Исследование влияния основных параметров двухмассовой колебательной системы на ее динамические характеристики

   Цель – определение влияния основных параметров двухмассовой колебательной системы на ее динамические характеристики, позволяющие расширить резонансную зону с целью снижения нестабильности рабочего режима при изменении нагрузки или частоты вынуждающей силы.

   Объектом исследований явилась колебательная система вибромашины, состоящая из двух масс, связанных между собой упругим и диссипативным элементами. В исследованиях использованы основные положения теоретической механики, математического моделирования и имитационного эксперимента. По результатам исследований на математической модели двухмассовой колебательной системы в среде Matlab-Simulink предложен алгоритм, включающий в себя процедуру формирования амплитудно-частотной характеристики с расширенной резонансной зоной, и определено влияние основных параметров колебательной системы на расположение и ширину указанной резонансной зоны. Показано, что с увеличением второй массы колебательной системы горизонтальный участок амплитудно-частотной характеристики опускается вниз и сдвигается в область более низких частот. Это объясняется тем, что система становится более инертной по отношению к вынуждающей силе. Установлено, что при увеличении первой массы коэффициент усиления амплитудно-частотной характеристики повышается, а ширина горизонтального участка уменьшается. Выявлено, что с увеличением жесткости первого упругого элемента резонансный участок опускается еще ниже и сдвигается в сторону более высоких значений частоты вынуждающей силы; при этом ширина участка возрастает. Таким образом, способ корректировки амплитудно-частотной характеристики за счет введения дополнительной массы в конструкцию вибромашины с целью расширения ее резонансной зоны без применения специальных автоматических устройств является перспективным. Результаты проведенных исследований могут быть положены в основу методики расчета энергоэффективных резонансных вибромашин.

1. Федоренко И. Я. Динамические свойства двухмассной вибрационной технологической машины / И. Я. Федоренко, А. А. Гнездилов // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. – 2016. – № 3. – С. 179–183.

2. Быховский И. И. Автоматизация резонансных вибромашин / И. И. Быховский, С. И. Попов. – М.: Изд-во «ЦНИИТЭстроймаш», 1972. – 162 с.

3. Дмитриев В. Н. Резонансный вибрационный электропривод машин и установок с автоматическим управлением / В. Н. Дмитриев, А. А. Горбунов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11. – № 3. – С. 310–314.

4. Лян И. П. К вопросу об энергопотреблении вибрационных технологических машин / И. П. Лян, Г. Я. Пановко, А. Е. Шохин // XXXI Международная инновационная конференция молодых ученых и студентов по проблемам машиноведения: сб. тр. конф. (г. Москва, 4–6 декабря 2019 г.). – М.: Изд-во ИМАШ РАН, 2020. – С. 334–337.

5. Yatsun V., Filimonikhin G., Dumenko K., Nevdakha A. Equations of motion of vibration machines with a translational motion of platforms and a vibration exciter in the form of a passive auto-balancer // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 5. No. 1. Р. 19–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.111216.

6. Yatsun V., Filimonikhin G., Dumenko K., Nevdakha A. Experimental research of rectilinear translational vibrations of a screen box excited by a ball balancer // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 3. No. 1. Р. 23–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101798.

7. Zhakash A., Talasbaev A. А., Raymova A. Self-synchronization of two one-massin resonant vibrators // Theoretical & Applied Science. 2015. Vol. 26. Iss. 6. P. 48–51. http://dx.doi.org/10.15863/TAS.2015.06.26.11.

8. Асташев В. К. О новых направлениях использования явления резонанса в машинах / В. К. Асташов // Вестник научно-технического развития. – 2011. – № 8. [Электронный ресурс]. URL: http://www.vntr.ru/nomera/2011-848/ (14. 12. 2021).

9. Пановко Г. Я. К вопросу о резонансной настройке транспортно-технологических вибромашин / Г. Я. Пановко, А. Е. Шохин // Динамика виброударных (сильно нелинейных) систем: сб. тр. XVIII Междунар. симпозиума, посвященного 100-летию со дня рождения д-ра техн. наук, проф. А. Е. Кобринского (г. Москва – Бекасово, 17–23 мая 2015 г.). – М.: Изд-во ИМАШ РАН, 2015. – С. 213–217.

10. Черноусько Ф. Л. Управление колебаниями: монография / Ф. Л. Черноусько, Л. Д. Акуленко, Б. Н. Соколов. – М.: Изд-во «Наука», 1980. – 383 с.

11. Кривцов С. Н. Обоснование необходимости совершенствования стратегии технического сервиса аккумуляторных топливоподающих систем автомобильных дизельных двигателей / С. Н. Кривцов // Автотранспортное предприятие. – 2016. – № 8. – С. 44–47.

12. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в Matlab, SimPowerSystems и Simulink / И. В. Черных. – М.: Изд-во «ДМК Пресс», 2008. – 290 с.

13. Кривцов С. Н. Методологические основы рационального применения методов диагностики автомобилей с дизельным двигателем и аккумуляторной топливоподающей системой в технологических процессах технического обслуживания и ремонта / С. Н. Кривцов, В. Г. Зедгенизов // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2017. – Т. 21. – № 4. – С. 176–187. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metodologicheskie-osnovy-ratsionalnogo-primeneniya-metodov-diagnostiki-avtomobiley-s-dizelnym-dvigatelem-i-akkumulyatornoy?ysclid=l56et1fdzc74336884.

14. Yaroshevich N. P., Zabrodets I. P., Yaroshevich T. S. Dynamics of starting of vibrating machines with unbalanced vibroexciters on solid body with flat vibrations // Applied Mechanics and Materials. 2016. Vol. 849. P. 36–45. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.849.36.

15. Кривцов С. Н. Динамический метод диагностирования автомобильных дизелей, оснащенных аккумуляторной топливоподающей системой / С. Н. Кривцов // Автомобильная промышленность. – 2015. – № 9. – С. 26–29.

16. Бидерман В. Л. Теория механических колебаний / В. Л. Бидерман. – М.: Изд-во «Высшая школа», 1980. – 408 с.

17. Шрейнер Р. Т. Математическое моделирование электроприводов переменного тока с полупроводниковыми преобразователями частоты: монография / Р. Т. Шрейнер. – Екатеринбург: Изд-во УРО РАН, 2000. – 654 с.

18. Скубов Д. Ю. Нелинейная электромеханика: монография / Д. Ю. Скубов, К. Ш. Ходжаев. – М.: Изд-во «Физматлит», 2003. – 360 с.

19. Garanin A. Yu., Silaeva E. V., Shlegel' O. A., Popenko V. N. DC electromagnet traction force calculation // Электротехника. – 2003. – № 2. – С. 55–58.

20. Yatsun V. V., Filimonikhin G. B., Dumenko K., Nevdakha A. Y. Experimental research of rectilinear translational vibrations of a screen box excited by a ball balancer // Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2017. Vol. 3. Iss. 1. P. 23–29. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.101798.

21. Ryzhik B., Sperling L., Duckstein H. Non-synchronous motions near critical speeds in a single-plane autobalancing device // Technische Mechanik. 2004. Vol. 24. P. 25–36.

22. Lu Chung-Jen, Tien Meng-Hsuan. Pure-rotary periodic motions of a planar two-ball auto-balancer system // Mechanical Systems and Signal Processing. 2012. Vol. 32. P. 251–268. URL: https://www.researchgate.net/publication/258683325_Pure-rotary_periodic_motions_of_a_planar_two-ball_auto-balancer_system

23. Artyunin A. I., Eliseyev S. V. Effect of “crawling” and peculiarities of motion of a rotor with pendular self-balancers // Applied Mechanics and Materials. 2013. Vol. 373-375. P. 38–42. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.373-375.38.