Научная статья на тему 'Дослідження власних крутильних коливань механізму різання горизонтального стрічкопилкового верстата'

Дослідження власних крутильних коливань механізму різання горизонтального стрічкопилкового верстата Текст научной статьи по специальности «Математика»

CC BY
85
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
власні коливання / крутильні коливання / механізм різання / горизонтальний стрічкопилковий верстат / natural vibrations / torsional oscillations / the mechanism of cutting horizontal band saw

Аннотация научной статьи по математике, автор научной работы — Л. Ф. Дзюба, О. В. Меньшикова, І. Т. Ребезнюк

Досліджено власні крутильні коливання двох типів механізмів різання горизонтального стрічкопилкового верстата. На підставі аналітичного розв'язку системи диференціальних рівнянь власних крутильних коливань динамічної моделі механізму визначено частоти цих коливань. За значеннями частот оцінено величини коефіцієнтів в'язкого опору.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Investigation of natural torsional vibrations of horizontal band saw cutting mechanism

Natural torsional vibrations of two types of horizontal band saw cutting mechanisms have been investigated. Basing on analytical solutions of differential equations system of natural dynamic torsional vibrations model of the mechanism, frequency of these oscillations has been defined. Values of the viscous resistance coefficients have been estimated according to the values of frequencies.

Текст научной работы на тему «Дослідження власних крутильних коливань механізму різання горизонтального стрічкопилкового верстата»

Рассматриваются особенности практической реализации методики исследования потребительского рынка предоставления туристических услуг, используя для этого статистические методы оценки результатов маркетинговых исследований. Выяснено, что методика каждого отдельного маркетингового исследования проблем туристической отрасли всегда конкретна, неповторима и уникальна. Поскольку новую туристическую услугу еще не апробировано ни на одном туристическом объекте, то нужно использовать данные относительно спроса на подобную или уже имеющуюся услугу, используя для этого источники вторичной информации - отчеты туристических объектов из определенного региона. На конкретных числовых данных проведен расчет прогнозируемого спроса потенциальных клиентов на новую туристическую услугу, а также рассмотрены некоторые возможные варианты решения этой задачи.

Ключевые слова: туристическая отрасль, потребительский рынок, туристическая услуга, потенциальный клиент, маркетинговая служба, состояние хозяйственной деятельности, методы оптимизации, статистические методы оценивания, выборочный метод, вероятностные оценки.

Grycyuk M. Yu. Practical implementation methodology consumer market research of tourist services

The features of the practical implementation of the research methods of the consumer market of tourist services, using the statistical methods for assessing the results of market research. It was found that the technique of each individual marketing research challenges the tourism industry is always specific, unique and unique. As a new travel service not tested on any tourist site, you need to use the data on the demand for similar or an existing service, using secondary sources of information - reports of tourist facilities from the definition of the region. On the specific amounts calculated the projected demand of potential customers for a new travel service, and discusses some possible solutions to this problem.

Keywords: tourism industry, consumer market, tourist services, potentially customer, marketing service, state of economic activity, methods of optimization, statistical methods of estimation, selective method, probabilistic estimation.

УДК 674.053:621.935 Доц. Л. Ф. Дзюба1, канд. техн. наук;

доц. О.В. Меньшикова1, канд. фЬ.-мат. наук; проф. 1.Т. Ребезнюк2, д-р. техн. наук

ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВЛАСНИХ КРУТИЛЬНИХ КОЛИВАНЬ МЕХАН1ЗМУ Р1ЗАННЯ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СТР1ЧКОПИЛКОВОГО ВЕРСТАТА

Дослщжено власш крутильш коливання двох тишв механiзмiв рiзання горизонтального стрiчкопилкового верстата. На шдставi аналогичного розв'язку системи дифе-ренщальних ршнянь власних крутильних коливань динамiчноl моделi мехашзму визна-чено частоти цих коливань. За значеннями частот оцшено величини коефщенпв в'яз-кого ошору.

Ключовi слова: власш коливання, крутильш коливання, мехашзм рiзання, гори-зонтальний стрiчкопилковий верстат.

Актуальшсть i огляд основних результата. Застосування у сучасному деревообробному виробнищга горизонтальних колодопиляльних стрiчкопилко-вих верстатш iз вузькою пилкою зi значно меншою вагою, порiвняно з широко-пилковими верстатами, забезпечення високо! швидкосп рiзання потребуе аналь

1 Львгвський ДУ безпеки житгедшльнот;

2 НЛТУ Украши, м. Льв1в

Нащональний лкотехшчний унiверситет Укра'ни

тичного та експериментального дослiдження динамiки процесу рiзання дереви-ни на таких верстатах. У робоп [1] вiдзначено, що пiд час руху на стрiчкову пилку дiють рiзнi збурювальнi сили, якi здатнi викликати коливання и вiльноí вiтки у двох площинах: поздовж твiрноí поверхнi шкiва (у илощиш найбтьшо'* жорсткостi пилки) i впоперек (у площинi найменшо'* жорсткосп пилки). Поз-довжнi коливання полотна, що дшть в площинi рiзання (у разi "совгання" у межах норми), на стшкосл та мщносп пилки не позначаються. До того ж, у разi яюсного пiдготовлення пилки й доброго стану верстата вони можуть бути зведеш до нуля. Поперечнi коливання стрiчковоí пилки не тiльки позначатимуться на и стiйкостi та мщносп, вони також можуть призводити до хвилястосп пропилу. З помiж iнших чинникiв такi коливання зумовлюють крутильнi коливання пилкових шкiвiв. Тому метою ще! роботи е дослщження власних крутильних коливань механiзму рiзання стрiчкопилкового верстата.

Постановлення задачi та методика и розв'язування. Для побудови ди-намiчноí моделi механiзму рiзання використано двi кiнематичнi схеми цього мехашзму [2]. Вiдповiдно до цих кiнематичних схем, розрахункову схему меха-нiзму рiзання подамо у виглядi тримасово'1 моделi (рис. 1), де величини зведе-них коефiцiентiв крутильно'' жорсткостi першо'1 пружно'1 ланки залежать вiд конструкторського виконання вузла тягового пилкового шюва. У конструкцп мехашзму рiзання першого виконання дтянка вала мiж тяжним шкiвом пасово'1 передачi i тяговим пилковим шкiвом працюе на згин з крученням. У механiзмi другого виконання ця дтянка вала е вiссю, тому що не працюе на кручення.

Рис. 1. Розрахункова схема мехашзму рхзання

Отримаш на пiдставi рiвнянь Лагранжа другого роду диференщальш рiвняння власних крутильних коливань пружно'1 системи мехашзму рiзання ма-ють вигляд:

/<(р1 + к < — <р2) + С1 ((Р1 -(Р2 ) = 0;

де: /1, J1, /з - зведеш до вала електродвигуна моменти шерцп обертових мас, Р1, <2, рз, ф[, <р2, фз - кути повороту вщповщних зведених обертових мас та ''х по-хiднi за часом; с1, с2 - зведеш коефщенти крутильно'1 жорсткостi; к1, к2 - зведе-нi коефiцiенти в'язкого опору.

Зведенi коефiцiенти в'язкого опору к1, к2, вiдповiдно до [3, 4] пов'язаш з логарифмiчним декрементом згасання коливань, значення якого мютяться в межах т] = 0,1 — 0,3. Зв'язок мiж т i коефiцiентом в'язкого опору к виражають за-лежнiстю [3, 4]:

/202 — к1 (р — <р2 ) + к2 ( (р2 — Ррз) — С1 ( Р — р2) + С2 (р — р ) = 0; /зфз — к2 ( <Р2 — Ррз ) — С2 ( р2 — Р ) = 0;

(1)

т =■ (I = 1,2,...),

де Pi - резонансш частоти, яю, в pa3i незначного демпфування, дуже близью до частот власних коливань. Попередньо приймаемо: коли h = 0,2, тодi к = 0,07 Н • м • с / рад та к2 = 0,08 Н • м • с / рад. Для уточнения зведених коефь цiентiв в'язкого опору потрiбно визначити частоти Д, р2 власних крутильних коливань мехaнiзму рiзaния.

Для розв'язування системи диференцiaльних рiвиянь (1) запишемо ii в нормальному виглядг

y = -v (y - y2)-Р1( y - У2);

< y2 = V2 ( У - У2 ) - У3(У2 - У) + Р2 (У - У2) - Р3 (У2 - У3 ); (2)

У3 = V4 ( У2 - У3 )+ Р4 ( У2 - У3) ,

де: У1 = j, У2 = j2, У3 = j, v =

V2 =

kL J2

V3 =

h. J 2

V4 =

h. J3

Р1 =

J1

Р2 =

J2

C2

C2

Р3 = J? Р4 = J

Для розв'язання системи (2) задаемо таю почaтковi умови: за t = 0 почат-ковi перемiщения та почaтковi швидкостi доршнюють нулевi

У1(0) = у 2(0) = У3(0) = 0, л(0) = У2(0) = y3(0) = 0.

Для точного розв'язку ввд системи трьох диференцiaльних рiвиянь (2) другого порядку перейдемо до системи шести диференщальних рiвнянь першо-го порядку. Позначивши y = yn, y2 = y21, y3 = y31, отримаемо:

(3)

У = У11; „У2 = У21; У3 = У31;

У11 = -Vi( У11 - У21)- Р1 (y - У2);

У21 = V2 ( У11 - У21) - V3 ( У21 - У31) + Р2 ( У1 - У2 ) - Р3 ( У2 - У3 ) ; У31 = V4 (У21 - У31) + Р4 (У2 - У3) . Система (3) е системою лшшних однорiдних диференщальних ршнянь зi сталими коефiиiеитaми. Для ii' розв'язування застосуемо метод Ейлера та засоби ма-тематичного пакета MAPLE. Для цього записуемо цю систему у векторнш формт

dy=A•yт, dt

де: ут = (y1,y2,y3,y11,y21,у31)т, A - стала матриця розмДру 6х6, яка мае вигляд:

A =

0 0 0 1 0 0 >

0 0 0 0 1 0

0 0 0 0 0 1

- Р1 Р1 0 - V V1 0

Р2 - Р2 - Р3 Р3 V2 - V2 - V3 v3

0 Р4 - Р4 0 V4 - V4;

Знайдемо кореш характеристичного ршняння:

|A-1Е| = 0,

г

Нащональний лкотехшчний унiверситет Украши

де E - одинична матриця po3Mipy 6 х 6.

Характеристичне р1вняння матиме вигляд:

Л6 + ail5 + a214 + азЛ3 + al2 + al = 0, (4)

де ai = vi + v2 + v3 + v4; a2 = v • v4 + v2 • v4 + v • v3 + 2vi • v2 + p + p2 + p3 + p4 a3 = v2 • p4 + v3 • pi + v4 • pi + 2vi • v2 • v4 + v4 • p2 + vi • p3 + vi • p2 + 2vi • p2; a4 = pi • p3 + p2 • p4 + 2vi • p2 • v4 + 2vi • v2 • p4; a5 = 2vi • p2 • p4. За Ji = 0,0i09 кг • м2 та значень kb k2, J2, J3,cb c2, наведених у табл., piB-няння (4) мае два дiйснi кореш (Л = 0, Л = Л) та чотири комплексш коpенi:

Л3 4 = « ± fai , Л,6 = «2 ± b2i , де дайсш величини 1,ai,a2,fay,fa2 обчисленi за значень параметр1в vi, pi, що вщ-повiдають значениям таблиц!

Знайденим кореням характеристичного piвияния (4) ввдповщае фундаментальна система розв'язюв:

i, еЛ, eat • cos fat, eat • sin fat, eat • cos fa2t, eat • sinfa2t,

де числа fa та fa2 визначають частоти власних крутильних коливань.

Значення частот власних крутильних коливань мехашзм1в piзания за двох виконань вузла тягового пилкового шк1ва наведено в табл. Дослвдження виконанi з урахування трьох величин можливих дiаметpiв пилкових шюв1в та piзних швидкостей piзания, оскiльки ввд цих паpаметpiв найбшьше залежать зведеш масовi та жоpсткiснi характеристики динамiчноí моделi.

Табл. Значення власних частот крутильних коливань мехашзму ргзання

Швидкiсть pi3aHHE v, м/с Дiаметр пилкових шкiвiв, мм Зведенi моменти . ... 2 iнерцil, кгм Зведенi коефiцieнти кру-тильно! жорсткостi, №м Частоти, Гц

J 2 J3 c C2 b b2

Перше виконання мехатзму рiзання

24,2 480 0,i685 0,ii56 6366 57452 94i 757

6i0 0,i903 0,i452 6028 57727 870 727

740 0,2i42 0,i74i 5i92 57653 803 674

30,6 480 0,2652 0,i854 5789 92095 932 727

6i0 0,2990 0,23i9 6368 92i60 860 748

740 0,3378 0,2784 6i50 92202 806 7i7

37 480 0,3829 0,2702 488i i34225 926 670

6i0 0,4329 0,3385 5979 i34522 856 733

740 0,4899 0,4067 6369 i347i5 8i3 736

Д эуге виконання механiзмy рiзання

24,2 480 0,i685 0,ii56 9349 57452 i009 856

6i0 0,i903 0,i452 ii7i8 57727 i084 8i3

740 0,2i42 0,i74i i3532 57653 i i 52 759

30,6 480 0,2652 0,i854 7069 92095 942 794

6i0 0,2990 0,23i9 9383 92i60 966 8i4

740 0,3378 0,2784 ii3i5 92202 i044 765

37 480 0,3829 0,2702 5452 i34225 928 707

6i0 0,4329 0,3385 7536 i34522 884 796

740 0,4899 0,4067 94i7 i347i5 949 767

Висновки:

1. Вщповвдно до отриманих значень частот власних коливань Д i Д2, дiапа-зони змiнювання коефiцieнтiв в'язкого опору таи: к1 = 0,057-0,075 Н м с/рад; к2 = 0,072-0,085 Н м с/рад. Попередньо прийнят значення к1 = 0,07 Н • м • с / рад та к2 = 0,08 Н • м • с / рад мктяться в зазначених межах.

2. Частоти власних коливань мехашзму рiзання з конструкщею вузла тягового пилкового шкiва другого виконання бiльшi вщ частот Д i Д для мехашзму рiзання першого виконання зазначеного вузла. Максимально зазначена рiзниця частот сягатиме 43 %. Це пояснюеться збiльшенням зведеного ко-ефщента крутильно! жорсткостi с1 першо! пружно! ланки. Водночас, для обох виконань мехашзму рiзання величини частот втьних коливань пере-вищують частоту обертання вала електродвигуна (пдв = 500 об/c ) майже вдвiчi та б1льше. Отже, резонансу в динамiчнiй системi механiзму рiзання горизонтального стрiчкопилкового верстата не виникатиме.

Лггература

1. Феоктистов А.Е. Ленточнопильные станки : монографiя / Александр Ефимович Феоктистов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1976. - 152 с.

2. Ребезнюк 1.Т. Динамика процесу розпилювання деревини на горизонтальному стрiчко-пилковому верстай / 1.Т. Ребезнюк, Л.Ф. Дзюба, А.Б. Пилип'як // Теорiя та практика ращональ-ного проектування, виготовлення i ексилуатаци машинобудiвних конструкций : пращ конф. -Льыв : Вид-во К1НПАТР1 ЛТД. - 2008. - С. 129.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

3. Ключев В.И. Теория электропривода / В.И. Ключев. - М. : Изд-во "Снергоатомиздат", 1985. - 560 с.

4. Матвеев В.В. Демпфирование колебаний деформируемых тел / В.В. Матвеев. - К. : Изд-во "Наук. думка", 1985. - 264 с.

Дзюба Л.Ф., Меньшикова О.В., Ребезнюк И.Т. Исследование собственных крутильных колебаний механизма резания горизонтального ленточ-нопильного станка

Исследованы собственные крутильные колебания двух типов механизмов резания горизонтального ленточнопильного станка. На основании аналитического решения системы дифференциальных уравнений собственных крутильных колебаний динамической модели механизма определены частоты этих колебаний. По величинам частот оценены величины коэффициентов вязкого сопротивления.

Ключевые слова: собственные колебания, крутильные колебания, механизм резания, горизонтальный ленточнопильный станок.

Dzyuba L.F., Menshykova O.V., Rebeznjuk I.T. Investigation of natural torsional vibrations of horizontal band saw cutting mechanism

Natural torsional vibrations of two types of horizontal band saw cutting mechanisms have been investigated. Basing on analytical solutions of differential equations system of natural dynamic torsional vibrations model of the mechanism, frequency of these oscillations has been defined. Values of the viscous resistance coefficients have been estimated according to the values of frequencies.

Keywords: natural vibrations, torsional oscillations, the mechanism of cutting horizontal band saw.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.