Анализ динамики пильного цилиндра джина Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь

Джанпаизова В.М.1, Юнусов С.З.2, Джураев А.3, Торебаев Б.П.4, Отарбекова С.Ж.5

1 Доцент, кандидат химических наук, Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова, 2доцент, кандидат технических наук, 3профессор, доктор технических наук, Ташкентский институт текстильной

„ 4 5

и легкой промышленности, старший преподаватель, магистр, преподаватель,

Южно-Казахстанский государственный университет им. М. Ауэзова АНАЛИЗ ДИНАМИКИ ПИЛЬНОГО ЦИЛИНДРА ДЖИНА

Аннотация

В статье рассмотрены результаты исследования по изучению характера движения пильного цилиндра, с целью определения динамики движения пильного цилиндра. Последовательность проведенных расчетов показало, что на изменение угловой скорости и нагруженности пильного цилиндра джина в основном влияют значение момента инерции системы. По результатам исследования рекомендованы рациональные значения приведенного момента инерции пильного цилиндра.

Ключевые слова: пильный джин, кинематическая и расчетная схема, машинный агрегат, двигатель, пильный цилиндр, угловая скорость, математическая модель.

Janpaizova V.M.1, Yunusov S.Z.2, Dzhuraev A.3, Torebaev B.P.4, Otarbekova S. Zh.5

1Associate professor, PhD in Chemistry, M. Auezov South Kazakhstan State University, Shymkent, Kazakhstan, 2associate professor, PhD in Engineering, 3professor, PhD in Engineering, Tashkent Institute of Textile and Light Industry, Tashkent, Uzbekistan, 4senior lecturer, 5master, lecturer, M. Auezov South Kazakhstan State University, Shymkent, Kazakhstan

ANALYSIS OF DYNAMICS SAW CYLINDER JEAN

Abstract

The article describes the results of a study on the nature of the motion of the saw cylinder, in order to determine the dynamics of movement of the saw cylinder. The sequence of the calculations showed that a change in the angular velocity of the cylinder and the loading of the saw gin is mainly influenced by the value of the moment of inertia of the system. The study recommended the rational values of the reduced moment of inertia of the saw cylinder.

Keywords: saw gin, kinematic and design scheme, engine assembly, engine cylinder saw, angular velocity, mathematical model.

В пильных джинах главным рабочим органом является пильный цилиндр. Значительная мощность в машине, до 75 кВт потребляет пильный цилиндр. Важными являются исследования по изучению характера движения пильного цилиндра. При этом пильный цилиндр является массивным и влияние на его скоростной режим сопротивления от хлопка-сырца фактически будет не значительным. При этом на характер движения в основном будет влиять изменения момента инерции цилиндра.

На рис. 1 представлена кинематическая и расчетная схема машинного агрегата с механизмом пильного цилиндра джина. Из них, видно, что ротор двигателя 1 и пильный цилиндр 2 связаны муфтой 3 и лежать на одной оси. Поэтому динамику данной системы желательно рассмотреть как одномассовую (см. рис. 1).

Для данной системы составим математическую модель с помощью известной методике [1]:

MS и 1

2cofAk 2Mk

ф = О

(1)

J ф-М +М =0

Прт g с

где, Mg, Мк-движущий момент двигателя и его критическое значение; ^-угловое перемещение вала пильного цилиндра; m0h Sk-угловая частота идеального холостого хода и критическое скольжение, J„F- приведенный момент инерции ротора двигателя к валу пильного цилиндра; Мс- технологическое сопротивление от джинируемого хлопка-сырца; юс- угловая частота сети.

На основе результатов экспериментальных исследований [2], приблизительно технологическое сопротивление аппроксимируем функцией

Мс = М1 + MoSinkt (2)

где, Mi, Мд- постоянное и амплитудное составляющие момента сопротивления от хлопка; k-частота изменения сопротивления.

Рис. 1 - Кинематическая (а) и расчетная схема (б) машинного агрегата пильного цилиндра:

16

Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь

Тогда второе уравнение запишем в виде:

Из (3) берем производное по времени:

J ф =М —М. -Mf.Sinkt

прг е 1 О

■Рп,,Ф = Mg-kM0Coskt

(3)

(4)

Учитывая ф — СО и подставив в первое уравнение системы (1) полученные значения Mg и Mg из второго уравнения системы (1) и (4) получим следующее уравнение:

(oJni,(o{) J Skeo0d)

---------1-----------1- со-(Or,+

2ocMk 2Мк 0

+(Sk &М\ + S oMoSinkt)

кМ со.

2M

20cMk

0

-Coskt +

(5)

В полученном дифференциальном уравнении (5) второго порядка относительно переменной угловой скорости пильного цилиндра производим следующие преобразования:

Sinkt-------Coskt —

°cSk ■

1+■

k

О2 Sk2

2

Sin

Л

kt + arc tg

V

co„ S,

k j

Тогда имеем:

(6)

со + S,cod) +

. 2M.coa 2M,a>

f

L k^c Jnp®9

— C--

k^c

J пр°0

I1 + ■Sin

kt + arc tg

О S2 j

где, с —

Оо -

Sk°M 1 1 2Мк°с

2М,, J т.

к j и пр ^ 0

(7)

Учитывая начальное условия ф — О и используя стандартную методику решения [3], получим общее решение дифференциального уравнения (7)

ф = а> =

со Cos

SM0°c Sk°c

J

V пр

,+ s№+*. ]S„

's„MOK Slc,]^

J

V nP

SM0c So c

J

V nP

Sp. №rt Si. ot

- Ae

(

Sin

arctg-------a

°cSk j

Cos

SMo°c Sk°c

J

V nP

t +

(

kCos

arctg

V

coS,

-a

(

kj

+ — S, o Sin

2 k c

arctg

oS

-a

j

■ Sin

SMo°c Sk°c

V Jnp 4

SkM0Oc Sk®~

J

V nP

(8)

+с - ASin

kt + arctg------a

o„ S,

k j

1

+

17

Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь

где,

а = arctg -

kJ S,

n k 0

4

2M.

1 -

k2 J

пр

SkM0®c

1 —

2 o2

S

k J

Jпр™0

SkM 0 ac

SkM 0®C 7-2

J

- k2

2 2 2 + k Sk Фс

1

1

2

Полученное решение (8) интегрировав можно вывести выражение для определения углового перемещения пильного цилиндра джина. Но, для оценки динамики движения пильного цилиндра целесообразным является анализ угловой скорости пильного цилиндра. В уравнении (8) первые два слагаемых в основном характеризуют свободные колебания системы и они влияют в переходном режиме пуска машинного агрегата пильного джина. Эти слагаемые с истечением времени стремятся к нулю. Нас интересовало в основном установившиеся режим вращения пильного цилиндра. Тогда решение (5) можно переписать в следующем виде:

ф =

щ-

SkCL>Q)Mk

2M,

k J

^- ASin

Jпр®0

f

kt + arctg

k

V

(oSu

-a

(9)

Численное решение задачи производили при следующих значениях параметров машинного агрегата:

Номинальная мощность асинхронного электродвигателя, N=75 кВт; номинальное число оборотов ротора электродвигателя, n=735 мин"1; критический момент на валу двигателя, Мкр=1948,8Нм; номинальный момент, Мн=Мкр/2=974,4 Нм; частота сети f=50 Гц; к.п.д. двигателя п=0,925; номинальный коэффициент мощности двигателя, cos^=0,85; угловая скорость идеального холостого хода, ю0=78,54 с"1; номинальная угловая скорость, тн= 76,97 с"1; номинальные значение скольжения двигателя, 8н=(т0-тн)/ т0= 0,02; критическое скольжение, Sk= 0,075; число пар полюсов, р = 4; суммарный момент инерции масс, приведенные к валу двигателя,

1/пр= 4,25кгм2; среднее значение постоянной составляющей момента сопротивления от хлопка-сырца, М1= 722,5Нм; коэффициент жесткости, с=23065,2 Нм/рад; коэффициент диссипации муфты, 6=128,5 Нмс/рад. [4].

Исследованиями выявлено, что на изменение угловой скорости и нагруженности пильного цилиндра джина в основном влияют технологические сопротивление от джинируемого хлопка, значение приведенного момента инерции системы. Учитывая большое значение жесткости муфты между двигателем и пильным цилиндром систему рассматривали как единую, одномассовую. При этом суммарный (приведенный) момент инерции системы по расчетам равен 4,25кгм2, а при машинном эксперименте его значение варьировали в пределах 1,5^8,2кгм2. Известно, что при больших значениях приведенного момента инерции системы значительно увеличивается переходной процесс пуска системы. Из рис. 1 видно, что при моменте инерции пильного цилиндра 1,5 кгм2 пуск машинного агрегата затягивается до 0,02 сек., а при моменте инерции 8,2 кгм2 пуск системы продолжается 0,21сек. С увеличением времени запуска системы возрастает потребная мощность привода. Следует отметить, что увеличение приведенного момента инерции системы приводить более равномерному вращению пильного цилиндра джина в установившемся режиме. Из рис. 1а видно, что при 1п=15 кгм2, размах колебаний угловой скорости пильного цилиндра 1,45 с"1, а при Ju=8,2 кгм2, размах Афуменьшается до 0,22 с"1. Поэтому есть необходимость уменьшения значений приведенного момента инерции системы. При этом рекомендуемыми значениями момента инерции пильного цилиндра является (2,6^3,5) кгм2. На рис. 1б представлены графические зависимости изменения угловой скорости пильного цилиндра и потребной мощности электроприводом при вариации момента технологического сопротивления (производительности джина) от хлопкаюырца. С увеличением момента сопротивления от хлопкаюырца от 3,0 • 102 Нм до 12102 Нм угловая скорость пильного цилиндра, уменьшается от 76,9 с"1 до 52,7 с"1 при J^6,2 кгм2, а при моменте инерции 3,4 кгм2 угловая скорость уменьшается от 77 с"1 до 66,1 с"1. Отсюда вытекает, что при больших значениях момента инерции пильного цилиндра с увеличением производительности машины уменьшение угловой скорости пильного цилиндра небольшое (10,9 с"1). Но, при этом расходные значение мощности возрастает от 12,2 кВт до 46,3 кВт. Если учесть, что на каждый пильный диск приходится 5,56 Нм момента сопротивления от хлопка"сырца, которое соответствует 12,3 кг в п/ч.

Выводы:

1. Аналитическим методом решена задача динамики машинного агрегата с механизмом пильного цилиндра джина. Получена формула для расчета угловой скорости пильного цилиндра для установившегося режима движения.

2. Получены графические зависимости изменения времени пуска системы и размаха колебаний угловой скорости

пильного цилиндра в функции приведенного момента инерции системы. Рекомендованы рациональные значения приведенного момента инерции пильного цилиндра кгм2, при которых обеспечивается уменьшение

времени пуска машинного агрегата менее чем за 0,11 с.

Литература

1. Левкович Б.А. «Элементы теория джинирования» Ташкент, Госиздат 1938, 163 стр.

2. Раджибаев П. «Повышение эффективности работы пильного джина с применением секционно "составной колосниковой решетки со сменной рабочей частью». дисс. к.т.н. Ташкент, 1984, 165 стр.

3. Тютин П.Н. «Анализ и совершенствование процесса пильного джинирования применительно к поточной технологии обработки хлопка"сырца машинного сбора» дисс. д.т.н. Кострома, 1985, 406 стр.

4. Котов Д.А. Болдинский Г.И. «О выделении семян из сырцового валика пильного джина». сб. ТТИ, №18, Ташкент, 1964, стр. 67"76

18

Международный научно-исследовательский журнал ■ № 8(39) ■ Сентябрь

References

1. Lewkowicz B.A. "Elements of the theory of ginning" Tashkent, the State Publishing . House in 1938, 163 p.

2. Radzhibaev P. "Improving the efficiency of the saw gin using sectional integral grate with replaceable working part." diss. Ph.D. Tashkent, 1984, 165 p.

3. Tyutin PN "Analysis and improvement of saw ginning in relation to the production technology of processing raw cotton collection machine" diss. dts Kostroma, 1985, 406 p.

4. Kotov D.A., Boldino GI "On the selection of the raw seed bead saw gin." Sat. TIT, №18, Tashkent, 1964, pp. 67 -76

Емельянова И.А.1, Шаповал Н.В.2

1 Доктор технических наук, профессор, Харьковский национальный технический университет строительства и архитектуры; Соискатель, Полтавский национальный технический университет имени Юрия Кондратюка ОБОСНОВАНИЕ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ОДНОПОРШНЕВОГО РАСТВОРОНАСОСА С КОМБИНИРОВАННЫМ КОМПЕНСАТОРОМ ПОВЫШЕННОЙ

ЭФФЕКТИВНОСТИ

Аннотация

Рассмотрено конструктивные особенности растворонасоса с компенсатором повышенной эффективности. Ключевые слова: растворонасос, компенсатор, давление, пульсация.

Yemelyanova I.A.1, Shapoval N.V.2

1PhD in Engineering, professor, Kharkov National Technical University of Construction and Architecture; 2applicant, Poltava National Technical University named after Yuriy Kondratyuk JUSTIFICATION THE FEASIBILITY OF USING SINGLE-PISTON MORTAR PUMP WITH A COMBINED

COMPENSATOR OF INCREASED EFFICIENCY

Abstract

Design features of mortar pump with a compensator of improved efficiency.

Keywords: mortar pump, compensator, pressure, pulsation.

При строительстве домов и сооружений для равномерного нанесения на стены штукатурных растворов можно использовать однопоршневой растворонасос одинарного действия [1] (рис. 1), который имеет механический привод при наличии кривошипно-шатунного механизма и комбинированный компенсатор давления, обеспечивающий сниженную пульсацию подачи раствора в нагнетательный трубопровод.

Полтавским национальным техническим университетом имени Юрия Кондратюка в сотрудничестве с Харьковским национальным техническим университетом строительства и архитектуры разработана новая конструкция растворонасоса на базе однопоршневого растворонасоса РН-3,8 (ПолтНТУ), который имеет увеличенный объём компенсатора, положительно влияющий на степень пульсации при перекачивании растворов различной подвижности.

Растворонасос (рис.1) содержит: электродвигатель 1, который через ременную передачу 2, одноступенчатый цилиндрический редуктор 3 передаёт крутящий момент на кривошипный вал 4, кривошипно -шатунного механизма 5, всасывающую камеру 6, в середине которой размещена специальная цилиндрическая вставка 7, со срезом сегментной формы и имеющей касательную хорду под углом 45°; нагнетательную рабочую камеру 8 с патрубками всасывающим 9 и нагнетательным 10; всасывающий свободно действующий 11 и нагнетательный подпружиненный 12 шаровые клапаны, рабочий цилиндр 13 с поршнем 14 и ползуном 15, штоковую полость 16, которая заполнена промывной жидкостью (мыльно-масляно-водной эмульсией).

Растворонасос имеет комбинированный воздушный компенсатор давления, который состоит из цилиндрической камеры 17, соединенной с нагнетательной камерой, замкнутой камеры 18, состоящей из эластичного резинотканевого шланга, который закреплен к штуцеру узла подкачки воздуха 19 и расположенный по диаметру свободной камеры на специальных ограничителях. В замкнутой камере установлен ниппель 20 для закачки воздуха под давлением 0,5...0,7 МПа с помощью компрессора. По центру цилиндрической камеры на направляющем стержне 21 предусмотрен поплавок-ограничитель 22, который обеспечивает минимальное удаление воздуха из этой камеры.

19