RU2749364C2 - A method of forming, adjusting and adjusting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines based on the introduction of additional elastic connections and a device for its implementation - Google Patents

Abstract

FIELD: mechanical engineering.SUBSTANCE: group of inventions relates to the field of mechanical engineering. The dynamic state of the working bodies of vibration technological machines is corrected. Oscillation amplitudes of the extreme points of the working body are measured. An additional external disturbance is introduced. The relationship between force effects is changed by means of a oscillation regulator. The oscillation regulator is moved along the working body with the possibility of creating a mode of joint movement of the extreme points. The device contains a working body resting on the supporting elastic elements. Dynamic state sensors are located at the edges of the working body. The oscillation regulator is made in the form of a pneumatic cylinder. The pneumatic cylinder is designed to move in the longitudinal direction and change its rigidity by adjusting the air pressure.EFFECT: formation of a dynamic state of a vibration technological machine.2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области вибрационной техники и может быть использовано при проектировании и усовершенствовании вибрационных технологических машин.The invention relates to the field of vibration technology and can be used in the design and improvement of vibration technological machines.

Вибрационные технологии широко используются в различных производственных процессах строительной индустрии, на предприятиях горнодобывающей, химической промышленности, в машиностроении при вибрационном упрочнении поверхностей деталей, транспортировке, сортировке и ориентировании деталей в автоматических технологических комплексах [1,2].Vibration technologies are widely used in various production processes of the construction industry, in mining, chemical industries, in mechanical engineering for vibration hardening of parts surfaces, transportation, sorting and orientation of parts in automatic technological complexes [1,2].

Многообразие технологических процессов предполагает разнообразие технологических машин, характерной особенностью которых является выполнение технологической функции в условиях повышенных динамических нагружений.The variety of technological processes presupposes a variety of technological machines, a characteristic feature of which is the performance of a technological function under conditions of increased dynamic loads.

Особенностью работы технологических вибрационных машин является достаточно высокий уровень динамических взаимодействий элементов системы, изменение приведенных параметров массоинерционной и упруго-диссипативной природы, что требует соответствующего внимания к вопросам расширения возможностей в оценке, контроле, формировании и коррекции динамических состояний рабочих органов. Такие состояния определяются чаще всего определенными закономерностями распределения амплитуд колебаний.A feature of the operation of technological vibration machines is a sufficiently high level of dynamic interactions of system elements, a change in the reduced parameters of a mass-inertial and elastic-dissipative nature, which requires appropriate attention to the issues of expanding the possibilities in assessing, controlling, forming and correcting the dynamic states of working bodies. Such states are most often determined by certain regularities in the distribution of vibration amplitudes.

В процессе патентного поиска выявлен ряд изобретений аналогов.In the course of the patent search, a number of analogous inventions were identified.

Известен вибрационный сепаратор [Аипов Р.С., Тукбаева С.Е., Хакимов А.С., Ямлиханова Э.Г. «Вибрационный сепаратор», патент №2393029, МПК В07В 1/28, приоритет 27.06.2010], включающий деку, подвески, вибровозбудитель с регулируемой амплитудой колебаний деки, выполненный в виде линейного асинхронного двигателя с блоком управления и со статором, состоящим из двух частей, расположенных с разных сторон деки, причем обмотки одной части статора являются продолжением другой, а ротор двигателя со стороны статора снабжен в крайних точках упругими элементами. Части статора жестко связаны с декой, установлены параллельно друг другу и могут перемещаться между упругими элементами на роторе, состоящем из двух частей. Последние крайними точками закреплены на подвесках, выполненных упругими. Технический результат - повышение эффективности сепарирования.Known vibration separator [Aipov RS, Tukbaeva SE, Khakimov AS, Yamlikhanova EG. "Vibration separator", patent No. 2393029, IPC В07В 1/28, priority 06/27/2010], including the deck, suspension, vibration exciter with an adjustable amplitude of vibration of the deck, made in the form of a linear induction motor with a control unit and a stator consisting of two parts located on different sides of the deck, and the windings of one part of the stator are a continuation of the other, and the motor rotor from the stator side is equipped with elastic elements at the extreme points. The stator parts are rigidly connected to the deck, are installed parallel to each other and can move between elastic elements on the rotor, which consists of two parts. The last extreme points are fixed on elastic suspensions. The technical result is to increase the separation efficiency.

Недостатками данного изобретения являются отсутствие в конструкции средств регулирования динамического состояния вибрационной технологической машины.The disadvantages of this invention are the absence in the design of means for regulating the dynamic state of the vibration technological machine.

Известен способ [Митрофанов И.А., Вариченко Л.Ю. «Способ вибрационной обработки деталей и устройство для его осуществления», патент №2123419 С1, МПК В24В 31/06, приоритет 20.12.1998], в ходе реализации которого однонаправленными колебаниями обрабатываемых деталей уплотняют помещенную в контейнер обрабатывающую среду и удерживают ее от колебаний у обрабатываемых поверхностей. Под обрабатываемыми деталями среду разуплотняют струями фонтанирующей жидкости. При этом регулируют давление и расход жидкости, периодически изменяя состояние обрабатывающей среды от монолитного до взвешенного. Устройство содержит расположенное в контейнере приспособление для крепления деталей, подвешенное к упругоустановленному на основании виброприводу и снабженное обтекателем. Контейнер выполнен в виде цилиндра с конусным дном, в котором установлена по меньшей мере одна насадка для формирования струи фонтанирующей жидкости. Обтекатель у основания имеет конфигурацию обрабатываемой поверхности, а контейнер установлен с возможностью наклона. Изобретение сокращает затраты энергии и времени на обработку, улучшает качество обрабатываемых поверхностей и обеспечивает экономическую целесообразность обработки крупных деталей.The known method [Mitrofanov IA, Varichenko L.Yu. "Method of vibration processing of parts and a device for its implementation", patent No. 2123419 C1, IPC В24В 31/06, priority 20.12.1998], during the implementation of which, by unidirectional vibrations of the processed parts, the processing medium placed in the container is sealed and kept from vibrations in the processed surfaces. Under the workpieces to be processed, the medium is decompressed with jets of gushing liquid. At the same time, the pressure and flow rate of the liquid are regulated, periodically changing the state of the processing medium from monolithic to suspended. The device contains a device for fastening parts located in a container, suspended from a vibration drive resiliently mounted on the base and equipped with a fairing. The container is made in the form of a cylinder with a conical bottom, in which at least one nozzle is installed to form a jet of gushing liquid. The fairing at the base has the configuration of the surface to be treated, and the container is tilted. The invention reduces the energy and time spent on processing, improves the quality of the processed surfaces and provides economic feasibility of processing large parts.

Рассмотренное изобретение имеет следующие недостатки: отсутствие автоматического управления динамическим состоянием и отсутствие функций для получения режима единичного соотношения между координатами движения.The considered invention has the following disadvantages: the lack of automatic control of the dynamic state and the lack of functions for obtaining a mode of a single relationship between the coordinates of the movement.

Известно изобретение [Марченко А.Ю., Серга Г.В., Серга М.Г. «Вибрационное устройство для обезвоживания сыпучих материалов», патент №2585476, МПК B01D 33/03, B01D 35/20, приоритет 27.12.2014], содержит фильтр, загрузочное и разгрузочные приспособления. Фильтр упруго установлен на основании с вибратором и изготовлен в виде квадрата, выполненного пустотелым с волнообразной винтовой перфорированной поверхностью по внутреннему периметру с карманами волнообразной формы. Фильтр смонтирован из жестко соединенных поочередно друг с другом четырех пустотелых перфорированных секций, выполненных в виде пустотелого кругового перфорированного сектора, с четырьмя пустотелыми прямолинейными перфорированными секциями. Четыре перфорированные секции выполнены в виде пустотелого кругового перфорированного сектора с волнообразной многозаходной винтовой перфорированной поверхностью двоякой кривизны, снабженной винтовыми канавками внутри и снаружи кругового перфорированного сектора под углом к его оси в виде карманов волнообразной формы, смонтированы из перфорированных подсекций, каждая из которых изготовлена из перфорированной полосы, свернутой в кольцо с образованием разных по размерам четырехугольников. Подсекции соединены друг с другом свободными сторонами четырехугольников в виде пустотелого кругового перфорированного сектора. Четыре пустотелые прямолинейные перфорированные секции по периметру изготовлены из одной и более перфорированных полос, согнутых волнообразно по размещенным под углом к их продольным кромкам линиям сгиба. Технический результат: сокращение габаритов по длине, расширение технологических возможностей агрегата.Known invention [Marchenko A.Yu., Serga G. V., Serga M. G. "Vibration device for dewatering bulk materials", patent No. 2585476, IPC B01D 33/03, B01D 35/20, priority 27.12.2014], contains a filter, loading and unloading devices. The filter is elastically installed on the base with a vibrator and is made in the form of a hollow square with a wavy perforated helical surface along the inner perimeter with wavy pockets. The filter is assembled from four hollow perforated sections rigidly connected alternately to each other, made in the form of a hollow circular perforated sector, with four hollow rectilinear perforated sections. Four perforated sections are made in the form of a hollow circular perforated sector with a wavy multi-start helical perforated surface of double curvature, provided with helical grooves inside and outside the circular perforated sector at an angle to its axis in the form of wavy pockets, mounted from perforated subsections, each of which is made of perforated a strip rolled into a ring to form quadrangles of different sizes. The subsections are connected to each other by the free sides of the quadrangles in the form of a hollow circular perforated sector. Four hollow rectilinear perforated sections along the perimeter are made of one or more perforated strips bent in a wave-like manner along fold lines placed at an angle to their longitudinal edges. EFFECT: reduction of dimensions in length, expansion of technological capabilities of the unit.

К основным недостаткам данного изобретения можно отнести отсутствие возможностей для автоматического регулирования соотношения между координатами крайних точек вибрационной технологической машины.The main disadvantages of this invention can be attributed to the lack of opportunities for automatic regulation of the ratio between the coordinates of the extreme points of the vibration technological machine.

За прототип взят способ управления структурой вибрационного поля вибрационной технологической машины на основе использования эффектов динамического гашения и устройство для его осуществления [Елисеев С.В., Елисеев А.В., Каимов Е.В., Нгуен Д.Х., Выонг К.Ч. «Способ управления структурой вибрационного поля вибрационной технологической машины на основе использования эффектов динамического гашения и устройство для его осуществления», патент №2624757 С1, МПК F16F 15/02, приоритет 06.07.2017], состоящий из рабочего органа в виде твердого тела на упругих элементах, имеющего инерционный вибровозбудитель, действующий в определенной точке, отличающийся введением в конструктивно-техническую схему системы устройства для преобразования движения в виде несамотормозящегося винтового механизма с гайкой-маховиком с перемещением вдоль рабочего органа точки приложения усилия, возникающего при работе элементов винтовой пары, генерирующей дополнительные стабилизирующие движения рабочего органа таким образом, чтобы вибрационное поле имело однородную структуру и обеспечивало возможности регулирования и настройки вибрационной системы для реализации необходимых параметров технологического процесса. Устройство, реализующее способ, представляющее собой конструктивно-технический блок, состоящий из винтового несамотормозящегося механизма с массивной гайкой-маховиком, на торцевой части которой может быть создан момент сил путем прижатия тормозной колодки специальным приводом, что генерирует управляющее воздействие в определенной точке рабочего органа вибростенда; устройство для преобразования движения также отличается тем, что точка приложения усилия на рабочий орган может изменяться в результате перемещения конструктивного блока вдоль рабочего органа с помощью синхронно работающих двух электроприводов, обеспечивающих перемещение верхней и нижней частей конструктивно-технического блока с помощью ходовых винтов, управляемого специальным программным блоком, в который для расчетов по заложенной математической модели поступает информация с датчиков, контролирующих вибрационное состояние и системы.The prototype was taken to control the structure of the vibration field of a vibration technological machine based on the use of dynamic damping effects and a device for its implementation [Eliseev S.V., Eliseev A.V., Kaimov E.V., Nguyen D.Kh., Vyong K. Ch. "A method for controlling the structure of a vibration field of a vibration technological machine based on the use of dynamic damping effects and a device for its implementation", patent No. 2624757 C1, IPC F16F 15/02, priority 06.07.2017], consisting of a working body in the form of a solid body on elastic elements having an inertial vibration exciter acting at a certain point, characterized by the introduction into the structural and technical scheme of the system of a device for converting motion in the form of a non-self-braking screw mechanism with a flywheel nut with movement along the working element of the point of application of the force arising from the operation of the elements of the screw pair generating additional stabilizing movement of the working body in such a way that the vibration field has a homogeneous structure and provides the ability to regulate and adjust the vibration system to implement the necessary parameters of the technological process. A device that implements the method, which is a structural and technical unit consisting of a non-self-braking screw mechanism with a massive flywheel nut, on the end part of which a moment of forces can be created by pressing the brake shoe with a special drive, which generates a control action at a certain point of the working body of the vibration table; the device for converting motion is also characterized in that the point of application of the force on the working body can be changed as a result of moving the structural block along the working body using two synchronously operating electric drives that move the upper and lower parts of the structural and technical unit using lead screws controlled by a special software a block, which receives information from sensors that control the vibration state and the system for calculations according to the embedded mathematical model.

Недостатками данного изобретения являются отсутствие средств изменения положения вибровозбудителя, что не дает возможности осуществления контроля динамического состояния вибрационной технологической машины, а также получения режима единичного соотношения между координатами движения вибрационной технологической машины.The disadvantages of this invention are the lack of means for changing the position of the vibration exciter, which makes it impossible to control the dynamic state of the vibration technological machine, as well as to obtain a mode of a single relationship between the coordinates of the movement of the vibration technological machine.

Задачей изобретения является формирование динамического состояния вибрационной технологической машины при помощи изменения положения пневмобаллона и изменения его жесткости.The objective of the invention is the formation of a dynamic state of a vibrating technological machine by changing the position of the pneumocylinder and changing its rigidity.

Способ формирования, настройки и корректировки динамического состояния рабочих органов технологических вибрационных машин, включающий возбуждение колебаний рабочего органа, измерение амплитуд колебаний его крайних точек, отличающийся тем, что вводят дополнительное внешнее возмущение, формируют соотношение между силовыми воздействиями, причем изменяют это соотношение при помощи регулятора колебаний, который перемещают вдоль рабочего органа с возможностью создания режима совместного движения крайних точек.A method of forming, adjusting and correcting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines, including the excitation of vibrations of the working body, measuring the vibration amplitudes of its extreme points, characterized in that they introduce additional external disturbance, form a relationship between the force effects, and change this relationship using an oscillation regulator , which is moved along the working body with the possibility of creating a mode of joint movement of the extreme points.

Устройство управления динамическим состоянием технологических машин включает: рабочий орган, опирающийся на опорные упругие элементы, вибровозбудители для создания вибрационного поля, датчики динамического состояния, расположенные по краям рабочего органа, отличающийся тем, что дополнительно вводится регулятор колебаний в виде пневмобаллона для изменения динамического состояния рабочего органа технологической машины во всех точках путем пневмобаллона перемещения в продольном направлении, а также изменения его жесткости при помощи регулирования давления воздуха.The device for controlling the dynamic state of technological machines includes: a working body resting on supporting elastic elements, vibration exciters to create a vibration field, dynamic state sensors located at the edges of the working body, characterized in that an additional oscillation controller is introduced in the form of a pneumatic balloon to change the dynamic state of the working body of the technological machine at all points by means of a pneumatic cylinder moving in the longitudinal direction, as well as changing its rigidity by regulating the air pressure.

Суть изобретения поясняется чертежами.The essence of the invention is illustrated by drawings.

На фиг. 1 показана принципиальная схема вибрационной технологической машины с устройствами настройки динамического состояния, содержащая опорную поверхность 1, рабочий орган 2, блок управления 3, упругие элементы 4, 5, пневмобаллон 6, датчики 7, 8, вибровозбудители 9, 10, 11, дроссель 11, клапан 12, электрические сервоприводы 13, 14, 15, 16, ходовые винты 17, 18, коммуникационные связи 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.FIG. 1 shows a schematic diagram of a vibrating technological machine with devices for adjusting the dynamic state, containing a support surface 1, a working body 2, a control unit 3, elastic elements 4, 5, a pneumatic balloon 6, sensors 7, 8, vibration exciters 9, 10, 11, a throttle 11, valve 12, electric servos 13, 14, 15, 16, lead screws 17, 18, communication links 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28.

На фиг. 2 приведена расчетная схема технологической вибрационной машины.FIG. 2 shows the design diagram of the technological vibration machine.

На фиг. 3 показана структурная математическая модель системы по фиг. 2.FIG. 3 shows a structural mathematical model of the system of FIG. 2.

Изобретение работает следующим образом.The invention works as follows.

Предлагаемое изобретение в основных деталях его работы может быть описано с использованием принципиальной схемы на фиг. 1.The proposed invention in the main details of its operation can be described using the schematic diagram in Fig. one.

Рассматривается механическая колебательная система с двумя степенями свободы, представляющая собой расчетную схему технологической вибрационной машины. Такой технологический объект состоит из рабочего органа 2 в виде твердого тела, обладающего соответствующими массоинерционными параметрами (масса твердого тела М, момент инерции J), опирающегося через упругие элементы 2 и 3 на опорную поверхность 1. Упругие элементы 4 и 5 обладают упругостью, которая определяется значениями коэффициентов жесткости k₁ и k₂ соответственно. Упругие элементы 5 и 6 имеют шарнирные закрепления в тт. А, А₁ и В, В₁ соответственно.A mechanical oscillatory system with two degrees of freedom is considered, which is a design diagram of a technological vibration machine. Such a technological object consists of a working body 2 in the form of a solid body with the corresponding mass-inertial parameters (mass of a solid body M, moment of inertia J), resting through elastic elements 2 and 3 on the supporting surface 1. Elastic elements 4 and 5 have elasticity, which is determined the values of the stiffness coefficients k ₁ and k _2, respectively. Elastic elements 5 and 6 have hinge fixings in TT. A, A ₁ and B, B _1, respectively.

Динамическое состояние рабочего органа 1 формируется действием двух вибровозбудителей 9 и 10, приложенных соответственно в тт. А₂, В₂. Вибровозбудители 9 и 10 обеспечивают совместное синфазное возбуждение колебаний. Предполагается, что вибровозбудители, параметры которых обозначены как гармонические функции Q₁(t) и Q₂(t) могут быть при предварительной настройке находиться в функциональной зависимости друг от друга при условии, что Q₂(t)=α⋅Q₁(t), где α - коэффициент связности вибровозбудителей. Коэффициент α является постоянной величиной и может принимать положительные, отрицательные и нулевые значения, что выбирается на стадиях предварительной настройки технологического объекта.The dynamic state of the working body 1 is formed by the action of two vibration exciters 9 and 10, respectively, applied in TT. A ₂ , B ₂ . Exciters 9 and 10 provide joint in-phase excitation of oscillations. It is assumed that vibration exciters, the parameters of which are designated as harmonic functions Q ₁ (t) and Q ₂ (t), may be, during preliminary tuning, in functional dependence on each other, provided that Q ₂ (t) = α⋅Q ₁ (t ), where α is the coefficient of connectivity of vibration exciters. The coefficient α is a constant value and can take positive, negative and zero values, which is selected at the stages of preliminary adjustment of the technological object.

Управляющие функции в рассматриваемом технологическом объекте реализуются специальным блоком управления 3, способным создавать изменяющуюся упругую связь с коэффициентом жесткости k₃. Такая связь выполняется в виде пневмобаллона 6, закрепленного в блоке 3, который может перемещаться вдоль рабочего органа 2 с помощью верхнего 17 и нижнего 18 ходовых винтов, приводимых в движение с помощью соответствующих сервоприводов 13 и 15 в верхней части объекта и 14, 16 - в нижней части.The control functions in the technological object under consideration are implemented by a special control unit 3, capable of creating a changing elastic connection with a stiffness coefficient k ₃ . Such a connection is performed in the form of a pneumatic balloon 6, fixed in block 3, which can be moved along the working body 2 using the upper 17 and lower 18 lead screws, driven by the corresponding servos 13 and 15 in the upper part of the object and 14, 16 - in lower part.

Перемещаемый блок с пневмобаллоном жесткостью k₃ в свою структуру включает необходимые источники энергии для привода сервоприводов, а также приводы для активации компрессора, который создает в ресивере соответствующий параметр сжатого воздуха.A movable unit with a pneumatic cylinder of stiffness k ₃ in its structure includes the necessary energy sources for driving the servo drives, as well as drives for activating the compressor, which creates the corresponding parameter of compressed air in the receiver.

Система управления работой технологического объекта, размещенного в блоке 3 и состоит, кроме сервоприводов, компрессора и ресивера также из микропроцессора, который обеспечивает сигналами управления сервоприводы и клапан ресивера для соответствующих изменений жесткости пневмобаллона k₃, система управления имеет датчики контроля параметров динамического состояния рабочего органа 7 и 8, расположены на концах рабочего органа. Микропроцессор работает по стандартам программного поддержания параметров системы и имеет соответствующие каналы связи с датчиками динамического состояния 7, 8 и сервоприводами 13, 15 и 14, 16.The control system for the operation of the technological object located in block 3 and consists, in addition to servos, a compressor and a receiver, also of a microprocessor, which provides control signals to the servos and the receiver valve for the corresponding changes in the stiffness of the pneumatic cylinder k ₃ , the control system has sensors for monitoring the parameters of the dynamic state of the working body 7 and 8 are located at the ends of the working body. The microprocessor operates in accordance with the standards of software maintenance of system parameters and has appropriate communication channels with dynamic state sensors 7, 8 and servo drives 13, 15 and 14, 16.

Предлагаемая система обеспечения необходимых параметров технологического объекта работает в автоматическом режиме, отслеживая определенные заданные формы динамического состояния или вибрационного поля рабочего органа. Это достигается соответствующими изменениями только упругого элемента на основе пневмобаллона с регулируемой жесткостью k₃. Соответствующая настройка динамического состояния технологического объекта в целом реализуется на основе принципов взаимосвязанности движений элементов системы, в чем проявляются свойства самоорганизации движений при введении дополнительных связей. В физическом смысле динамические свойства системы формируются соответствующими изменениями параметров приведенной динамической жесткости системы и приведенных массоинерционных свойств.The proposed system for ensuring the necessary parameters of the technological object operates in an automatic mode, tracking certain specified forms of the dynamic state or vibration field of the working body. This is achieved by appropriate changes only to the elastic element based on a pneumatic bellows with adjustable stiffness k ₃ . The corresponding setting of the dynamic state of the technological object as a whole is implemented on the basis of the principles of the interconnectedness of the movements of the elements of the system, in which the properties of self-organization of movements are manifested when additional connections are introduced. In the physical sense, the dynamic properties of the system are formed by the corresponding changes in the parameters of the reduced dynamic rigidity of the system and the reduced mass-inertial properties.

Приведены некоторые теоретические обоснования работы системы с использованием методов структурного математического моделирования.Some theoretical substantiations of the system operation using methods of structural mathematical modeling are presented.

Теоретическое обоснование возможностей управления динамическим состоянием рабочего органаTheoretical substantiation of the possibilities of controlling the dynamic state of the working body

На фиг. 2 показано, что основная расчетная схема определяется рабочим органом в виде твердого тела массой М и моментом J, опирающимся через упругие элементы с жесткостями k₁, k₂, k₃, связанные с опорной поверхностью.FIG. 2 shows that the main design scheme is determined by the working body in the form of a solid body with mass M and moment J, supported through elastic elements with stiffnesses k ₁ , k ₂ , k ₃ connected to the supporting surface.

Внешнее воздействие, создающее динамическое состояние вибрационной технологической машины (ее рабочего органа) создается двумя гармоническими синфазными силами, приложенными соответственно в тт. А₂, В₂, как показано на фиг. 2.An external impact that creates a dynamic state of a vibratory technological machine (its working body) is created by two harmonic in-phase forces applied, respectively, in TT. A ₂ , B ₂ , as shown in FIG. 2.

Между силовыми факторами Q₁ и Q₂ имеется функциональная зависимостьThere is a functional relationship between the force factors Q ₁ and Q ₂

где α - коэффициент связности, который может принимать отрицательные, положительные, в том числе, и нулевые значения.where α is the connectivity coefficient, which can take negative, positive, including zero values.

Найдем выражения для кинетической и потенциальной энергий системы, необходимые для построения математической модели системы [3]:Let us find expressions for the kinetic and potential energies of the system, which are necessary to construct a mathematical model of the system [3]:

где

в вышеприведенных соотношениях между координатами у₁, у₂, у₀ и ϕ используютсяWhere

in the above relations between the coordinates y ₁ , y ₂ , y ₀ and ϕ are used

Примем также, что

We also assume that

Уравнения движения системы во временной форме в системе координат у₁, у₂ можно записать в видеThe equations of motion of the system in temporal form in the coordinate system y ₁ , y ₂ can be written in the form

После преобразований Лапласа при нулевых начальных условиях в соответствии с [4, 5] получим систему уравнений (5), (6) в операторной формеAfter Laplace transformations with zero initial conditions in accordance with [4, 5], we obtain the system of equations (5), (6) in the operator form

В уравнениях (6), (7) принимается

- комплексная переменная, значок < - > над переменной означает ее изображение по Лапласу [3, 6].In equations (6), (7), we take

- a complex variable, the <-> icon above the variable means its Laplace image [3, 6].

Имея уравнения (6), (7) в операторной форме, можно построить математическую модель исходной системы в виде структурной схемы эквивалентной в динамическом отношении системы автоматического управления [3], как показано на фиг. 3.Having equations (6), (7) in operator form, it is possible to construct a mathematical model of the original system in the form of a structural diagram of a dynamically equivalent automatic control system [3], as shown in Fig. 3.

Структурная схема эквивалентной модели в виде системы автоматического управления имеет два входных сигнала

и

и состоит из двух парциальных систем, связанных между собой звеном колебательной структуры.The block diagram of the equivalent model in the form of an automatic control system has two input signals

and

and consists of two partial systems, interconnected by a link of the vibrational structure.

II. Оценка динамических свойств системыII. Assessment of the dynamic properties of the system

Характерными для системы является так называемые парциальные частотыThe system is characterized by the so-called partial frequencies

При наличии в себе только одного внешнего сигнала (по координате

или

) частоты, определяемые из (8), (9), соответствуют частотам динамического гашения колебаний по координатам

или

In the presence of only one external signal (along the coordinate

or

) the frequencies determined from (8), (9) correspond to the frequencies of dynamic damping of oscillations along the coordinates

or

Отметим, что на частотеNote that at the frequency

обнуляется межпарциальная связь, что соответствует режиму «автономных» движений по координатам

,

the interpartial connection is zeroed, which corresponds to the mode of "autonomous" movements along the coordinates

,

При одновременном действии двух силовых факторов, связанных между собой соотношением (1), передаточные функции системы принимают видWith the simultaneous action of two force factors related to each other by relation (1), the transfer functions of the system take the form

где

Where

- является частотным характеристическим уравнением системы.- is the frequency characteristic equation of the system.

Для оценки динамического состояния системы введем понятия передаточной функции межпарциальных связейTo assess the dynamic state of the system, we introduce the concept of the transfer function of interpartial connections

Выражение (15) является основным для оценки реализации возможных динамических состояний (или структур вибрационного поля).Expression (15) is the main one for assessing the realization of possible dynamic states (or structures of the vibrational field).

1. Если принимается, что

когда система находится в режиме динамического гашения колебаний, то соответствующая частота определится выражением1. If it is assumed that

when the system is in the dynamic vibration damping mode, the corresponding frequency is determined by the expression

2. Если рассматривается режим динамического гашения колебаний по координате

, то соответствующая частота определяется выражением2. If we consider the mode of dynamic damping of oscillations along the coordinate

, then the corresponding frequency is determined by the expression

Соотношение

между координатами также может принимать различные значения. Формула общего вида будет выглядеть следующим образомRatio

between the coordinates can also take on different values. The general formula will look like this

Случай, когда передаточная функция межпарциальных связей принимает значение, равное единице, соответствует структуре вибрационного поля, характерного для отсутствия угловых колебаний, что можно увидеть на частоте:The case when the transfer function of interpartial connections takes on a value equal to one corresponds to the structure of the vibrational field characteristic of the absence of angular oscillations, which can be seen at the frequency:

Выражение 18 можно рассматривать как обобщенную функцию настройки вибрационного поля при постоянных значениях коэффициентов жесткости k₁, k₂, массоинерционных параметрах М, J.Expression 18 can be considered as a generalized function of tuning the vibration field at constant values of the stiffness coefficients k ₁ , k ₂ , mass-inertial parameters M, J.

При наличии значений коэффициента жесткости k₃ при заданном значении a и b, можно выбирать значения частот возбуждения вибростенда, обеспечивающих работу при выбранном i, то при заданных параметрах структуры вибрационного поля естественно задается и коэффициент связности движения.In the presence of the values of the stiffness coefficient k ₃ at a given value of a and b, it is possible to choose the values of the excitation frequencies of the shaker that ensure operation at the selected i, then for the given parameters of the structure of the vibration field, the motion connectivity coefficient is naturally set.

Если параметры вибрационного поля не укладываются к регламент не укладываются в регламент технологического процесса, то возможно использование ресурса изменения параметра d, который, в физическом смысле, соответствует изменению положения точки Е, где крепится упругий элемент с изменяемой жесткостью k₃.If the parameters of the vibration field do not fit into the regulations do not fit into the regulations of the technological process, then it is possible to use the resource for changing the parameter d, which, in the physical sense, corresponds to a change in the position of point E, where an elastic element with variable stiffness k ₃ is attached.

Таким образом система автоматической коррекции и поднастройки вибрационного поля может осуществляться изменением жесткости только одного настраиваемого упругого элемента. В случае необходимости диапазон средств, корректирующих динамические свойства вибрационной технологической машины может быть существенно расширен за счет изменения положения точки Е крепления упругого элемента k₃, коэффициента связности внешних воздействий α, а также за счет вариации в определенных пределах коэффициента связности амплитуд колебаний точек рабочего органа i, представляющего собой, по существу, передаточную функцию межпарциальных связей.Thus, the system of automatic correction and adjustment of the vibration field can be carried out by changing the stiffness of only one adjustable elastic element. If necessary, the range of means that correct the dynamic properties of a vibrating technological machine can be significantly expanded by changing the position of the point E of the elastic element k ₃ , the coefficient of connectivity of external influences α, as well as by varying, within certain limits, the coefficient of connectivity of the amplitudes of oscillations of the points of the working body i , which is, in essence, the transfer function of interpartial connections.

Список использованных источниковList of sources used

1. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения: монография / Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2011. - 569 с.1. Kopylov Yu.R. Dynamics of vibroimpact hardening processes: monograph / Voronezh: IPC "Scientific book", 2011. - 569 p.

2. Бабичев А.П., Бабичев И.А. Основы вибрационной технологии. - Ростов-на-Дону: изд-во центр ДГТУ, 2008. - 693 с.2. Babichev A.P., Babichev I.A. Vibration technology fundamentals. - Rostov-on-Don: publishing house of the DSTU center, 2008. - 693 p.

3. Елисеев С.В. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных и технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи): монография - Иркутск: ИрГУПС, 2018. - 692 с.3. Eliseev S.V. Applied system analysis and structural mathematical modeling (dynamics of transport and technological machines: connectivity of movements, vibrational interactions, linkages): monograph - Irkutsk: IrGUPS, 2018 .-- 692 p.

4. Ким Д.П. Теория автоматического управления (том 1) Том 1. Линейные системы. - М.: Физматлит, 2003. - 288 с.4. Kim D.P. Automatic control theory (volume 1) Volume 1. Linear systems. - Moscow: Fizmatlit, 2003 .-- 288 p.

5. Елисеев С.В., Резник Ю.И., Хоменко А.П., Засядко А.А. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов. - Иркутск: ИГУ. 2008. - 523 с.5. Eliseev S.V., Reznik Yu.I., Khomenko A.P., Zasyadko A.A. Dynamic synthesis in generalized problems of vibration protection and vibration isolation of technical objects. - Irkutsk: ISU. 2008 .-- 523 p.

6. Елисеев С.В., Артюнин А.И. Прикладная теория в задачах динамики линейных механических систем. Новосибирск: Наука, 2016. 459 с.6. Eliseev S.V., Artyunin A.I. Applied theory in problems of dynamics of linear mechanical systems. Novosibirsk: Nauka, 2016.459 p.

Claims (2)

1. Способ формирования, настройки и корректировки динамического состояния рабочих органов технологических вибрационных машин, включающий возбуждение колебаний рабочего органа, измерение амплитуд колебаний его крайних точек, отличающийся тем, что вводят дополнительное внешнее возмущение, формируют соотношение между силовыми воздействиями, причем изменяют это соотношение при помощи регулятора колебаний, который перемещают вдоль рабочего органа с возможностью создания режима совместного движения крайних точек.1. A method of forming, adjusting and correcting the dynamic state of the working bodies of technological vibration machines, including the excitation of vibrations of the working body, measuring the vibration amplitudes of its extreme points, characterized in that they introduce additional external disturbance, form a relationship between the force effects, and change this relationship using oscillation regulator, which is moved along the working body with the possibility of creating a mode of joint movement of the extreme points. 2. Устройство управления динамическим состоянием технологических машин, включающее рабочий орган, опирающийся на опорные упругие элементы, вибровозбудители для создания вибрационного поля, датчики динамического состояния, расположенные по краям рабочего органа, отличающееся тем, что дополнительно вводится регулятор колебаний в виде пневмобаллона для изменения динамического состояния рабочего органа технологической машины во всех точках путем перемещения пневмобаллона в продольном направлении, а также изменения его жесткости при помощи регулирования давления воздуха.2. A device for controlling the dynamic state of technological machines, including a working body resting on supporting elastic elements, vibration exciters to create a vibration field, dynamic state sensors located at the edges of the working body, characterized in that an additional oscillation regulator is introduced in the form of a pneumatic balloon to change the dynamic state the working body of the technological machine at all points by moving the pneumocylinder in the longitudinal direction, as well as changing its rigidity by adjusting the air pressure.

Images