машин, предназначенных для испытаний деталей на усталостную прочность и др. Детализированные представления об особенностях вибрационных технологических процессов нашли отражение в работах [6–8].Вибрационные технологические машины широко используются в различных отраслях производства, в частности, в машиностроении при реализации технологий вибрационного упрочнения деталей, проведения типовых испытаний деталей и узлов на надежность и др. Задачей таких машин является формирование вибрационных полей определенной структуры, что связано с некоторыми трудностями, поскольку в технических объектах с этой целью часто возникает необходимость создавать условия для регламентированных динамических взаимодействий. Отдельные вопросы, связанные с реализацией вибрационных технологических процессов, рассмотрены в работах [9,10]. Авторами развивается методологическая основа определения параметров и условий рациональной работы вибрационного стенда для проведения серийных испытаний длинномерных деталей на усталостную прочность. В предлагаемой статье развиваются методологические основы обоснования выбора и расчета параметров вибрационных технологических машин оригинального типа, использующих особенности динамических взаимодействий элементов машин в режимах динамического гашения.
De Silva, Clarence W. Vibration: Fundamentals and Practices/ USA: CRC Press. - 2000. - 954 p.De Silva, Clarence W. Vibration: Fundamentals and Practices. USA: CRC Press, 2000, 954 p.Jianlian Cheng, Hui Xu. Inner mass impact damper for attenuating structure vibration / International Journal of Solids and Structures. - 2006. - Vol. 43, iss. 17. - P. 5355-5369.Jianlian Cheng, Hui Xu. Inner mass impact damper for attenuating structure vibration. International Journal of Solids and Structures, 2006, vol. 43, iss. 17, pp. 5355-5369.Kruelle , Christof A. Physics of granular matter: pattern formation and applications/ Rev. Adv. Mater. Sci. - 2009. - vol. 20. - P. 113 - 124.Kruelle, Christof A. Physics of granular matter: pattern formation and applications. Rev. Adv. Mater. Sci., 2009, vol. 20, pp. 113 - 124.Kenneth J. Ford. Transitions to vibro-fluidization in a deep granular bed / Kenneth J. Ford, James F. Gilchrist, Hugo S. Caram // Powder Technology. - 2009. - Vol. 192, iss. 1. - P. 33-39.Ford, Kenneth J., Gilchrist, James F., Caram, Hugo S. Transitions to vibro-fluidization in a deep granular bed. Powder Technology, 2009, vol. 192, pp. 33-39.Aranson, I. S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts/ Igor S. Aranson, Lev S. Tsimring // Reviews of modern physics. - 2006. - Vol. 78, iss.1. - P. 641.Aranson, I. S., Tsimring, L.S. Patterns and collective behavior in granular media: Theoretical concepts. Reviews of modern physics, 2006, vol. 78, iss. 1, p. 641.Пановко, Г. Я. Динамика вибрационных технологических процессов / Г. Я. Пановко. -. Москва-Ижевск, 2006. - 158 с.Panovko, G.Y. Dinamika vibratsionnykh tekhnologicheskikh protsessov. [Dynamics of vibrating processes.] Moscow, Izhevsk: 2006, 158 p. (in Russian).Копылов, Ю. Р. Динамика процессов виброударного упрочнения / Ю. Р. Копылов. - Воронеж : ИПЦ «Научная книга», 2011. - 568 с.Kopylov, Y.R. Dinamika protsessov vibroudarnogo uprochneniya. [Dynamics of vibro-hardening processes.] Voronezh: Nauchnaya kniga, 2011, 568 p. (in Russian).Елисеев, А. В. Динамика вибрационных взаимодействий элементов технологических систем с учетом неудерживающих связей / А. В. Елисеев, В. В. Сельвинский, С. В. Елисеев. - Новосибирск : Наука, 2015. - 332 с.Eliseev, A.V., Selvinskiy V.V., Eliseev S.V. Dinamika vibratsionnykh vzaimodeystviy elementov tekhnologicheskikh sistem s uchetom neuderzhivayushchikh svyazey. [Dynamics of vibrating interactions of technological system elements based on unilateral constraints.] Novosibirsk: Nauka, 2015, 332 p. (in Russian).Неудерживающие связи в динамических взаимодействиях сыпучей среды и вибрирующей поверхности: научно-методологическое обоснование технологии процессов вибрационного упрочнения / С. В. Елисеев [и др.] // Системы. Методы. Технологии. - 2014. - №3(23). - С. 17-31.Yeliseev, A.V., et al. Neuderzhivayushchie svyazi v dinamicheskikh vzaimodeystviyakh sypuchey sredy i vibriruyushchey poverkhnosti: nauchno-metodologicheskoe obosnovanie tekhnologii protsessov vibratsionnogo uprochneniya. [Unilateral constraints in the dynamic interactions of the granular medium and vibrating surface: scientific and methodological basis of the vibration hardening technology.] Systems. Methods. Technologies, 2014, vol. 23, no. 3, pp. 17 - 31 (in Russian).Елисеев, А. В. Вибрационные технологические процессы: виброупрочнение при ударных периодических взаимодействиях / А. В. Елисеев, А. Г. Пнев, В. Б. Кашуба, И. С. Ситов // Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов: XIV Международная научно-практическая конференция. - Чита, 2014.- С. 281-286.Eliseev, A.V., Pnev, A.G., Kashuba V.B., Sitov, I.S. Vibratsionnye tekhnologicheskie protsessy: vibrouprochnenie pri udarnykh periodicheskikh vzaimodeystviyakh. [Vibrating processes: vibro-hardening under shock periodic interactions.] Readings from Kulagin: Engineering and Technology: Proc. XIV Int. Sci.-Pract. Conf. Chita, 2014, pp. 281-286 (in Russian).Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С. В. Елисеев. - Иркутск : Изд-во ИГУ, 2008. - 523 с.Eliseev, S.V., et al. Dinamicheskiy sintez v obobshchennykh zadachakh vibrozashchity i vibroizolyatsii tekhnicheskikh ob´´ektov. [Dynamic synthesis in generalized problems of vibration protection and vibration technical objects.] Irkutsk: izd-vo IGU, 2008, 523 p. (in Russian).Елисеев, С. В. Мехатронные подходы в динамике механических колебательных систем / С. В. Елисеев, Ю. Н. Резник, А. П. Хоменко. - Новосибирск : Наука, 2011. - 383 с.Eliseev, S.V., Reznik, Yu. N., Khomenko, A. P. Mekhatronnye podkhody v dinamike mekhanicheskikh kolebatel´nykh system. [Mechatronic approaches in the dynamics of mechanical vibration systems.] Novosibirsk: Nauka, 2011, 383 p. (in Russian).