Большаков Роман Сергеевич, к.т.н., доцент, доцент кафедры управления эксплуатационной работой
664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15
Roman S. Bolshakov, Cand. Sci. (Eng.), Associate Professor, Associate Professor of the Operational Management Department
15, Chernyshevsky St., Irkutsk 664074
Каргапольцев Сергей Константинович, д.т.н., профессор, профессор кафедры технологии и оборудования машиностроительных производств
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Sergey K. Kargapoltsev, Dr. Sci. (Eng.), Professor, Professor of the Department of Technology and Equipment of Mechanical Engineering Production
83, Lermontov St., Irkutsk 664074
Целью является проведение исследований в области применения вибрационных технологий для перемещения гранулированной рабочей среды. В качестве объекта исследования выбрана вибрационная технологическая машина с расчетной схемой в виде механической колебательной системы с двумя степенями свободы с твердым телом на упругих опорах. Изменение колебаний системы изучалось при помощи структурной теории виброзащитных систем, когда исходной расчетной схеме сопоставляется динамический аналог в виде структурной схемы системы автоматического управления. Структурная схема системы построена на основе уравнений движения в операторной форме, полученных с помощью дифференциальных уравнений Лагранжа второго рода. Для трансформации исходных данных системы дифференциальных уравнений движения использовано преобразование Лапласа. Рассмотрены особенности нового конструктивно-технического решения в области обеспечения вибрационного перемещения гранулированной рабочей среды при помощи рабочего органа вибрационной технологической машины, в структуру которой введен ряд дополнительных масс, рычагов, пружин и шарниров. Пружины в данном случае представляют собой обобщенные структуры, содержащие как упругие элементы, так и демпферы. Получены аналитические соотношения, показывающие связность движения координат крайних точек рабочего органа вибрационной технологической машины. Установлено, что изменение параметров элементов упруго-рычажных блоков позволяет управлять динамическим состоянием вибрационной технологической машины. Показано, что построенная структурная схема способствует формированию математических выражений для передаточных функций, представляющих собой отношения координат движения технического объекта к внешнему силовому возмущению. На основе составленных выражений построена передаточная функция соотношения координат движения вибрационной технологической машины. Таким образом, получена математическая модель вибрационной технологической машины в виде передаточной функции, содержащей большое количество дополнительных упругих и массоинерционных элементов, с возможностями изменения параметров вибрационного перемещения в автоматическом режиме. Проведенные исследования позволят модернизировать существующие технические решения в области технологического машиностроения.
A research study into using vibration technologies for the transport of granular working medium was carried out. A vibration testing machine, whose calculation model includes a mechanical vibration system having two degrees of freedom with a rigid body on elastic supports, was selected as an object of research. The study involved analysing the variation in the system vibrations by using the structural theory for vibration isolation systems, where a dynamic equivalent represented by a structural diagram of an automatic control system is compared to the initial calculation model. The structural diagram of the system is based on the motion equations in operator form obtained using Lagrange differential equations of the second kind. The Laplace transform was used to transform the initial data for the system of differential motion equations. The paper addresses the characteristics of a new structural and technical solution in the field of vibratory displacement of a granular working medium using the working body of a vibration technological machine, which involves introducing a number of additional weights, levers, springs, and hinges. Here, springs comprise generalised structures containing both elastic elements and vibration dampers. To connect the coordinates of the endpoints in the working body of the vibration technological machine, analytical relations were obtained. It was established that varying the parameters of the elements within the elastic-lever blocks allows the dynamic state of the vibration technological machine to be controlled. In addition, it was shown that the obtained structural diagram helps to derive mathematical expressions for transfer functions, comprising the ratio between the motion coordinates of a technical object and an external force disturbance. On the basis of these expressions, the transfer function for the ratio of the motion coordinates of the vibration technological machine was formulated. A mathematical model of a vibration technological machine was obtained in the form of a transfer function, including a large number of additional elastic and massinertial elements, where the parameters of vibration displacement can be adjusted automatically. The research results will allow the existing technical solutions in the field of technological engineering to be modernised.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.