Развитие теории центробежных вибровозбудителей полезной вибрации
Вибровозбудители полезной вибрации для повышения эффективности технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве. Аналитическая формула вынуждающей силы, которая учитывает геометрические и массовые характеристики дебаланса.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 02.02.2019 |
| Размер файла | 338,6 K |
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/
Развитие теории центробежных вибровозбудителей полезной вибрации
В.Н. Тарасов, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет (СибАДИ)
Г.Н. Бояркин, Омский государственный технический университет
г. Омск, Россия
Анотації
Вибровозбудители полезной вибрации обеспечивают повышение эффективности технологических процессов в промышленности, сельском хозяйстве, строительстве. В статье выполнен вывод аналитической формулы вынуждающей силы, которая учитывает геометрические и массовые характеристики дебаланса. Вынуждающая сила и радиус центра тяжести дебаланса являются экстремальными величинами, которые имеют максимальные значения при угле дебаланса б=180o.
Момент инерции дебаланса является линейной функцией угла дебаланса, а вынуждающая сила имеет пологий экстремум функции sin0,5б при угле б=180o. Это положение в статье используется для обоснования рационального угла дебаланса в пределах б=145,…,160o. Для вибровозбудителей с технологическими процессами, в которых происходят частые включения и выключения вибрации, необходимо уменьшать момент инерции дебаланса с целью уменьшения динамических процессов в переходных режимах работы вибровозбудителя. Выполненные исследования имеют практическое значение при проектировании вибрационных катков для уплотнения дорожных покрытий, виброплощадок для уплотнения грунтов.
Ключевые слова: вибровозбудитель, вынуждающая сила, масса, момент инерции.
Vibration exciters provide useful efficiency of technological processes in industry, agriculture, construction. This article gives an analytical derivation of the formula of the driving force, which takes into account the geometric and mass characteristics of unbalance. The driving force and the radius of the center of gravity of the unbalance are extreme values, which are the maximum values when the angle of the unbalance б=180o. The moment of inertia of the unbalance is a linear function of the angle of the unbalance, and the driving force is shallow extremum function sin0,5б at an angle б=180o. This provision in the article used to justify the rational angle of the unbalance within б=145,…,160o. For exciters with the process in which there are frequent turning on and off the vibration, it is necessary to reduce the moment of inertia of the unbalance in order to reduce the dynamic processes in the transitional modes exciter. The investigations are of practical importance in the design of vibratory roller for compaction of road surfaces, vibration platforms for soil compaction
Keywords: vibration exciter, the driving force, the mass moment of inertia.
центробежный вибровозбудитель полезная вибрация
Основное содержание исследования
Вибрационные машины находят широкое применение в промышленности и сельскохозяйственных технологических процессах. Вибрация эффективна в технологических процессах сортировки зерновых и сыпучих материалов при транспортировке материалов из бункеров при помощи вибролотков и виброконвейеров. Вибрация применяется в стендах для испытания машин на долговечность. Отечественная и зарубежная промышленность выпускает громадную номенклатуру электровибровозбудителей для широкого применения в различных технологических процессах. В теорию вибровозбудителей и вибрационных технологий внесли большой вклад российские ученые [1-10] и зарубежные ученые [11-17].
Постановка задачи.
Совершенствование методики формирования основных параметров центробежных вибровозбудителей технологических машин.
Теория.
На рис.1 показаны наиболее распространенные типы дебалансов центробежных вибровозбудителей.
В известных работах [6, 7, 8] вынуждающая центробежная сила вибровозбудителя определяется по формуле
, (1)
где m - неуравновешенная масса центробежного вибровозбудителя; rc - радиус центра масс неуравновешенного дебаланса вибровозбудителя; щ - угловая скорость.
Масса m вибровозбудителя и радиус rc центра масс являются вычисляемыми параметрами.
Рис.1. Основные типы дебалансов: а) дисковый; б) полудисковый; в) секторный
Для центробежного секторного дебаланса площадь А и масса m дебаланса определяются по известным формулам (см. рис.1) [8, 9]
. (2), , (3)
где R, r - соответственно радиусы внешнего и внутреннего контуров неуравновешенной массы дебаланса; б - угол сектора дебаланса; д - толщина призмы дебаланса; г - плотность материала дебаланса.
Для исследования параметров в статье используем методы теоретической механики.
На рис.2 выделим элементарный сектор с углом dц, ограниченный радиусами R и r.
Рис.2. Расчетная схема секторного дебаланса
Для определения радиуса rc центра масс дебаланса используем формулу координат центра тяжести площади [18]
, (4)
где - координата центра тяжести выделенной элементарной массы; - координата центра тяжести элементарной трапеции; dA - элементарная площадь трапеции.
Дебаланс является симметричной фигурой, поэтому достаточно рассмотреть его правую часть.
Координата центра тяжести элементарной трапеции определяется по формуле из работы [10]. Интегральное выражение числителя формулы (4) имеет вид
. (5)
Для координаты rc центра масс дебаланса с учетом формул (4) и (5) получено аналитическое выражение
. (6)
Поскольку формула (6) получена аналитическим методом, подставляя ее в выражение (1) и используя (2) получим аналитическое выражение вынуждающей силы
. (7)
В представленном виде по формуле (7) аналитическое выражение силы Pд получено впервые. Основными параметрами центробежного вибровозбудителя являются вынуждающая сила Pд, масса дебаланса, частота вращения дебаланса, момент привода вращения дебаланса, момент инерции дебаланса и другие параметры. Масса, форма сечения, момент инерции дебаланса имеют важное значение, особенно в режимах пуска и остановки вибромашины. Рациональные разгонные и остановочные режимы работы дебаланса достигаются уменьшением момента инерции дебаланса и сохранением требуемой величины массы дебаланса и статического момента массы.
Для получения формулы момента инерции дебаланса используем формулу теоретической механики [18] и рис.2
. (8)
В результате вычисления интеграла получено аналитическое выражение момента инерции секторного дебаланса
. (9)
Результаты и обсуждения.
Выполнены исследования серийно выпускаемого вибровозбудителя с параметрами: наружный радиус неуравновешенной части R=0,08 м; внутренний радиус неуравновешенной части r=0,026 м; плотность материала г=8030 кг/м3; толщина призмы дебаланса д=0,09 м (д - общая толщина двух дебалансов, установленных симметрично на обоих концах вала электродвигателя, для выравнивания нагрузки на подшипники качения) [13, 14, 15, 19, 20]. На рис.3 построены зависимости 1 и 2 динамической вынуждающей силы для двух значений угловых скоростей n1=1500 об/мин и n2=3000 об/мин.
Рис.3. Зависимости параметров Рд и Jo от угла б: 1 - Рд от угла б для частоты вращения n=3000 об/мин; 2 - Рд от угла б для частоты вращения n=1500 об/мин; 3 - Jo от угла б
Из анализа графиков и полученных формул видно, что вынуждающая сила Рд изменяется по синусоидальной зависимости и имеет экстремум Рдmax при б =180o. Момент инерции Jo имеет линейную зависимость от угла б дебаланса.
Фирмы производители стремятся увеличивать частоту вращения электродвигателя с целью уменьшения общей массы и размеров вибровозбудителя.
На рис.4 показана зависимость статического момента массы от угла б: S=m rc, т.е. S=f (б) которая изменяется по синусоидальной зависимости
. (10)
Рис.4. Зависимость статического момента массы S от угла б
При выборе рациональных конструктивных параметров необходимо учитывать несколько противоречивых факторов.
Вынуждающая сила Рд пропорциональна статическому моменту массы m и радиусу rc, а момент инерции Jo является квадратической функцией rc.
Когда по условию технологического режима работы необходимо часто включать и выключать вибромеханизм, целесообразно уменьшать момент инерции дебаланса и обеспечивать заданное значение вынуждающей силы Рд.
Используя пологий характер приближения функции Рд=f (sin0,5б) к экстремуму и известную рекомендацию по величине угла б [9, 10], можно уменьшать угол б до значений б б=145,…,160o. Указанная зона на рис.3 и рис.4 заштрихована.
Если угол б дебаланса задать б =145, то динамическая сила Рд будет уменьшена на 4%, а момент инерции Jo уменьшен на 29,9%. При угле б=160o имеем уменьшение силы Рд на 1,68%, а снижение момента инерции на 11,6%. Снижение момента инерции благоприятно влияет на динамические процессы разгона и торможения вибровозбудителя. При проектировании дебаланса важную роль играет толщина дебаланса д. Путем изменения толщины д можно получить требуемые значения вынуждающей силы Рд и минимальный радиус rc центра масс.
Выводы
Полученные графические зависимости и аналитические формулы позволили установить, экстремальный характер вынуждающей силы Рдmax при угле дебаланса б=180o. Рациональные значения угла б в пределах б=145,…,160o позволяют уменьшать момент инерции дебаланса на 29,9%.
Библиографический список
1. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники / И.И. Быховский. - М.: Машиностроение, 1969. - 363 с.
2. Bykhovsky I.I. Fundamentals of vibration engineering. - New York, Robert Krieger Publishing Co., 1980. - 382 p.
3. Баркан Д.Д. Виброметод в строительстве / Д. Д Баркан. - М.: Стройиздат, 1959. - 316 с.
4. Блехман И.И. Что может вибрация? / И.И. Блехман. - М.: Наука, 1988. - 208 с.
5. Blekhan I.I. Vibrational mechanics. - Singapore: World Scientific, 2000. - 509 p.
6. Пановко Я.Г. Введение в теорию механического удара / Я.Г. Пановко. - М.: Наука, 1977. - 224 с.
7. Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А. Бауман, И.И. Быховский. - М.: Высшая школа, 1977. - 255 с.
8. Бауман В.А. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов / В.А. Бауман, И.И. Быховский, Б.Г. Гольдштейн. - М.: Машиностроение, 1970. - 548 с.
9. Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог /А.В. Раннев, В.Ф. Корелин, А.В. Жаворонков и др.; под общ. ред.Э.Н. Кузина. - М.: Машиностроение, 1991. - 496 с.
10. Справочник конструктора дорожных машин / Б.Ф. Бондаков, И.П. Бородачев. - М.: Машиностроение, 1973. - 504 с.
11. Verruijt A. Solid dynamics / Arnold Verruijt // Delft University of Technology. - Netherlands, 2008. - 425 p.
12. Novak M., Berendugo Y. O. Vertical vibration of embedded footings // Journal of Soil Mechanics and Foundations. ASCE. 1972. V.98. № SM12. P.1291-1310.
13. Chunyu Zhao, Hongtao Zhu, Tianju Bai and Bangchun Wen. "Synchronization of two nonidentical coupled exciters in a non-resonant vibrating system of linear motion. Part II: Numeric analysis", Shock and Vibration, 2009, Vol.16, pp.517-528.
14. Chunyu Zhao, Qinghua Zhao, Yimin Zhang and Bangchun Wen. "Synchronization of two nonidentical coupled exciters in a non-resonant vibrating system of plane motion", Journal of Mechanical Science and Technology, 2011, Vol.25, pp.49-60.
15. Zhaohui Ren, Qinghua Zhao and Chunyu Zhao, Bangchun Wen. "Synchronization of two asymmetric exciters in a vibrating system", Shock and Vibration, 2011, Vol.18, pp.63-72.
16. Dumn D. J. Solid mechanics. Dynamics. Tutorial - Damped vibrations / Handbook, 2007. - 13 p.
17. Beards C. F. Structural vibration: analysis and damping / C. F. Beards // First published in Great Britain by Arnold, a member of the Hodder Headline Group. - London, 1996. - 287 p.
18. Тарасов В.Н. Теоретическая механика /В.Н. Тарасов, И.В. Бояркина, М.В. Коваленко, Н.П. Федорченко, Н.И. Фисенко. - М.: Изд-во "ТрансЛит", 2015. - 560 с.
19. Виброизмерительные преобразователи промышленного применения / В.И. Донсков, А.А. Иванов, В.С. Завгородний, В.Н. Костюков // Зарубежная радиоэлектроника. - 1996. - № 9. - С.65-67.
20. Картавый А.Н. Ресурсосберегающие принципы конструирования технологических вибрационных машин /А.Н. Картавый // Горное оборудование и электромеханика. - 2009. - № 3. - С.28-37.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общие сведения о вибрации. Параметры, характеризующие вибрационное состояние трубопроводов. Причины вибрации трубопроводов. Обзор методов защиты от вибрации. Конструкция и расчет высоковязкого демпфера. Расчет виброизолятора для устранения проблемы.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.11.2017Причины вибрации центробежных машин. Приспособления для проведения статической балансировки. Устранение неуравновешенности ротора (дисбаланса) относительно оси вращения. Определение и устранение скрытого дисбаланса. Расчет момента силы трения качения.
лабораторная работа [265,9 K], добавлен 12.12.2013Расчёт основных частот вибрации компрессора, исследование узлов блока. Выбор режимов работы и снятие параметров вибрации с узлов агрегата для средств диагностирования. Выявление дефектов, определение для них степеней развития и способы их устранения.
курсовая работа [173,2 K], добавлен 12.03.2012Классификация центробежных насосов, скорость жидкости в рабочем колесе. Расчет центробежного насоса: выбор диаметра трубопровода, определение потерь напора во всасывающей и нагнетательной линии, полезной мощности и мощности, потребляемой двигателем.
курсовая работа [120,8 K], добавлен 24.11.2009Способы измельчения материалов. Гипотезы определения величины полезной работы в процессах дробления. Молотковая мельница (дробилка) с пневматическим удалением измельченного материала. Роторно-центробежная мельница с проточным пластинчатым классификатором.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 30.09.2011Характеристика технологических процессов пищевой промышленности: ферментации, тепловой обработки, обезвоживания и дистилляции. Исследование специфики подбора оборудования. Изучение структуры пищевого предприятия и задач управления данным предприятием.
контрольная работа [24,0 K], добавлен 02.10.2013Силы, вызывающие вибрацию корпуса судна и его конструкций. Нагрузки, вызванные неточностями изготовления механизмов, валопроводов, винтов. Местная и общая вибрация корабля. Свободные колебания однопролётной свободно опёртой балки и гибких пластин.
курсовая работа [5,5 M], добавлен 28.11.2009Три вида исходной информации при разработке технологических процессов: базовая, руководящая и справочная. Выполнение рабочего чертежа детали. Тип производства и методы изготовления изделий при разработке технологических процессов с применением ЭВМ.
реферат [1,1 M], добавлен 07.03.2009Особенности новинки от Adidas. Создание собственных планов тренировок. Контроль бега при помощи вибрации miCoach SMART RUN. Технические характеристики устройства. Блокирование экрана для избежания случайных срабатываний тачскрина. Защита от влаги.
презентация [642,5 K], добавлен 12.05.2014Определение и виды технологий; классификация отраслей промышленности. Категории и понятия экономики, специфические черты системы экономики. Особенности и характеристики методов управления разновидностями процессов в разных отраслях промышленности.
реферат [16,4 K], добавлен 06.05.2010Функциональная схема автоматизации агрегата. Разработка программы управления МНА с применением алгоритмов защит по вибрации и осевому сдвигу. Оценка экономической эффективности проекта внедрения системы виброконтроля магистрального насосного агрегата.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 29.04.2015Общие понятия о технологических размерных цепях, их виды. Условия осуществления размерного анализа технологических процессов. Основные методы и этапы расчета технологических размерных цепей. Назначение допусков на размеры исходной заготовки детали.
презентация [774,8 K], добавлен 26.10.2013Происхождение названия, свойства и область эффективного использования редких металлов. Промышленно-экономический уровень развития современных государств. Применение редких земель в сельском хозяйстве, в военной и гражданской областях промышленности.
презентация [3,1 M], добавлен 15.12.2011Технология производства тепловой энергии в котельных. Выбор методов и средств измерения технологических параметров и их сравнительная характеристика. Физико-химические свойства природных газов. Схема автоматического контроля технологических параметров.
курсовая работа [43,7 K], добавлен 10.04.2011Анализ вибрации роторных машин, направления проведения диагностики в данной сфере. Практика выявления дефектов деталей машин и оценка его практической эффективности. Порядок реализации расчета частоты дефектов с помощью калькулятора, анализ результатов.
учебное пособие [3,2 M], добавлен 13.04.2014Технология ремонта центробежных насосов и теплообменных аппаратов, входящих в состав технологических установок: назначение конденсатора и насоса, описание конструкции и расчет, требования к монтажу и эксплуатации. Техника безопасности при ремонте.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 26.08.2009Основные понятия о технологических процессах прокатного и кузнечнопрессового производства. Структура и элементы технологических процессов прокатного и кузнечнопрессового. Классификация технологических процессов. Оборудование. Оснастка. Изделия.
контрольная работа [60,4 K], добавлен 10.11.2008Автоматизация химической промышленности. Назначение и разработка рабочего проекта установок гидрокрекинга, регенерации катализатора и гидродеароматизации дизельного топлива. Моделирование системы автоматического регулирования. Выбор средств автоматизации.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 16.08.2012Особенности производства огнеупорных материалов. Пылегазовые выбросы технологических агрегатов. Аэродинамические проблемы эксплуатации пылеуловителей. Реальные поля скоростей. Преимущества аэродинамической оптимизации систем и аппаратов пылеулавливания.
контрольная работа [1,4 M], добавлен 30.09.2010- Анализ деятельности ОАО "ТольяттиАзот" (г. Тольятти, Самарская область). Цех: производство карбамида
Общая характеристика производства. Описание технологического процесса. Нормы расхода основных видов сырья, материалов и энергоресурсов. Образование отходов производства. Процесс образования биурета. Карбамид в сельском хозяйстве и промышленности.
отчет по практике [27,9 K], добавлен 09.09.2014
