Динамика вибросистемы, автостабилизируемой по аплитуде вынуждающей силы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.02.06, кандидат технических наук Литвин, Семен Соломонович

• Литвин, Семен Соломонович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Литвин, Семен Соломонович

Введение.

0.1 Актуальность исследования. Обзор литературы. Постановка задач. . -V

0.2 Описание принципиальной конструктивной схемы автостабилизированной вибросистемы (АВ). ^

1 Исследование принципиальной возможности автостабилизации колебаний механической системы с тремя степенями свободы по амплитуде вынуждающей силы

1.1 Постановка задачи. Вывод уравнений движения. 1-:

1.2 Анализ и решение уравнений движения.

1.3 Влияние третьей степени свободы на колебания механической системы. Необходимые и достаточные условия существования стабилизационного участка. 2 "Г

2 Принцип действия и основные харак- теристики автоста-билизированной вибросистемы

2.1 Обоснование принципа действия АВ.3

2.2 Определение основных характеристик АВ численными методами .-г1)

2.2.1 Расчет системы с двумя степенями свободы х и о

2.2.2 Расчет автостабилизированной вибросистемы с тремя степенями свободы.

2.3 Исследование влияния параметров закрепления стабилизирующего груза к рычагу маятника на характеристики АВ

3 Некоторые технические проблемы синтеза виброоборудования с автостабилизирующими свойствами

3.1 Возможности применения АВ в вибротехнике.

3.2 Методические рекомендации для расчетов стабилизирующих систем.

3.3 Технические предложения по совершенствованию АВ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Динамика вибросистемы, автостабилизируемой по аплитуде вынуждающей силы»

1.1 Актуальность исследования/Обзор литературы. Постановка задач. вибрационные устройства широко используются в современной технике, ачиная с многотонных грохотов и строительных машин для погружения вай и заканчивая медицинскими вибрационными устройствами в несколь-о десятков граммов. Для всех виброустройств, хотя и в разной степени, уществует проблема обеспечения требуемых рабочих параметров вибра-,ии, в первую очередь амплитуды и частоты. Последствия выхода этих па-аметров за допустимые пределы могут быть исключительно тяжелыми. 1а практике во многих виброустройствах предусмотрено автоматическое тключение. Другим, технически более сложным, но хорошо изученным и роверенным способом является установка системы автоматического ре-улирования выходных параметров по их отклонению с отрицательной братной связью и внешним источником энергии для исполнительного орана.

В связи с увеличением количества различных типов виброустройств областей их использования с повышенными требованиями к их весо-абаритным характеристикам, надежности и бесперебойности в работе, ажное значение приобретает поиск и разработка новых способов, средств конструкторских решений по обеспечению требуемых виброхарактери-тик технических устройств, Одним из перспективных методов управлешя колебаниями является синтез колебательных систем с дополнительными связями пассивного характера, которые создают силу, зависящую от [араметров движения и осуществляют изменение динамических свойств юлебательной системы в желаемом направлении.

Относительно создания новых типов динамических гасителей коле->аний этот подход получил в последнее время существенное развитие в >аботах C.B. Елисеева и др. [15]. Проблемы синхронизации источников ¡ынуждающей силы виброустройств изложены в работах И.И. Блехмана 3], [4]. Что же касается использования дополнительных связей с целью табилизации колебаний, то одной из немногих технических разработок в том направлении является патент "Стабилизатор амплитуды колебаний" 31].

Опубликованных работ, посвященных теоретическому исследованию [вления автостабилизации колебаний, ни в отечественной, ни в зарубеж-юй печати обнаружить не удалось. Поэтому, принимая за объект исследо-;ания упомянутый выше стабилизатор амплитуды колебаний, в качестве )Сновных задач настоящего исследования определим следующие:

• разработка и описание физической модели, отражающей основные свойства явления автостабилизации;

• составление дифференциальных уравнений движения динамической модели автостабилизатора и обоснование существования решения, определяющего амплитуду колебаний основного объекта, мало меняющуюся при изменении амплитуды внешней нагрузки;

• проведение комплексного исследования влияния параметров механической системы на основные характеристики явления автостабилизации;

• разработка технических предложений, направленных на повышение точности стабилизации и расширение зоны стабилизационного участка.

0.2 Описание принципиальной конструктивной схемы автостабилизированнон вкбросистемы (АВ).

Принципиальная конструктивная схша ¿¿т'Ш'г^с-йлизируемой вибросистемы представлена на Рис.1. Объект М гмеет возможность соверс с i^osin^oi

Рис I: шать поступательное движение влать «vs г ж грикреплен к неподвижной основе через упругий элемент z sszx^* z-rim4>ep с параметрами сх л пх соответственно. На массу А/ з напшрл^уу, оси х действует гармоническая возбуждающая сила с посгэ•еееыжз. зэ времени амплитудой Fq л частотой wo- К этой массе через эс-т&дающий упруговязкими свойствами, характеризующимися паэ&ыегаажж с^ и Пф, прикреплен маятник переменной длины. Груз маятника массой т имеет возможность перемещаться вдоль рычага и скреплен с ним через упруговязкий элемент с параметрами сц и пд. В положении статического равновесия (Го = 0) упруговязкий шарнир обеспечивает перпендикулярность между рычагом маятника и осью х. При этом расстояние от шарнира до груза т равно I. В динамике (.Ро ф 0) положение рычага характеризуется углом отклонения ф, отсчитываемым от положения статического равновесия, а положение массы т на рычаге - параметром q, равным изменению ее положения на рычаге относительно статического состояния.

Заключение диссертации по теме «Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры», Литвин, Семен Соломонович

Заключение и выводы

По результатам работы могут быть сделаны следующие основные выводы:

• Выявлен принцип действия автостабилизированной вибросистемы, включающей в себя маятник переменной длины, зависимость которой от изменения амплитуды вынуждающей силы перестраивает характеристику амплитуды колебаний так, чтобы на определенных частотах происходила практически полная компенсация вызвавшего этот процесс изменения.

• Получена полная математическая модель процесса стабилизации, проанализированы ее аналитические решения с целью доказательства возможности достижения эффекта стабилизации амплитуды колебаний при изменениях амплитуды вынуждающей силы, определен частотный диапазон, в котором реализуется эффект стабилизации.

• Определено влияние основных параметров АВ на его рабочие характеристики. Показано определяющее значение для обеспечения точности стабилизации подбора соответствующей зависимости параметров упругого элемента, соединяющего стабилизирующий груз с рычагом маятника.

• Разработаны методические рекомендации для расчетов и проектирования виброустройств с автостабилизирующими свойствами. В качестве технического решения, улучшающего характеристики таких систем, предложено устанавливать ограничители хода стабилизиру

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Литвин, Семен Соломонович, 1999 год

1. Бауман В.А., Быховский И.И., Голъдштейн Б.Г. Справочник: Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов. М., Машиностроение, 1970

2. Блехман if.Я. Вибрационная механика. М.:Физматлит, 1994, 400 с. Блехман И. И. Синтез вибрационных полей и создание заданного поля вынужденных колебаний упругой системы. Вибрации в технике. М.:Машиностроение, 1981, Т.4, 510 с.

3. Блехман И.И. и др. Вибрационное перемещение. М.:Наука. 1964. 410 с.

4. Блехман И. И. Исследование процесса вибросепарации и вибротранспортировки. Инженерный сборник, т.XI, 1952

5. Блехман И.И., Хайнман B.C. О теории разделения сыпучих смесей. Известия АН СССР, Механика и машиностроение, 1965 Блехман И.И., Джанелидзе Г.Ю. Вибрационное перемещение. М.: Наука, 1964

6. Бретшнайдер C.B., Ящук М.К., Пасюк В.П. Интенсификация некоторых процессов химической промышленности путем вибраций. Химическая промышленность, 1963, Nr.3, с.51-57

7. Быховский И. И. Основы теории вибрационной техники. М., Машиностроение, 1969

8. Волков Л. H. Инженерный метод аналитического определения оптимальных реализуемых систем. Автоматическое управление. Рига: Зи-натне. 1967, с.180-190

9. Гарифулин Ю.А. Исследование динамики гиростабилизированной платформы. Динамики управляемых колебательных систем. Иркутск: ИПИ, 1983, с.26-37

10. ДАнжело Г. Линейные системы с переменными параметрами. Анализ и синтез. М.Машиностроение, 1974, 287 с.

11. Ден-Гартог Дж. Механические колебания. М.:Физматгиз, 1960, 580 с.

12. Елисеев C.B., Волков Л.Н., Кухаренко В.П. Динамика механических систем с дополнительными связями. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1990, 214 с.

13. Коловский М.З. Автоматическое управление виброзащитными системами. М.:Наука, 1976, 480 с.

14. Креймер А.Я. Вибрационный массаж в эксперименте и клинике. Сб. статей. ТГУ, Томск, 1980

15. Креймер А.Я. Вибрационный массаж при заболеваниях нервной системы. Изд-во Томского университета, Томск, 1988 Лавендел Э.Э. Справочник: Вибрации в технике. М., Машиностроение, т.6, 1981

16. Лесин АД. Вибрационные машины в технической технологии. М., ЦИНТИХИМ Нефтемаш, 1968

17. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории упругих колебаний.- 65

18. М.Машиностроение, 1967, 316 с.

19. Попов Е.П. Прикладная теория процессов управления в нелинейных системах. М.:Наука. 1973, 584 с.

20. Резников Л.М. Исследование работы центробежного маятникового гасителя колебаний. Машиноведение, 1970, N.5, с.49-55

21. Славин И.И. Динамический поглотитель колебаний с автоматической настройкой на частоту возмущающей силы. Авт. свид. N.213472, Бюл. изобр., 1967, N.22

22. Тимошенко С.П. Колебания в инженерном деле. М.:Физматгиз. 1959. 439 с.

23. Фролов К.В. Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. М.Машиностроение, 1980. 276 с.

24. Чаки Ф. Современная теория управления. Нелинейные, оптимальные и адаптивные системы. М.Мир, 1975, 475 с.

25. Черноусько Ф.Л., Акуленко Л.Д., Соколов Б.Н. Управление колебаниями. М.:Наука, 1980, 384 с.

26. Сурков В.А., Харитонов Л.А. Стабилизатор амплитуды колебаний. Патент на изобретение N.94023961, 1994

27. Литвин С.С., Сурков В.А. Стабилизатор амплитуды колебаний вибросистемы. Заявка на патент N.99118803 от 06.09.99