К вопросу о создании конструктивно-технических решений для обеспечения вибрационного перемещения рабочей среды

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.

1. Пановко Г.Я. Лекции по основам теории вибрационных машин и технологий. М.: МГТУ им. Баумана, 2008. 192 с.

2. Блехман И.И. Вибрационная механика. М.: Наука, 1994. 394 с.

3. Бабичев А.П. Вибрационная обработка деталей в абразивной среде. М.: Машиностроение, 1968. 92 с.

4. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения: монография. Воронеж: Научная книга, 2011. 569 с.

5. Елисеев С.В., Резник Ю.И., Хоменко А.П. Мехатронные подходы в динамике механических колебательных систем. Новосибирск: Наука, 2011. 384 с.

6. Елисеев С.В., Резник Ю.Н., Хоменко А.П., Засядко А.А. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов. Иркутск: ИГУ, 2008. 523 с.

7. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1968. 362 с.

8. Елисеев С.В. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи). Иркутск: ИрГУПС, 2018. 692 c.

9. Большаков Р.С. Особенности вибрационных состояний транспортных и технологических машин. Динамические реакции и формы взаимодействия элементов: монография. Новосибирск: Наука, 2020. 411 с.

10. Елисеев А.В., Сельвинский В.В., Елисеев С.В. Динамика вибрационных взаимодействий элементов технологических систем с учетом неудерживающих связей: монография. Новосибирск: Наука, 2015. 331 с.

11. Eliseev S.V., Eliseev A.V. Theory of oscillations // Structural Mathematical Modeling in Problems of Dynamics of Technical Objects. Cham: Springer, 2019. Vol. 252. 521 p. https://doi.org/10.1007/978-3-030-31295-4.

12. Елисеев С.В., Елисеев А.В., Большаков Р.С., Хоменко А.П. Методология системного анализа в задачах оценки, формирования и управления динамическим состоянием технологических и транспортных машин: монография. Новосибирск: Наука, 2021. 681 с.

13. Eliseev S.V., Bolshakov R.S., Orlenko A.I., Trofimov A.N. Structural mathematical modelling: the concept of feedback in the dynamics of mechanical oscillation systems // XII International Scientific and Technical Conference «Applied Mechanics and Systems Dynamics»: electronic publication (Omsk, 13–15 November 2018). Omsk: IOP Publishing Ltd, 2018. P. 012036.

14. Bolshakov R.S., Sitov I.S. The estimation of dynamical condition of vibration technological machines at joint action of two external disturbances // Modeling of technical systems. Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 971. Iss. 4. P. 042007. https://doi.org/10.1088/1757-899X/971/4/042007.

15. Eliseev S.V., Kargapoltsev S.K., Bolshakov R.S., Kuznetsov N.K. The dynamical condition of the vibration machine: Nodes of oscillations, flexural centers, connectivity parameters // International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment. Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2020. Vol. 709. Iss. 4. P. 044004. https://doi.org/10.1088/1757-899X/709/4/044004.

16. Bolshakov R.S., Sitov I.S., Eliseev S.V. Unilateral constraints in interactions of system elements: estimation of dynamic constraint reactions // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering / eds. A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov. Cham: Springer, 2021. P. 851–860. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54814-8_98.

17. Вайсберг Л.А., Рубисов Л.Г. Вибрационное грохочение сыпучих материалов: моделирование процессов и технологический расчет грохотов. СПб.: Механобртехника, 1994. 47 с. EDN: VNOBPZ.

18. Eliseev A.V., Kuznetsov N.K., Eliseev S.V. Features of vibration machines with the introduction of additional links in the form of lever mechanisms // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020). Lecture Notes in Mechanical Engineering / eds. A.A. Radionov, V.R. Gasiyarov. Cham: Springer, 2021. P. 814–822. https://doi.org/10.1007/978-3-030-54814-8_94. EDN: BUPBZT.

19. Eliseev S., Eliseev A., Kuznetsov N. System representations of dynamics of mechanical oscillatory structures based on frequency function and damping function // Electromechanics and Robotics. Smart Innovation, Systems and Technologies / eds. A. Ronzhin, V. Shishlakov. Singapore: Springer, 2022. Vol. 232. P. 335–347. https://doi.org/10.1007/978-981-162814-6_29.

20. Eliseev A.V., Kuznetsov N.K., Eliseev S.V., Vuong Q.T. Influence of inertial links on the distribution of vibration amplitudes of points of the working body of a technological vibrating // International Conference Aviation Engineering and Transportation. Materials Science and Engineering: IOP Conference Series. 2021. Vol. 1061. Iss. 1. P. 012013. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1061/1/012013.

21. Пат. № 2773825, Российская Федерация, C1, B06B1/14, B24B31/00. Устройство для формирования вибрационного перемещения рабочей среды / С.В. Елисеев, С.К. Каргапольцев, Р.С. Большаков, А.В. Елисеев, К.Ч. Выонг, А.С. Миронов, А.В. Николаев; заявитель и патентообладатель Иркутский государственный университет путей сообщения. № 2021102615. Заявл. 04.02.2021; опубл. 10.06.2022.