Оптимізаційна задача виявлення найкращої геометричної форми дебалансу механічного відцентрового збуджувача коливань
Складання та дослідження оптимізаційної моделі, за допомогою якої виявлено найкращу геометричну форму дебалансу механічного відцентрового збуджувача коливань. Складання і розв’язання оптимізаційної задачі з умови однакової матеріалоємності дебалансу.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 29.08.2016 |
| Размер файла | 1,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Полтавський національний технічний університет
імені Юрія Кондратюка
Оптимізаційна задача виявлення найкращої геометричної форми дебалансу механічного відцентрового збуджувача коливань
С.М. Жигилій, к.т.н., доцент
В.М. Бровко, студент
Складено та досліджено оптимізаційну модель, за допомогою якої з умови впливу на загальну динамічну дію віброзбуджувача виявлено найкращу (оптимальну) геометричну форму дебалансу механічного відцентрового збуджувача коливань; розв'язано оптимізаційну задачу з умови однакової матеріалоємності дебалансу; за отриманими результатами сформульовано відповідні висновки.
Ключові слова: відцентрова сила інерції дебаланса механічного віброзбуджувача, геометрична форма дебаланса; керований механічний відцентровий дебалансний збуджувач коливань, оптимізаційні задача та математична модель, цільова функція, допустимі обмеження, оптимальні значення, матеріалоємність.
Оптимизационная задача определения наилучшей геометрической формы дебаланса механического центробежного возбудителя колебаний
Составлена и исследована оптимизационная модель, с помощью которой из условия влияния на общее динамическое воздействие вибровозбудителя определена наилучшая (оптимальная) геометрическая форма дебаланса механического центробежного возбудителя колебаний; решена оптимизационная задача из условия одинаковой материалоёмкости дебаланса; по полученным результатам сформулированы соответствующие выводы.
Ключевые слова: центробежная ста инерции дебаланса механического вибровозбудителя, геометрическая форма дебаланса, управляемый механический центробежный дебалансный возбудитель колебаний, оптимизационные задача и математическая модель, целевая функция, допустимые ограничения, оптимальные значения, материалоёмкость.
Optimization problem of determining the best geometrical shape of mechanical centrifugal unbalance vibration exciter
S.M. Zhyhylii, PhD, Associate Professor V.M. Brovko, student Poltava National Technical Yuri Kondratyuk University
Optimization model was designed and analyzed; it allowed to determine the best geometry of the mechanical centrifugal unbalance vibration exciter by the impact on the overall dynamic performance of vibration exciter; optimization problem is solved with condition of identical material consumption; according to the results formulated conclusions.
Keywords: centrifugal force of inertia unbalance of vibration exciter, shape of the unbalance; controlled mechanical centrifugal unbalanced vibration exciters of oscillations, optimization mathematical model, the objective (target) function, permissible limit, optimal values, materials consumption.
Вступ
Вібраційні машини з механічними відцентровими дебалансними збуджувачами коливань широко застосовуються у будівництві, будівельній індустрії й інших галузях народного господарства, поступово витісняючи ручну малоефективну працю та підвищуючи продуктивність і якість робіт. Межі та галузі застосування їх невпинно розширюються. В усіх випадках необхідний технологічний рух будь-якої зазначеної вібраційної машини створюється, забезпечується та визначається обертанням дебалансного вала із закріпленими на ньому елементами приводним двигуном (як правило - електричним).
Огляд останніх джерел досліджень і публікацій. Як відомо, збуджуючою силою, що генерує рух робочого органа вібраційної технологічної машини, є рівнодійна Ф відцентрових сил інерції елементів дебалансного вала віброзбуджувача, модуль якої Ф -- S co2 Тобто однією із двох первинних характеристик, котрі визначають структуру й величину динамічної дії технологічної машини на оброблюване середовище, є статичний момент
S = m-e,
де ти та е- маса й ексцентриситет дебалансу відповідно [1]. У мить початку обертання (пуску) дебалансного вала 1 віброзбуджувача приводним електродвигуном динамічна дія останнього має бути достатньою для здолання: а) моменту сили тяжіння G дебалансу З відносно осі обертання вала 1; б) дії сил опору обертанню - аеродинамічного опору середовища та опору, що виникає у підшипниках 2 працює практично з навантаженням холостого ходу. Виявляється, що чим більший статичний момент S маси дебалансів, тим більша амплітуда коливань і вища ефективність вібраційного впливу на оброблюване середовище, але тим більш потужний двигун необхідний для пуску [2].
Певним чином зазначену проблему розв'язує застосування керованих механічних відцентрових дебалансних збуджувачів коливань (КМВДЗК), різні конструкції яких мають на дебалансному валу одразу по декілька дебалансів та пуск яких відбувається у зрівноваженому стані [3, 4]. Але для полегшення умов пуску все одно необхідно прагнути до мінімізації статичного моменту маси відповідних конструктивних елементів КМВДЗК, що обертаються.
Постановка завдання. Для дослідження впливу на загальну динамічну дію віброзбуджувача статичного моменту маси дебаланса складімо відповідну оптимізаційну задачу та розв'яжімо її.
Основний матеріал і результати
дебаланс відцентровий збуджувач матеріалоємність
Розглянемо дебаланс, виготовлений у формі кругового сектора радіуса Я із центральним кутом 2а певної (рис. 2). Його маса
т = р-У = р-А-8,
де р - густина матеріалу виготовлення дебалансу, V та А - відповідно об'єм та площа його фронтальної поверхні.
Звідки очевидно, що для дебалансів, виготовлених з одного матеріалу й однакової товщини 8, статичний момент Ј знаходиться у функціональній залежності від радіуса R та центрального кута 2а.
Якщо для збільшення значення Ј збільшувати радіус R, то збільшуватимуться і вказані вище негативні наслідки цього в момент пуску. Також необхідно враховувати те, що будь-яка технологічна вібромашина має визначені скінченні геометричні розміри, які часто встановлюються в результаті достатньо складних розрахунків і міркувань, що також може якимось чином обмежувати значення радіуса R .
З іншого боку, певні технологічні вимоги до параметрів вібраційної машини, що пов'язані, наприклад, з потрібними для виконання того чи іншого технологічного процесу величинами збурної сили та (або) вантажопідйомності робочого органа вібромашини, накладають жорсткі обмеження на необхідне достатнє значення статичного моменту S .
Зазначене протиріччя не може бути вирішене у повному обсязі, але можна говорити про оптимальну геометричну форму дебалансу при заданому фіксованому значенні його радіуса - R = const.
Будемо розглядати рівняння (1) як математичну модель статичного моменту S, де як критерій оптимізацїі прийнято кут а; тоді цільова функція має вигляд
-
за постановкою задачі, а 0<а<90° - допустимі обмеження критерію оптимізації.
Для знаходження екстремального значення цільової функції
Рис. 3 - Нерухомий дебаланс вібраційного верстата ВИО-8
Для подальшого аналізу знімемо обмеження R = const, вважаючи, що радіус R дебалансу може набувати будь-яких значень, але введімо інше обмеження - на площу А фронтальної поверхні дебалансу, приймаючи А = const, що за умови незмінних товщини 8 та густини р визначатиме однакову кількість матеріалу, необхідну для виготовлення дебалансу (або однакову матеріалоємність).
Отримане рівняння необхідно розв'язати відносно критерію Я. Але розв'язування та розв'язок його залежать від числового значення параметра А, яке в кожному випадкові може бути різним. Якщо ж урахувати, що
-- то отримаємо логічно тотожне рівняння
де шуканою величиною є критерій ОС, а розв'язування цього рівняння не залежить від інших параметрів. Розв'язавши тригонометричне рівняння (2), отримаємо єдиний можливий у межах від 0 до 360° розв'язок - а « 251,106° (див., наприклад, рис. 4, де наведено графічний розв'язок).
Оскільки знайдений теоретичний розв'язок рівняння (2) знаходиться за допустимими границями критерію ОС, то він не може розглядатися як оптимальне значення критерію ОС (дійсно, виготовити дебаланс із центральним кутом фізично неможливо).
Висновки
Отримані та викладені результати беззаперечно засвідчують, що в будь-якому випадку дебаланс із фронтальною поверхнею у формі півкола максимально збільшує загальну динамічну дію механічного відцентрового збуджувача коливань, що необхідно враховувати на етапах моделювання та конструювання різноманітних вібраційних технологічних машин, свідомо обираючи зазначену геометричну форму дебалансу (або дебалансів) механічних відцентрових збуджувачів коливань.
Література
1. Жигилій С.М. Динаміка дебалансного вала керованого віброзбуджувача УВВ-02 / С.М. Жигилій, К.С. Дяченко // Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. - Полтава: ПолтНТУ, 2012. -- Вип. 1(31). - С. 186 -- 193.
2. Жигилій С.М. Дослідження динаміки дебалансного вала керованого віброзбуджувача УВВ-03 /К.С. Дяченко, С.М. Жигилій //Збірник наукових праць. Серія: Галузеве машинобудування, будівництво. - Полтава: ПолтНТУ, 2012. - Вип. 2(32). -- С. 159 -164.
3. Жигилій С.М. Принцип роботи керованих механічних відцентрових дебалансних збуджувачів коливань / С.М. Жигилій, В.М. Бровко // Збірник наукових праць Міжнародної науково-пракичної конференції «Проблеми розвитку дорожньо- транспортного і будівельного комплексів». - Кіровоград: КНТУ, 2013. - С. 28 - 31.
4. Жигилий С.М. Увеличение интенсивности вибрационного воздействия управляемого дебалансного вибровозбудителя / С.М. Жигший, Е.С. Дяченко // Механика. Научные исследования и учебно-методические разработки: междунар. сб. науч. тр. Вып. 4 / М-eo образования Респ. Беларусь, Белорус, гос. ун-т трансп.; под ред. 100 -106.
5. Жигший С.М. Управляемая вибрационная машина для подготовки металлической фибры: автореф. дис. канд. техн. наук / С.М. Жигший / Полтавский государственный технический университет. - Полтава, 1997. - 16 с.
6. Вибрационный станок объемной финишной обработки ВИО-8 / Л.И Сердюк, А.И. Касьянов, С.М. Жигший. - Полтава: ПО «Знамя», 1988. - 4 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Складання як кінцева стадія у виробництві, його вплив на експлуатаційні характеристики машин. Об'єм складальних робіт. Машини і механізми для процесів складання. Технічний контроль і випробування складених виробів. Техніко-економічні показники складання.
реферат [26,9 K], добавлен 18.12.2010Класифікація інформаційних технологічних систем, задачі технологічної підготовки виробництва, що розв'язуються за допомогою математичного моделювання. Аналіз інформаційних зв'язків в технологічних системах виготовлення деталей та складання приладів.
курсовая работа [40,9 K], добавлен 18.07.2010Обґрунтування вибору електродвигуна та розрахунки. Допустимі напруження зубців колеса. Параметри та силові залежності передачі, перевірка працездатності ланцюга. Розрахунок і конструювання деталей, послідовність складання та розбирання редуктора.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 20.10.2011Структура маршрутного технологічного процесу складання гідрозамка та проект роторної лінії для його автоматизації. Параметри фіксування корпуса стопорним кільцем за допомогою чисельного рішення задачі методом кінцевих елементів у програмі "ANSYS".
дипломная работа [3,4 M], добавлен 24.09.2010Дані для проектування технологічного процесу складання. Ознайомлення зі службовим призначенням машини. Розробка технічних вимог до виробу та технологічний контроль робочих креслень. Встановлення типу виробництва та організаційної форми складання.
реферат [264,8 K], добавлен 08.07.2011Розрахунок необхідної виробничої площі та кількості обладнання для механічних відділень цеху. Складання відомості робочого складу працівників. Вибір підйомних та транспортних засобів цеху. Порядок визначення річної потреби в матеріалах та енергії.
курсовая работа [128,9 K], добавлен 05.11.2012Особливості проектування механічного привода у складі циліндричної та клинопасової передач. Розрахунок валів на міцність при роботі редуктора без заміни підшипників під час строку служби. Компоновочний вибір підшипників. Ескізна компоновка редуктора.
курсовая работа [757,7 K], добавлен 08.09.2014Стадії процесу складання машин: ручна слюсарна обробка і припасування деталей, попереднє та остаточне складання, випробування машини. Технічний контроль якості складання. Розробка операційної технології складання, нормування технологічних процесів.
реферат [1,9 M], добавлен 08.07.2011Розгляд проектування технології складання машини на прикладі розробки технологічного процесу складання одного з вузлів - шестеренного мастильного насоса. Проведення розмірного аналізу, розробка послідовності та змісту операцій зі складання насоса.
реферат [665,8 K], добавлен 13.07.2011Призначення механічного цеху, склад його дільниць і відділень. Характеристика його виробничої програми. Обгрунтування методу організації виробництва. Технологічний процес і техніко-економічні показники роботи цеху. Вибір технологічного устаткування.
курсовая работа [124,9 K], добавлен 27.02.2012Розробка і проектування грохоту для механічного сортування матеріалу на основі існуючих промислових аналогів, його технічні параметри і характеристики, технічні переваги і недоліки. Визначення можливостей і здійснення модернізації вузлів грохота.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 24.06.2011Огляд модних тенденцій у виробництві шиньйонів, види та форми постижерних виробів. Методика розробки ескізу моделі. Основні елементи конструкції шиньйону на об’ємному монтюрі. Технологія складання технічного паспорту на модель. Догляд за шиньйоном.
курсовая работа [243,6 K], добавлен 03.12.2011Основні вимоги до складання ремінних передач, способи з’єднання ременів. Допуски биття ободів шківів. Технологія складання ланцюгових передач. Методи та допустимі значення биття зірок. Конструкції муфт та способи їх складання, виверки та центрування.
реферат [309,4 K], добавлен 07.08.2011Дослідження високотемпературного окислення і масотеплообміну металевих дротиків та часток з урахуванням випаровування оксидної плівки, конвекції та стефанівської течії на їх поверхні. Складання математичної моделі теплообміну вольфрамового провідника.
реферат [191,3 K], добавлен 10.07.2010Побудова структурних схем моделі в початковій формі на прикладі моделі змішувального бака. Нелінійна та квадратична моделі в стандартній формі. Перетворення моделі у форму Ассео. Умова правомірності децентралізації. Аналіз якісних властивостей системи.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 22.11.2010Переваги та недоліки використання акустичного (ультразвукового) методу неруйнівного контролю для виявлення дефектів деталей і вузлів літальних апаратів. Випромінювання і приймання ультразвукових коливань. Особливості резонансного та імпедансного методів.
реферат [127,0 K], добавлен 05.01.2014Призначення, опис, технічна характеристика баку водонапірної башти. Матеріали, які використовують для її виготовлення. Вибір форми, методу, способу складання та зварювання баку водонапірної башти. Вибір та обґрунтування вибору способу зварювання.
курсовая работа [62,1 K], добавлен 01.06.2010Призначення, ескіз, опис, технічна характеристика елемента естакади конвеєра, використовувані матеріали та технічні умови на виготовлення. Вибір форми, методу та способу складання. Розрахунок та вибір режимів зварювання, нормування відповідних операцій.
курсовая работа [673,4 K], добавлен 18.09.2014Огляд конструкцій відцентрових газосепараторів. Аналіз роботи обладнання при високому вмісті вільного газу у пластовій рідині, методи боротьби з ним. Вибір та модернізація відцентрового газосепаратора. Розрахунок, монтаж і експлуатація обладнання.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 04.06.2015Схема і принцип роботи одноступінчастої відцентрової машини. Типи робочих коліс. Принципова схема триступінчастого відцентрового насоса. Основи процесів в енергетичних машинах. Робота насосів при кавітації. Характеристики відцентрових агрегатів.
реферат [257,9 K], добавлен 01.05.2015
