| Popis: |
Некрасов Сергей Геннадьевич, доктор технических наук, профессор, Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, nekrasovsg@susu.ru. Перминов Сергей Васильевич, главный инженер АО «Медприбор», г. Челябинск, info@medpribor.net. S.G. Nekrasov1, nekrasovsg@susu.ru, S.V. Perminov2, info@medpribor.net 1South Ural State University, Chelyabinsk, Russian Federation 2Medpribor, JSC, Chelyabinsk, Russian Federation Одним из направлений развития машиностроения является проектирование и производство вибромашин для уплотнения сыпучих сред, начиная от низкочастотных дорожных виброкатков и виброплит для трамбовки дорожного полотна и укладки асфальта и завершая литейными установками и высокочастотными компактерами для создания новых материалов. Актуальной проблемой при проектировании такого типа вибромашин является выбор параметров вибрации рабочего инструмента, значения которых должны зависеть от параметров обрабатываемого материала, и, как следствие, выбор устройства, удовлетворяющего этим требованиям. Универсальных устройств на рынке нет, однако можно создать универсальную модель и конструкцию пригодную для проектирования вибромашин различного назначения. В работе рассматривается модель универсального вибратора, принцип действия которого основан на изгибных поперечных колебаниях пластин. В отличие от полуволновых преобразователей стержневого типа, данная конструкция при тех же габаритных размерах и энергопотреблении обладает в широком диапазоне частот большим динамическим диапазоном колебаний рабочего инструмента, форму рабочей поверхности которого можно задавать произвольной. Конструкция и структура могут быть изменены в рамках базового набора элементов путем выбора, например, нулевых значений соответствующих параметров. Получена распределенная модель на основе уравнений математической физики, которая сведена к интегральному виду за счет определения импульсной характеристики (функции Грина) круглой пластины и затем всего датчика. Проведено параметрическое исследование, показана возможность изменения частотной характеристики вибратора. Разработанная математическая модель применима как для низкочастотных, так и высокочастотных применений, так как является линейной и выполнена с использованием безразмерных комплексов теории подобия. Модель учитывает упругий гистерезис элементов конструкции, обеспечивая тем самым достоверные величины амплитуды резонансных колебаний рабочего инструмента. Валидация модели показала высокую точность определения резонансных частот. One of the directions of development of mechanical engineering is the design and production of vibratory machines for compacting bulk media, ranging from low-frequency road vibratory rollers and vibratory plates for road ramming and asphalt paving and ending with foundries and high-frequency compactors for creating new materials. An actual problem in the design of this type of vibrating machine is the choice of vibration parameters of the working tool, the values of which should depend on the parameters of the material being processed, and, as a consequence, the choice of a device that meets these requirements. There are no universal devices on the market, however it is possible to create a universal model and design suitable for designing vibratory machines for various purposes. The paper considers a model of a universal vibrator, the operating principle of which is based on bending transverse vibrations of plates. Unlike halfwave rodtype transducers, this design, with the same overall dimensions and power consumption, has a large dynamic range of oscillations of the working tool in a wide frequency range, the shape of the working surface of which can be set arbitrarily. The design and structure can be changed within the basic set of elements by choosing, for example, the zero values of the corresponding parameters. A distributed model is obtained based on the equations of mathematical physics, which is reduced to an integral form by determining the impulse response (Green's function) of a round plate and then the entire sensor. A parametric study is carried out, the possibility of changing the frequency response of the vibrator is shown. The developed mathematical model is applicable for both lowfrequency and highfrequency applications, since it is linear and performed using dimensionless complexes of the similarity theory. The model considers the elastic hysteresis of structural elements, thereby providing reliable values of the amplitude of the resonant vibrations of the working tool. The validation of the model has shown a high accuracy in determining the resonant frequencies. |
