CC BY
9
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
ТЕХНОЛОГИЯ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ ТЕКСТИЛЬНОЙ И ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ СОСТАВНОГО ДИСКРЕТИЗИРУЮЩЕГО БАРАБАНЧИКА
Шухратов Шароф
PhD, д-р филос. по техн. наукам, Ферганский государственный университет, Республика Узбекистан, г. Фергана E-mail: sharo f.shukhratov@ktu. edu
Мирзаев Отабек
PhD, д-р филос. по техн. наукам, Каршинсий инженерно-экономический институт, Республика Узбекистан, г. Карши
DYNAMIC ANALYSIS OF THE OSCILLATION OF A COMPOSITE DISCRETIZING DRUM
Sharof Shukhratov
PhD, Technical Sciences,
Fergana State University, Republic of Uzbekistan, Fergana sharof.shukhratov@ktu. edu
Otabek Mirzaev
PhD, Technical Sciences, Karshi Institute of Engineering and Economics Republic of Uzbekistan, Karshi
АННОТАЦИЯ
В статье теоретически описаны механические характеристики дискредитирующего барабанчика, вращающегося с помощью ременной передачи. Система дифференциальных уравнений, описывающая движение узла ма-шини, соответствующая построенной динамической модели, была создана с использованием уравнения Лагранжа II рода. Задача анализируется с учетом коэффициентов упругости и диссипации резиновой втулки между ременной передачей и валом барабана, передающей движение в зону дискретизации.
ABSTRACT
The article theoretically describes the mechanical characteristics of a discretizing drum rotating with a belt drive. The system of differential equations describing the movement of the machine node, corresponding to the constructed dynamic model, was created using the Lagrange equation of the second kind. The problem is analyzed taking into account the coefficients of elasticity and the dissipation of the rubber bushing between the belt drive and the drum shaft, which transmits motion to the discretization zone.
Ключевые слова: агрегат, барабанчик, гарнитура, втулка, зуб, коэффициент, показатель, деформация, лента, упругость, поперечный, сечение,трение, опора, вал.
Keywords: unit, drum, headset, bushing, tooth, coefficient, indicator, deformation, tape, elasticity, cross section, section, friction, support, shaft.
Введение
Изучение процесса выборки теоретически и путем его применения на практике расширяет возможности получения пряжи с высокими показателями качества. Решения поставленных проблем можно искать, применяя правила динамики и теории вибрации к изучению конкретной задачи [1]. В рассматриваемом
машинном узле вращательное движение передается на дискретные барабаны посредством ременной передачи, приводимой в движение электроприводом [2]. Композитный дискретный барабан снабжен резиновыми втулками в основании, между валом и зубчатой гарнитурой. В этом случае резиновую втулку
Библиографическое описание: Шухратов Ш., Мирзаев О. ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ КОЛЕБАНИЙ СОСТАВНОГО ДИСКРЕТИЗИРУЮЩЕГО БАРАБАНЧИКА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2022. 9(102). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14318
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
можно брать целиком для всех трех зубчатых передач. Однако для каждого зубчатого ряда могут быть установлены отдельные резиновые втулки [3]. В этом варианте отмечается, что отдельные резиновые втулки получаются по-разному. Это связано с тем, что основная нагрузка при работе дискретного барабана приходится на его среднюю часть. Поэтому целесообразно повысить девственность резиновой втулки со средним зубчатым рядом [4].
Основная часть
Дискретно--вибрационные барабанные гарнитуры являются основным рабочим органом в пневмомеханических прядильных машинах. При этом каждый зубчатый ряд в машинном агрегате принимался за отдельную массу. С учетом изложенного была построена динамическая модель машинного агрегата (рис. 1).
Рисунок 1. Динамическая модель узла машины с дискретно-вибрационным барабанным механизмом
Согласно динамической модели узла машины система имеет пять масс: 1 масса - ротор электропривода; 2 масса - масса дискретного вала барабана; Массы 3,4,5- - массы зубчатых передач.
В пневмомеханической прядильной машине электропривод учитывается механическими характеристиками дискретно-дробильных барабанов [5-8].
Его основные механические характеристики основаны на следующих выражениях и научно проанализированы [9]:
М -(ш - рф)
ю \ с ^ ^ ю
V
М
+
ю
= 0;
2М
к
V
+ — рф) + М = 0; (1) Т Т ю с ю
э э
Т =-
э S ш кс
S
ш = -К (м + ТМ
„г ^ ю э ю
где:
ф угловая скорость ротора электропривода
пневмомеханической прядильной машины;
5,5к - проскальзывание ротора и статора электропривода в пневмомеханической прядильной машине, критическое значение;
г - число полюсов приводной пары; Мю, Мк - приводной момент на роторе электропривода в пневмомеханической прядильной машине и его критическое значение;
р —количество пар полюсов проводника;
— вспомогательный переменный коэффициент;
- частота вращения источника питания в пневмомеханической прядильной машине,
Тэ - постоянные временные показатели электропривода в пневмомеханической прядильной машине [10].
Коэффициенты девственности и рассеивания резиновой втулки между ременной передачей и валом вибрационного барабана и зубчатых передач,
э
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
передающих движение в зону выборки на пневмомеханической прядильной машине, рассчитываются следующим образом:
C =
г 2aEF
в =
с
2к к — I т
(2)
где, г— радиус колеса, передающего движение в пневмомеханической прядильной машине; а — расчетный коэффициент деформации по существующему углу (его дискретность для нормальной рабочей
среды а = 2,0); F— поверхность поперечного сечения плоской полосы или упругого (резинового) элемента; Е— модуль упругости упругого элемента под гарнитурой дискретного барабана; ет — рабочая длина плоской ленты или эластичного (резинового) элемента; — расчетный коэффициент передачи; Т — период колебаний дискретного барабана, содержащего; к — предельный числовой коэффициент пропорциональности, К/ = 6,28 (бунда ^ < 0,6); п = 3,14.
Моменты инерции масс в дискретном приводе барабана определялись по существующей методике расчета, где [11]:
J =
R
(ai - a2 У
m д
1 - О
д
- m д
/ л
1 - О
д j
(3)
где: И — радиус шкива с обмоткой пряжей;
_2Н _2Н
йх ; а2 — —— ускорения подвешенных грузов;
Н — высота, на которую падают подвешенные грузы,
— время разгрузки.
Именно в этом процессе были определены моменты инерции с помощью существующего метода сброса нагрузки и проведено их сравнение [12-14].
Система дифференциальных уравнений, описывающая движение узла машины, соответствующая динамической модели, построенной для процесса отбора проб (рис. 1), была создана с использованием уравнения Лагранжа II порядка основоположника аналитической механики, основанного на следующем:
(9ю -иювФв; ((Рв-Uei9i)=А^;
юв
(% - Uв 2fi )=А?ю2; ((Рв- Uвз?з)=А?вз;
(4)
Уравнения движения, сформированные теоретическими экспериментами, выражаются следующим образом:
— Мю - вюв АФюв - Сюв АФюв = JюФю; кю
июв (вюв АФюв + Скв АФюв )- в1А^в1 - С1А^в1 - в2 АФв2 - С2 АФв2 вз АФв з - Сз АРв з - Миш =JвФв;
(5)
Uв1 (вю1АФю1 + Св1А^в1)-M^= JlФl; Uв2 (вю2АФю2 + Св2 АФв2 )-M^2= J2.Ф2 ; Uвз(вюзАФюз + СвзАФвз )-M*= J9Фз ;
В приведенных здесь уравнениях движения фв , ( ,ф2 , (3 - перемещения при кручении вала дискретно-вибрирующего барабана и зубчатых пар соот-
ветственно; в,™, в,
в
ю?
в
- коэффициенты
рассеивания резиновых втулок плоскоременной передачи и зубчатых передач соответственно; С™
С, С2 , С3 — Плоскоременная передача и зубчатые
передачи коэффициенты вращения резиновых втулок; июв, 1/в1 , ив2, ивз - передаточное отношение в пневмомеханической прядильной машине; Миш — момент трения опор о вал дискретного барабана; М^, М^2, М^3 — моменты сил сопротивления, поступающие от волокон катушки к шестерням;
е
т
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
кю — количество дискретно--дробильных барабанов, одновременно передаваемых через плоскую ременную передачу. Учитывая заданные значения вышеперечисленных параметров, и начальные условия в
процессе, приступаем к практическим расчетам электропривод:
Кю=11кВт; пю=1450 об/мин; июэ=0,15; щ=9692 об/мин;
J = 1,2-10—2кгм; J = 3,6-10—2кгм; J = J = J = 0,9110-3кгм2; ю в 1 2 3
1МХ = М2 = (2,3 - 3,0) • 10-2 Нм; М2 = (3,0 - 3,5)-10—2Нм;
1—2
^ ^ ^ч Нм ^ , л Л Л „ _ Нм ^ Л Л Нмс
вюй = (50 - 5,5)--; Сюв = (400 - 450)--; в, = в2 = в3(2,0 - 2,2)--
рад рад рад
Нм
С = С2 = С3 = (80 -120) —; U6l = Ue2 = Ue2 = 1,0;
рад
Численное решение выражений здесь выполнено на компьютере с использованием программ Runge-Kutta и Maple. Следует иметь в виду, что использование численного генератора случайных составляющих технологических сопротивлений, а также требуемых параметров осуществлялось согласно требованиям и фиксировались требуемые параметры [15]. В результате экспериментов и теоретических исследований определены и сопоставлены законы изменения угловых скоростей всех трех зубчатых пар на дискретно-вибрационном барабане. При этом плотность волокнистого волокна и возникающее технологическое сопротивление в средней передаче в 1,2 раза больше, чем в двухсторонней передаче. Законы движения, полученные в результате исследований, представлены на рис. 2. Анализ законов изменения угловых скоростей полученных зубчатых передач показывает, что значения фд2 несколько меньше значений
фд2 и фд3 и отличаются от (30 ^ 40) с-1, поскольку нагрузка зубчатого венца м2 = 1,2М1, расположенного посередине основания, является высоким. В этом случае угловая скорость амплитуды колебаний гарнитуры среднего зубчатого колеса даже больше, чем у двух краев. Следует отметить, что угловые скорости зубчатых пар по обеим сторонам дискретно-вибрирующего вала практически одинаковы, различаясь лишь фазами их колебаний в одном и том же процессе (рис. 2, графики, фд1 и фд3). При научном наблюдении следует иметь в виду, что прямое увеличение технологической нагрузки приводит к снижению угловых скоростей соответственно дискретных барабанных передач и потере равновесной устойчивости технологического процесса [16-18].
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
ФдгЛ03с-х | 1.01
1.005-
1.02
1.01
1.01 1,0
Фд1,ФдзЛ03С
3^-1
<Ра 2
VWWWVWVW
1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5
а
t,10"3C
a)—М = М = 3,0-10—2 Нм;
b) — М = М = 4,5 • 10—2 Нм;
М2 = 1,2Мг
М2 = 1,2М1
Рисунок 2. Закономерности изменения вида сравнительных чисел в зависимости от изменения величины технологического сопротивления угловых скоростей конструктивно-дискретно-вибрационных
барабанных зубчатых передач
При этом амортизирующая резиновая втулка под каждым зубчатым рядом представляет собой единое целое, а коэффициент девственности также получается постоянным для всех трех зубчатых рядов [19, 20].
Согласно анализу построенных графиков, при увеличении значений технологических сопротивлений с
0,4 -10-2 Нм до 3,5 -10-2 Нм угловые скорости внешнего зубчатого ряда уменьшаются до нелинейной закономерности с 1,0084-103 с-1
до
1,0025-103 с-1, а угловые скорости средних зубчатых рядов уменьшаются от 1,0071-103 с-1 до
1,0028-103 с-1 нелинейная регулярность.
Отсюда разница между угловыми скоростями краевой и средней шестерен до (22 ^ 56)с. В ре-
зультате расслоение ленты на волокна, хотя и высокое, но приводит к увеличению их повреждения. Поэтому важно, чтобы угловые скорости дискретных зубчатых колес барабана были близки друг к другу.
Вывод
Получены динамическая и математическая модели машинного агрегата с учетом дискретно-вибрационных барабанных передач, механических характеристик привода, упруго-диссипативных свойств, технологических сопротивлений. На основе численного решения определены законы движения дискретно-вибрационных барабанных зубчатых передач. Были построены графики зависимости угловых скоростей дискретных барабанных передач от изменения технологических сопротивлений и зафиксированы рекомендуемые параметры.
Список литературы:
1. Павлов и др. Опыт результатов производственного освоения пневмомехагнического способа прядения. М., "Легпромбытиздат", 1986 г., стр. 125-127.
2. Shukhratov, Sh.; Milasius, R.; Gafurov, K.; Gafurov, J. Investigation of twist waves distribution along structurally nonuniform yarn // Autex research journal. Warsaw : Sciendo. ISSN 1470-9589. 2021, p. 1-5.
3. Севостьянов А.Г. Моделирование технологическогго процесса. М., "Легпромбытиздат", 1980, стр. 98-93.
4. Максудов, Р., Ш. Шухратов, О. Мирзаев, и Н. Юнусов. «Изучения изменений коэффициента жесткости упругой оболочки прядильной установки». InterConf, вып. 41, февраль 2021 г.
5. Севостьянов А.Г. Методика и средства исследования механико- технологических процессов текстильной промышленности. М., "Легпромбытиздат", 1996, стр. 97-102.
6. Shukhratov S, Milasius R, Gafurov J, Mardonov B, Gafurov K, Repon R Md. Investigation of Open End Yarn Tension Using an Elastic Yarn-Guide. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2021; 29, 4(148): 43-47.
7. Вольмир А.С. Устойчивость деформируемых систем.М.. "Наука", 1967, стр.109-112.
8. Shukhratov Sh, Milasius R, Gafurov K, Maksudov R, Gafurov J, Tojimirzaev S. Improvement in the Design and Methods of Calculation of Parameters of Vibration Multifaceted Gridirons of Natural Fibre Cleaners. Fibres & Textiles in Eastern Europe 2021; 29, 5(149): 29-33.
9. Ковринский А.Е. Механизмы с упругими связями. -М., «Наука», 1974, стр.
№ 9 (102)
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
сентябрь, 2022 г.
10. Shin, I G.; Maksudov, R Kh; Muminov, M R.; and Shukhratov, Sh Sh (2021) "Energy ratios in the contact interaction of shot with the hardened surface of machine parts," Scientific-technical journal: Vol. 4 : Iss. 1 , Article 4.
11. Тимошенко С.И. Колебания в инженерном деле.-М.,"Наука" 1967, стр. 234-235.
12. Shin, I.G., Maksudov, R., Milasius, R., Mominov, M.R., Shukhratov, S., & Rajabov, O.I. (2020). Energy relations in the contact interaction of fractions with the surface of machine parts to be strengthened. International Journal of Advanced Research in Engineering and Technology, 11(12), 1008-17.
13. Фаворин М.В. Моменты инерции тел. М.. "Машиностроения ", 1977. стр. 88-89.
14. Djurayev, A., Maksudov, R.X., Shukhratov, S., & Tashpulatov, D.S. (2018). Improvement in design and methods of calculation the characteristics of vibrant diamond bars of cotton cleaners. International journal of advanced research in science, engineering and technology, 5(11), 397-401.
15. Вульсон И.И. и др. Нелинейная задачи динамики машин. Л.: «Машиностроение», 1968, стр. 134 -135.
16. Shukhratov, Sh, et al. "Determination of parameters of grates on rubber brackets of fiber material cleaners." International Journal of Engineering and Advanced Technology 9.2 (2019).
17. Djurayev, A., R. Kh Maksudov, and Sh Sh. "Shukhratov. Improving the Design and Justification of the Parameters of the Saw Section of the Cotton Cleaning Unit." International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology 5.12 (2018): 7549-7555.
18. Shukhratov, S., & Milasius, R. (2019, August). Influence of parameters of gridirons on the cotton fibers cleaning and yarns quality. In Conference: Advanced materials and technologies: book of abstracts of 21st international conference-school (pp. 19-23).
19. Maksudov, R. Kh.; Djuraev,, A.; and fdujournal@mail.ru, SH Shukhratov Fergana state university, Ferghana, str,Murabbiylar 19 (2019) "Elaboration of the serrate section of а cotton-cleaning unit," Scientific journal of the Fergana State University: Vol. 1 , Article 5.
20. Djuraev, A.; Maksudov, R.Kh.; and Shukhratov, SH. (2018) "Substantiation the parameters of the cotton cleaners' polyhedral vibrating fire-bars," Scientific journal of the Fergana State University: Vol. 1 , Article 2.
