CC BY
28Решетнеескцие чтения. 2015
УДК 629.4.067; 62-752; 621.01; 534-16
ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ КАК ЭЛЕМЕНТ СИСТЕМЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ ВИБРАЦИЙ
С. В. Елисеев*, Е. В. Каимов, Н. Ж. Кинаш
Иркутский государственный университет путей сообщения Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Чернышевского, 15. E-mail: eliseev_s@inbox.ru
Предлагается метод построения инерционных объектов для прочностных испытаний конструкций, в рамках которых испытуемый образец выполняет функции динамического гасителя колебаний.
Ключевые слова: вибрационное возбуждение, динамическое гашение, динамический гаситель.
DYNAMIC ABSORBER AS AN ELEMENT OF VIBRATION EXCITATION
S. V. Eliseev, E. V. Kaimov, N. Zh. Kinash
Irkutsk State Transport University 15, Chernyshevsky Str., Irkutsk, 664074, Russian Federation. E-mail: *eliseev_s@inbox.ru
The authors propose a method to construct the inertial objects for the strength test designs in which a test sample performs the functions of a dynamic damper.
Keywords: vibration excitation, dynamic damping, dynamic damper.
Введение. Вибрационные технологические машины находят достаточно широкое применение в различных производствах. Одним из распространенных способов создания и поддержания колебаний рабочего органа является использование инерционных вибровозбудителей. Вопросы расчета и оценки динамических свойств вибрационных машин нашли отражение в работах [1—4]. Вместе с тем инерционные вибровозбудители при всех их преимуществах перед другими способами возбуждения вибраций имеют недостатки, заключающиеся в том, что вибровозбудитель является чаще всего частью рабочего органа, связанного непосредственно с рабочей зоной, в которой реализуется технологический процесс. В этом случае интенсификация технологического процесса ведет к повышению уровня динамической нагрузки на сам вибровозбудитель, что в конечном итоге снижает надежность работы оборудования.
В предлагаемой работе рассматриваются вопросы построения технологий вибрационного инерционного возбуждения с разделением объекта на зону размещения оборудования для реализации технологического вибрационного процесса и зону установки вибровоз-
будителя, в которой создается режим динамического гашения. В этом случае первая зона объекта (или рабочего стола) вибростенда, представляющего собой твердое тело на упругих опорах с двумя степенями свободы, может быть использована в виде динамического гасителя колебаний. Штатный режим работы вибростенда реализуется таким образом, что вибровозбудитель имеет малые амплитуды колебаний, поскольку создается режим динамического гашения, а рабочая площадка вибростенда формирует колебания с необходимой амплитудой, работая как динамический гаситель.
I. Общие положения. Постановка задачи исследования. На рис. 1 приведена принципиальная схема вибростенда, содержащего рабочий стол, упругие элементы. устройства для обеспечения однонаправленности движения в рабочей зоне, а также ряд приспособлений для настройки режимов работы в виде натяжного механизма и компенсатора продольных деформаций. Расчетная схема вибростенда приведена на рис. 2 и в упрощенном виде соответствует схемам, свойства которых при силовом возмущении описаны в работе [5].
. " 102 т. D ^
Рис. 1. Принципиальная схема вибрационного технологического стенда
Рис. 2. Расчетная схема вибрационного комплекса для прочностных испытаний
Технология и мехатроника в машиностроении
Силовое возмущение в виде гармонической силы прикладывается в точке В твердого тела, имеющего массу М, момент инерции 3 относительно центра тяжести (т. О). Положение т. О определяется длинами 11 и 12. Система координат >>1, у2 связана с неподвижным базисом. Используются соотношения
Уо = ау1 + Ьу2, ф = с'(у 2 - >1); >1 = уо - Аф;
12 I 1
У2 = У0 + 12ф; а = --—; Ь = --— ; с =
¡1 + ¡2
¡1 + ¡2
¡1 + ¡2
n2 =
2 Mb2 + Jc2
(6)
Частота динамического гашения может быть найдена по формуле
2 2 ю дин = П =
ki
Дин. 1 , , 2 т 2 '
Ma + Jc
(7)
Амплитуда колебаний динамического гасителя (рабочая зона вибростенда) составит
Jc2 - Mab Ma + (( - Mab)
У1 =
m0 r
ю, рад/с
yi1 • ((a2 + Jc2 ) p2 + k1 y + y2 (jab - Jc2 ) p2 = 0; y 2 • (jb2 + Jc2 ) p2 + k2 y 2 + y (jab - Jc2 ) p2 = Q2,
(1)
где p = ya> - комплексная переменная «~» - изображение по Лапласу.
III. Динамические свойства системы. Передаточные функции системы имеют вид
y (Jc 2 - Mab ) p 2 W (p) = =у- •
A
, 4 У ( + Ma2 )p2 + k
W2 (p )=£ =--Y-
Q2 У2
Q 2
где
A = [(a2 + Jc2 ) p2 + k1 ] • [( Mb2 + Jc2 ) p2 + k2 ]
- (Jc2 - Mab
))
(2)
(3)
(4)
По частотному уравнению (4) определяются частоты собственных колебаний ю1 и ю2; парциальные частоты соответственно определяются
n2 =
k1
s
Ma2 + Jc2
(5)
(Jc2 -
Mab )
(8)
Рис. 3. График зависимости — от частоты ю
У2
Задача исследования заключается в изучении динамических свойств системы в функции от настроечных параметров и получении аналитических соотношений для определения условий реализации штатного режима.
II. Построение математической модели. Система уравнений движения может быть получена на основе уравнения Лагранжа второго рода и имеет вид
где m0 - масса грузов вибровозбудителя; r - эксцентриситет. В качестве настроечных параметров рабочего процесса могут быть использованы величины M, J, к\, k2, m0 и r. Соотношение частотных зависимостей для вибростенда приведено на рис. 3.
Особенность динамического гасителя колебаний заключается не только в том, что он обеспечивает необходимые значения амплитуд колебаний по координате y2, но и обладает свойствами регулятора форм колебаний, что следует зависимости y1 / y2 = f (œ).
Заключение. Вибрационные технологические машины с инерционным возбудителем могут создаваться на использовании эффектов динамического гашения колебаний, создающего возможности для регламентированного нагружения узлов инерционного вибровозбудителя. В свою очередь, вибрационный режим рабочего органа может создаваться динамическим гасителем колебаний, который работает в активной фазе взаимодействия при соответствующей настройке.
Библиографические ссылки
1. Вибрации в технике : справ. в 6 т. / ред. совет: В. Н. Челомей (пред.). М. : Машиностроение, 1981. Т. 4: Вибрационные процессы и машины / под ред. Э. Э. Лавенделла, 1981. 509 с.
2. Быховский И. И. Основы теории вибрационной техники. М. : Машиностроение, 1969. 364 с.
3. Блехман И. И. Вибрационная механика. М. : Наука, 1994. 394 с.
4. Повидайло В. А., Силин Р. И., Щигель В. А. Вибрационные устройства в машиностроении. Москва ; Киев : Машгиз, 1962. 111 с.
5. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С. В. Елисеев, Ю. Н. Резник, А. П. Хоменко и др. Иркутск : Изд-во ИГУ, 2008. 523 с.
References
1. Vibracii v tehnike [Vibrations In Technique]: spravochnik v 6 tomah / red. sovet: V. N. Chelomej (pred. ). Moscow; Mashinostroenie, 1981. T. 4: Vibracionnye processy i mashiny [Vol. 4. Vibrations Processes And Machines] / pod red. Je. Je. Lavendella, 1981. 509 p.
2. Byhovskij I. I. Osnovy teorii vibracionnoj tehniki. [Bases of vibration technique] Moscow; Mashinostroenie, 1969. 364 p.
k
2
Решетнееские чтения. 2015
3. Blehman I. I. Vibracionnaja mehanika. [Vibration Mechanic]. Moscow; Nauka, 1994. 394 p.
4. Povidajlo V. A., Silin R. I., Shhigel' V. A. Vibracionnye ustrojstva v mashinostroenii [Vibration Devices in Mechanical Engineering] Moscow ; Kiev; Mashgiz, 1962. 111 p.
5. Eliseev S. V., Reznik Yu. N., Khomenko A. P., Zasyadko A. A. [Dynamic Synthesis in the generalized problem of vibration isolation and vibration control of technical objects]. Irkutsk; izd-vo IGU. 2008. 523 p.
© Елисеев С. В., Каимов Е. В., Кинаш Н. Ж., 2015
УКД 621.9.015
ХАРАКТЕРИСТИКА ПАРАМЕТРОВ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ, УСТАНОВЛЕННЫХ
В МЕЖДУНАРОДНЫХ СТАНДАРТАХ ИСО
Н. В. Захарова
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: 974152@mail.ru
Рассматриваются параметры шероховатости, установленные международным стандартом ИСО 4287-97, приводится их характеристика и описываются рекомендуемые области применения.
Ключевые слова: шероховатость поверхности, параметры шероховатости, элементы профиля.
THE CHARACTERISTIC OF PARAMETERS OF SURFACE ROUGHNESS IN ACCORDANCE WITH THE REQUIREMENTS OF ISO STANDARDS
N. V. Zakharova
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation. E-mail: 974152@mail.ru
The article deals with the roughness parameters set by the international standard ISO 4287-97, the researcher performs their characteristics and recommends the field of application.
Keywords: surface roughness, the roughness parameters, the requirements of the international standard.
Накопленный международный опыт в нормировании и измерении параметров текстуры поверхности нашел отражение в стандартах ИСО. Международные стандарты применяются многими европейскими и азиатскими странами. Стандарты ИСО носят рекомендательный характер, их положения начинают действовать, когда они включены в европейские и национальные стандарты.
Стандарты ИСО, посвященные текстуре поверхности, представляют собой семейство стандартов, отражающих на данный момент вопросы, связанные с наиболее полным и точным определением, нормированием и измерениям параметров поверхностей деталей щуповым методом.
Основные особенности стандартов ИСО, нормирующие шероховатость поверхности:
- глобальный подход к оценке текстуры поверхности;
- унификация обозначения параметров шероховатости, волнистости профиля;
- стандартизация схем приборов;
- упор на применение только безопорных приборов;
- обеспечение анализа поверхностей, полученных наложением технологических процессов, многоцелевых поверхностей (новые фильтры, Як семейство параметров, параметры вероятностного анализа).
Параметры, включенные в стандарт ИСО 4287-97 [1]:
1) амплитудные параметры:
Яр - максимальная высота выступа профиля. Параметр относят к экстремальным и непредставительным, его значение может меняться от образца к образцу. Этот параметр можно использовать для выделения отдельных неровностей или заусенец на поверхности;
Яу - максимальная глубина впадины профиля на базовой длине. Это также экстремальный параметр, с теми же самыми недостатками и достоинствами, что и максимальная высота выступа профиля. Он, однако, находит применение в производстве, так как глубокие впадины часто служат концентраторами напряжений и их необходимо учитывать;
Я, - максимальная высота профиля. Это сумма наибольшей высоты выступа и наибольшей глубины впадины профиля в пределах базовой длины. В ИСО 4287-1:84 и ГОСТ 2789-73 символ Я, использовался для обозначения высоты неровностей по 10 точкам. Сегодня известно не менее 5 вариантов параметра Я,., описанных в различных национальных и международных стандартах, поэтому, применяя приборы для измерения параметров шероховатости, необходимо определиться, какой Я, измеряет прибор;
