Введение. В технологических процессах измельчения, сортировки, уплотнения и погружения элементов конструкций в грунт используются круговые, эллиптические и направленные колебания [1, 2]. В создании вибрационного режима машины участвуют следующие системы: дебалансы, вращающиеся с определённой частотой; пружинные опоры; массы колеблющихся тел. В результате сочетания параметров этих систем генерируется амплитуда и частота колебаний системы в целом. Как правило, речь идёт о наибольшем значении амплитуды вдоль заданного направления. Значение вынуждающей сила, а значит и амплитуды, вдоль перпендикуляра к основному направлению, не рассматривается. При генерировании направленных колебаний вдоль прямой линии [3, 4, 5], важно исключить составляющую колебаний в направлении перпендикулярном основному. Однако погрешности расчёта и изготовления могут привести к возникновению нежелательной вибрации в направлении перпендикулярном основному. Для устранения такого явления вначале необходимо оценить соотношение основного, рабочего, и нежелательного колебаний, а затем принять меры по устранению такого явления. Методология. В основе метода оценки отклонения механических колебаний от прямолинейно направленной траектории лежит классический метод расчёта вибрационных механизмов планетарного типа.Основная часть. Вибраторы с круговыми, эллиптическими или направленными колебаниями по условию или в силу конструктивных обстоятельств создают колебания вдоль направлений, перпендикулярных между собой, которые являются и осями координат. Вибратор, а также вибромодуль может быть установлен на пружинных опорах или на инертной массе М. Введём понятие «осевая разбалансировка» или «разбалансировка прямолинейно направленных колебаний» вибратора, как соотношение амплитуд колебаний вдоль координатных осей. А их отношение – как коэффициент разбалансировки прямолинейно направленных колебаний, δ .Если речь идёт о вибраторах с круговыми колебаниями, рис. 1, то у них δ =1.0. При установке на пружинные опоры, траектория движения становится эллиптической. И δ , в зависимости от конструкции пружинных опор, т.е. от нормального и осевого сопротивления колебаниям, может изменяться в некоторых пределах, например, 0,8…0,5.Для вибратора с почти прямолинейно направленными колебаниями, рис. 2 – ИВ 101Е: такое соотношение δ  может составлять 0,4…0,1 (например).Для вибратора планетарного типа [4, 6, 7] с прямолинейно направленными колебаниями, δ  может составлять 0,1…0,01.Таким образом, можно получить параметр – коэффициент разбалансировки прямолинейно направленных колебаний, характеризующий соотношение осевой и радиальной (нормальной) силы, генерируемой вибратором (вибромодулем).Целью статьи является теоретическая и экспериментальная оценка коэффициента разбалансировки прямолинейно направленных колебаний отдельных видов вибраторов (вибромодулей).Вибрационные колебания в технике и промышленности возбуждаются вибродвигателями разных типов. Часто предпочтительными являются направленные вибрационные колебания. Разработкой вибродвигателей направленного действия с ассиметричной вынуждающей силой посвящены работы авторов [6]. Если пренебречь ошибками изготовления и считать, что центр масс С дебаланса находится на подвижной окружности радиуса r (рис. 3), которая обкатывается по неподвижной окружности радиуса R = 2r, то механизм, работающий на базе гипоциклоидного движения [8], создаёт именно такую силу направленного действия. Для определённости будем считать, что возникающая вдоль оси х сила является полезной силой Fполез, а вдоль оси у – нежелательной, неполезной Fнеполез.    Рис. 1. Вибраторы с круговой вынуждающей силойРис. 2. Вибратор с почти прямолинейно направленными колебаниями, ИВ 101ЕРис. 3. Планетарный вибратор с направленными колебаниями, ВМ-2  Однако ошибки приводят к тому, что центр масс С дебаланса лежит на расстоянии r + Δr. При этом, если Δr = 0, то центр масс движется по нормальной гипоциклоиде. Траектория движения центра масс в данном случае – горизонтальная прямая, совпадающая с диаметром обкатываемой окружности (рис. 4). Если же Δr > 0, то центр масс движется по удлинённой гипоциклоиде и траекторией является эллипс (рис. 5, слева). Аналогично, если Δr < 0, то центр масс движется по укороченной гипоциклоиде, также по эллипсу (рис. 5, справа). В двух последних случаях движение дебаланса создаёт колебания не только полезного направления, но при движении по эллипсу имеются и вертикальные составляющие колебаний. Соотношению амплитуд полезных и неполезных составляющих ускорения центра масс и, следовательно, соответственных сил инерции, посвящена настоящая работа.   Рис. 4. Нормальная гипоциклоида при R = 2r.     Рис. 5. Гипоциклоиды R = 2r: удлинённая (слева) при Δr = 0,5 и укороченная (справа) при Δr = ‒ 0,5, получающиеся в результате смещения центра масс от идеального положения с Δr = 0, показанного на рис. 4.  Общий вид уравнений движения по гипоциклоиде при R = 2r имеет вид:  x=(R-r)cosφ+λrcosR-rrφ=r(1+λ)cosφ , y=R-rsinφ-λrsinR-rrφ=r(1-λ)cosφ ,  где λ=1+Δrr . Считая движение планетарных колёс установившимся, то есть положив φ = ωt, получим из этих уравненийx=(R+∆r)cosωt ,                    (1)y=-∆rsinωt .                       (2)Дважды дифференцируя (1) и (2) по времени, получим выражения для ускорения движения центра масс дебаланса:x=-ω2(R+∆r)cosωt≡aполез ,         (3)y=-ω2∆rsinωt≡aнеполез .             (4)Таким образом, при вращении центра масс С дебаланса массы М по гипоциклоиде, с ошибкой смещения от нормального положения Δr, с угловой скоростью ω, получим проекции силы инерции дебаланса:Fполез=Maполез=-Mω2(R+∆r)cosωt ,  (5)Fнеполез=Maнеполез=-Mω2∆rsinωt ,  (6)амплитудные значения которых равныFполез, max = M ω2 (R + Δr),              (7)Fнеполез, max = M ω2 Δr                  (8)В вибромодуле ВМ-2 [4], источником неполезных вибраций, кроме смещения центра масс дебаланса на величину Δr (например, это может быть величина допускаемого зазора при изготовлении зубчатых колёс), служит также дополнительная масса тдоп, вращающаяся с той же угловой скоростью ω, и центр масс которой смещён на расстояние rдоп.. То есть, Fнеполез, max = M ω2 Δr + тдоп ω2 rдоп .      (9)Равенства (7) и (9) дают максимальные значения, которые могут приобрести полезная и неполезная сила при работе вибродвигателя планетарного типа направленного действия. Если ввести коэффициент  δ=Fнеполез, maxFполез, max =Mω2∆r+mдопω2rдоп Mω2(R+∆r)=∆r R+∆r+mдопrдоп M(R+∆r) ,                                 (10) который можно назвать коэффициентом разбалансировки направленных колебаний, то задачу создания направленных колебаний можно свести к требованию минимальности коэффициента δ. Действительно, при идеально точном изготовлении колёс (Δr = 0) и идеальной балансировке дополнительных масс (rдоп = 0), имеем δ = 0.  При тдоп << М имеем один из предельных случаев, для которого δ≈∆r R+∆r .                          (11)Другой интересный предельный случай возникает при тдопrдоп >> МΔr:δ≈mдопrдоп MR .                      (12)В ходе НИиОКР были изготовлены несколько ступеней вибромодулей. Для одного из них, вибромодуля ВМ-2, рассматриваемые нами в формулах (7)–(12) параметры имели следующие значения: M = 5 кг, ω = 2πп/60 = 2π·1500/60 = 50π с –1, R = 15 мм, Δr = 0,1 мм, тдоп = 0,47 кг, rдоп = 5,63 мм. Для этих значений получаем из (7), (9), (10): Fполез, max = M ω2 (R + Δr) = 5·1572 ·(0,015 + +0,0001) ≈ 1863 Н,Fнеполез, max = M ω2 Δr + тдоп ω2 rдоп ≈ 78 Н,δ=Fнеполез, maxFполез, max =781863  ≈ 0,0419.А при другой частоте ω = 2πп/60 = 2π·3000/60 = 100π с –1, получим значения:Fполез, max = M ω2 (R + Δr) = 5·1572 ·(0,015 + +0,0001) ≈ 7452 Н,Fнеполез, max = M ω2 Δr + тдоп ω2 rдоп ≈ 311 Н,δ=Fнеполез, maxFполез, max =781863  ≈ 0,0417.Таким образом, показано, что в направленных колебаниях может проявляться «раскачка» системы из-за возникновения поперечных колебаний относительно главного, рабочего, направления. Такое, вредное для процесса вибрации, явление может возникать по ряду причин: не совершенство методики расчёта и проектирования вибрационного механизма;  ошибки в методике определения конструктивных параметров; неточность изготовления деталей вибрационного механизма. Для избегания проявления поперечной вибрации в направленных колебаниях целесообразно оценивать, на стали испытания и пуска в работу, величину погрешности, которая может быть оценена коэффициентом разбалансировки направленных колебаний, посредством методики, представленной в настоящей статье.