Экспериментальное исследование многомассного вибрационного автоматического загрузочного устройства Текст научной статьи по специальности «Физика»

Larina Marina Viktorovna, candidate of technical sciences, docent, mpf-tulaarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University

УДК 621.9.06.229

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МНОГОМАССНОГО ВИБРАЦИОННОГО

АВТОМАТИЧЕСКОГО ЗАГРУЗОЧНОГО УСТРОЙСТВА

Н.А. Усенко, Х.Х. Фам

Проведено экспериментальное исследование многомассного вибрационного автоматического загрузочного устройства с раздельным возбуждением колебаний, даны примеры расчета его параметров (амплитуды колебаний, собственные частоты, фазовые углы между вертикальными и горизонтальными колебаниями).

Ключевые слова: вибрационное загрузочное устройство, фазовой угол, амплитуда.

Как было указано в работе [1], одним из наиболее существенных факторов при настройке режима работы любого вибрационного автоматического загрузочного устройства (ВАЗУ) является определение его основных параметров: амплитуды колебаний, собственной частоты, фазового угла между вертикальными и горизонтальными колебаниями.

В данной статье рассматриваются результаты экспериментальных исследований параметров ВАЗУ, представляющего собой трехмассную динамическую модель в горизонтальном направлении и двухмассную динамическую модель в вертикальном направлении [2-4].

Для проведения экспериментальных исследований параметров ВАЗУ использован ранее разработанный экспериментальный комплекс [5].

Определение фазового угла между вертикальными и горизонтальными колебаниями ВАЗУ. Для экспериментального определения угла сдвига £ между вертикальными и горизонтальными колебаниями надо одновременно снять сигналы вертикальных и крутильных колебаний. Установим курсор соответственно в пики вертикального и горизонтального колебаний бункера, как показано на рис. 1, записываем значения координат по оси абсцисс Х и вычисляем разницу между ними. В примере De = 12,10 -11,05 = 1,05 е.п. (единица программы). Зная период колебаний (4 е.п.), можно определить значение угла сдвига фаз

360°-1,05е.п. со £ =-= 94,5 .

4е.п.

Определение собственных частот. Для того, чтобы определить собственные частоты, надо определить период колебаний. Период колебаний определяется как разность времени между двумя максимальными значениями, в данном случае Т = 0,02 с. Отсюда получаем частоту колебаний

/ = - = — = 50 Гц. У Т 0,02

Х=11.05, У=1.90

в

Рис. 1. Фазовый сдвиг: а - пик сигнала горизонтальных колебаний бункера (1); б - пик сигнала вертикальных колебаний бункера (2); в - обработка сигнала

На рис. 2 представлен график затухающего колебания.

Собственная частота колебания находится по формуле

1 Ъиз

/ =

Ъ

0из

где Тиз - период вынужденного колебания, измеренный на рис. 3; Т0из риод собственного колебания, измеренный на рис. 2. Угловые частоты собственных колебаний

Юо

ю. Ъи

из

Ъ

или Юо = 2р/о

из

0из

Фазовый угол

*ёео =

2юп

Ю

ю0

(1) пе-

(2) (3)

где п0 =

А

А

= А/о - коэффициент демпфирования колебания; А = 1п

Ъ0из А2

логарифмический декремент затухающих колебаний.

На рис. 3 представлены затухающие колебания вертикального и горизонтального колебаний.

а

б

Рис. 3. Затухающие колебания бункера: а - сигнал с горизонтального датчика; б - сигнал с вертикального датчика

Расчетные результаты измерения затухания горизонтальных и вертикальных колебаний показаны в табл. 1.

159

Таблица 1

Результаты измерения затухания колебаний

Т0Г(е. п.) 7He.ii.) (00г(с 1) /ог ОВД 4п(е. п.) Аг 2 (е.п.) пг

6,08 5,15 265,97 42,35 1,66 1,55 2,09

То в (е-п.) Тв (е.п.) («ов /ов ОВД АВ1 (е.п.) Дб2 (еп)

3,69 5,01 426 67,8 2,21 2,12 2,8

Определение фазового угла между вертикальными и горизонтальными колебаниями ВАЗУ. Для экспериментального определения угла сдвига 8 между вертикальными и горизонтальными колебаниями надо одновременно снять сигналы вертикальных и горизонтальных колебаний. Установим курсор соответственно в пики вертикального и горизонтального колебаний бункера, как показано на рис. 4, записываем значения координат по оси абсцисс X и вычисляем разницу между ними. В примере Ае = 12Д0 — 11,05 = 1,05 е.п. (единица программы). Зная период колебаний (4 е.п.), можно определить значение угла сдвига фаз

360° 1,05е.п. Л>| с0 е =--= 94,5 .

4е.п.

Х=11.05, У=1.90

б

в

Рис. 4. Фазовый сдвиг: а - пик сигнала горизонтальных колебаний бункера (1); б - пик сигнала вертикальных колебаний бункера (2); в - обработка сигнала

Определение фазовых углов между бункером, корпусом и основанием ВАЗУ в горизонтальном направлении. Для определения фазовых углов трехмассного ВАЗУ в горизонтальном направлении одновременно снимаем сигналы колебаний от бункера, корпуса и основания. На рис. 5-7 представлены сигналы колебаний, полученные от бункера, корпуса и основания, где: 1 - колебание бункера, 2 - колебание корпуса и 3 -колебание основания.

Рис. 5. Фазовый сдвиг при 60 в: а - сигналы горизонтальных колебаний бункера и корпуса; б - сигналы вертикальных колебаний корпуса и основания

Рис. 6. Фазовый сдвиг при 100 в: а - сигналы горизонтальных колебаний бункера и корпуса; б - сигналы вертикальных колебаний корпуса и основания

Результаты расчета амплитуды и фазовых углов представлены в табл. 2, где U - напряжение горизонтальных электромагнитов, АБ - амплитуда бункера, Ак- амплитуда корпуса, А0- амплитуда основания, £бк~

фазовой угол между бункером и корпусом, £jco ~ фазовой угол между корпусом и основанием.

Л

Л

л л

А л

А

л

/Л\/ w MXМ//М/ \ /

д \ 1л

ч VV

Рис. 7. Фазовый сдвиг при 115 в: а - сигналы горизонтальных колебаний бункера и корпуса; б - сигналы вертикальных колебаний корпуса и основания

Таблица 2

Результаты расчета амплитуды и фазовых углов

и, в Аб, мм Ак, мм А0, мм £БК > град гко' град

60 1,25 0,45 0,27 126,45 165,6

100 2,76 1,3 0,59

115 3,5 1,62 0,64

Выводы

1. Результаты проведенных экспериментальных исследований на оригинальном комплексе подтвердили, что фазы корпуса и основания противоположны, т. е. основание является динамическим гасителем колебаний в горизонтальной плоскости.

2. Оригинальное ВАЗУ с раздельным приводом имеет фазовый угол

между горизонтапьным и вертикальным колебаниями бункера е = 94,5°.

Список литературы

1. Фам Х.Х. Параметрический синтез многомассного вибрационного автоматического загрузочного устройства с раздельным возбуждением колебаний // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 10. С. 175 - 182.

2. Патент 146446 РФ. МПК8 В230 7/00. Вибрационное бункерное загрузочное устройство / В.В. Прейс, К.С. Усенко, Х.Х. Фам. Опубл. 10.10.2014. Бюл.№ 28.

3. Автоматическая загрузка технологических машин: справочник / И.С. Бляхеров [и др.]; под ред. И.А. Клусова. М.: Машиностроение, 1990. 400 с.

4. Системы автоматической загрузки штучных предметов обработки в технологические машин - автоматы: учеб. пособие / Н.А. Усенко, В.В. Прейс, Е.В. Давыдова, Е.С. Бочарова; под науч. ред. В.В. Прейса. Тула: Изд-во ТулГУ, 2013. 310 с.

5. Фам Х.Х., Усенко К.С., Бочарова Е.С. Разработка экспериментального комплекса для проведения исследования параметров вибрационного автоматического загрузочного устройства // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2015. Вып. 10. С. 188 - 194.

Усенко Николай Антонович, д-р техн. наук, проф., [email protected] , Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Фам Хыу Хиеп, асп., phamhuuhiep85rus@,gmail.com, Россия, Тула, Тульский государственный университет

EXPERIMENTAL STUDY OF MULTI-MASS VIBRATION AUTOMATIC FEEDER WITH WITH SEPARA TE EXCITA TION OSCILLA TION

N.A. Usenko, H.H. Pham

Experimental study of multi-mass vibrational devices with automatic loading, providing examples of studying parameters (amplitude of vibrations, natural frequencies, phase angles between vertical and horizontal vibrations) is conducted.

Key words: vibrating feeder, phase angle, amplitude.

Usenko Nikolai Antonovich, doctor of technical sciences, professor, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,

Pham Huu Hiep, postgraduate, phamhuuhiep85rus@,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University