[go: up one dir, main page]

RU2669163C2 - Method of excitation of vibrations and device therefor - Google Patents

Method of excitation of vibrations and device therefor Download PDF

Info

Publication number
RU2669163C2
RU2669163C2 RU2015143609A RU2015143609A RU2669163C2 RU 2669163 C2 RU2669163 C2 RU 2669163C2 RU 2015143609 A RU2015143609 A RU 2015143609A RU 2015143609 A RU2015143609 A RU 2015143609A RU 2669163 C2 RU2669163 C2 RU 2669163C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
vibration
exciter
vibrations
oscillations
vibration exciter
Prior art date
Application number
RU2015143609A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015143609A (en
Inventor
Андрей Павлович Хоменко
Сергей Викторович Елисеев
Андрей Владимирович Елисеев
Алексей Иванович Орленко
Дык Хуинь Нгуен
Андрей Григорьевич Пнев
Роман Сергеевич Большаков
Анна Константиновна Мозалевская
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО "ИрГУПС")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО "ИрГУПС") filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО "ИрГУПС")
Priority to RU2015143609A priority Critical patent/RU2669163C2/en
Publication of RU2015143609A publication Critical patent/RU2015143609A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2669163C2 publication Critical patent/RU2669163C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02Vibration-testing by means of a shake table
    • G01M7/027Specimen mounting arrangements, e.g. table head adapters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.SUBSTANCE: invention relates to a vibration technique. Method of excitation of oscillations is that they excite resonance oscillations, determine the rigidity of the elastic suspensions of the oscillatory system formed by the working organ and the exciter. On the exciter, a harmonious force is created, resulting in vertical oscillations. Vibrations are transferred to the working system formed by the working member, the disk and the platform for vibration processing of the parts. At the ends, two rods and a compensator are installed at the exciter, which eliminate the longitudinal oscillations of the working system. Amplitude of the oscillations of the working system is regulated by means of a tensioning device and the values of the spring stiffness and the position of the center of gravity and the moment of inertia of the working system are changed in such a way that vibrations close to zero and the necessary amplitude of the oscillations are obtained on a vibration exciter by vertical movements.EFFECT: reduced adverse effects on the elements of the vibrating table.2 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к вибрационной технике и может быть использовано в машиностроении для механических испытаний и реализации вибрационных технологий виброупрочнения деталей летательных аппаратов, а также и в других областях современной техники, работающей в условиях интенсивного динамического нагружения. В связи с этим, имеет значение создание вибрационных технологических машин, способствующих улучшению характеристик деталей на стадии их изготовления.The invention relates to vibration technology and can be used in mechanical engineering for mechanical testing and implementation of vibration technologies for vibration hardening of aircraft parts, as well as in other areas of modern technology operating in conditions of intense dynamic loading. In this regard, it is important to create vibratory technological machines that contribute to the improvement of the characteristics of parts at the stage of their manufacture.

В частности, предлагается ряд конструктивно-технических решений.In particular, a number of structural and technical solutions are proposed.

1. Известен способ решения задач возбуждения стабильных резонансных колебаний на основе инерционного возбуждения, создающего условия для самоорганизации процессов устойчивых колебаний, происходящих в сложных системах динамического равновесия [Антипов В.И. Использование комбинационного параметрического резонанса для усовершенствования вибрационных машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998. №4, с. 16-21].1. There is a method of solving the problems of excitation of stable resonant oscillations based on inertial excitation, which creates the conditions for self-organization of processes of stable oscillations occurring in complex systems of dynamic equilibrium [Antipov V.I. Using Raman parametric resonance to improve vibrating machines // Problems of mechanical engineering and machine reliability. 1998. No. 4, p. 16-21].

В данном способе максимальная производительность и энергоэффективность вибрационных машин достигается путем создания резонансных колебательных систем, обладающих техническим интеллектом, то есть способностью автоматической адаптации машины к постоянно действующим возмущениям при протекании технологического процесса без вмешательства из вне. Изобретение решает задачу возбуждения стабильных резонансных колебаний с обкаткой тел вращения на основе использования процессов самоорганизации, происходящих в сложных системах вдали от равновесия.In this method, the maximum productivity and energy efficiency of vibrating machines is achieved by creating resonant oscillating systems with technical intelligence, that is, the ability to automatically adapt the machine to constantly acting disturbances during the process without interference from outside. The invention solves the problem of exciting stable resonant oscillations with running-in bodies of revolution based on the use of self-organization processes occurring in complex systems far from equilibrium.

Недостатком данного изобретения является то, что для самовозбуждения обкатки тел вращения требуется сообщить несущему телу круговые колебания достаточно большой амплитуды и высокой частоты, что связано с увеличением дебалансных масс вибровозбудителя. Создаваемые при вращении дебалансов большие центробежные силы нагружают подшипники. Это снижает их ресурс и влечет большой непроизводительный расход энергии на преодоление сопротивлений вращения вала.The disadvantage of this invention is that for the self-excitation of the break-in bodies of revolution, it is required to inform the supporting body circular oscillations of a sufficiently large amplitude and high frequency, which is associated with an increase in unbalanced masses of the vibration exciter. Large centrifugal forces created by the rotation of the unbalances load the bearings. This reduces their resource and entails a large unproductive energy consumption to overcome the resistance of rotation of the shaft.

2. Известен способ возбуждения механических колебаний и вращательных движений системы твердых тел, схема которой приведена в работе [Блехман И.И. Что может вибрация? О «Вибрационной механике» и вибрационной технике. М: Наука, 1988, с. 134, рис. 12.2, в]. Система состоит из одного инерционного дебалансного вибровозбудителя, закрепленного на мягко виброизолированном твердом теле (несущем теле), в котором размещены два тела вращения (ролик и кольцо). Под действием вибрации ролик обкатывается по внутренней поверхности цилиндрической полости, а кольцо своей внутренней поверхностью обкатывается по внешней поверхности оси, закрепленной на несущем теле. При этом система функционирует в далеко зарезонансном режиме колебаний. Здесь реализуется эффект вибрационного поддержания вращения. Тела вращения (ролик, кольцо) совершают сложные движения: вращение вокруг собственной оси и планетарное движение вокруг центра цилиндрической полости или оси. Передаточное отношение угловой скорости обкатки к угловой скорости собственного вращения определяется выражением i=r/(r-R), где R -радиус беговой дорожки, r - радиус тела вращения. Оно отрицательно при наружной обкатке.2. A known method of excitation of mechanical vibrations and rotational motions of a system of solids, a diagram of which is given in [Blekhman II. What can vibration do? About Vibration Mechanics and Vibration Technique. M: Science, 1988, p. 134, fig. 12.2, c]. The system consists of one inertial unbalanced vibration exciter, mounted on a softly vibration-proof solid (carrier body), in which two rotation bodies (roller and ring) are placed. Under the influence of vibration, the roller is rolled around on the inner surface of the cylindrical cavity, and the ring is rolled around the outer surface of the axis fixed to the supporting body with its inner surface. In this case, the system operates in a far-resonant mode of oscillation. Here the effect of vibrational rotation support is realized. Bodies of revolution (roller, ring) make complex movements: rotation around its own axis and planetary movement around the center of a cylindrical cavity or axis. The gear ratio of the angular speed of running in to the angular speed of its own rotation is determined by the expression i = r / (r-R), where R is the radius of the treadmill, r is the radius of the body of rotation. It is negative when running outside.

К основному недостатку следует отнести то обстоятельство, что при зарезонансной настройке для преодоления области интенсивных резонансных колебаний нужно иметь двигатель, мощность которого в 5-6 раз первышает мощность, необходимую для работы в зарезонансном режиме.The main disadvantage is the fact that in the case of resonance tuning, in order to overcome the region of intense resonant oscillations, it is necessary to have an engine whose power is 5-6 times higher than the power needed to operate in the resonance mode.

3. Известно устройство, в котором при обкатке тела вращения оказывают на несущее тело действие, подобное действию инерционного дебалансного вибровозбудителя. В вибротехнике тела вращения используются не как возбудители колебаний, а в качестве рабочих органов машины. Например, в конусных дробилках «Механобр-Техника» рабочий орган представляет собой конусообразное тело, которое под действием вибраций обкатывается по конусообразной полости в корпусе машины [Блехман И.И. Что может вибрация? O«Вибрационной механике» и вибрационной технике. М.: Наука, 1988, с. 128-129, рис. 11.3, а].3. A device is known in which, when the body is run in, rotations have an effect on the supporting body, similar to the action of an inertial unbalanced vibration exciter. In vibroengineering, bodies of rotation are used not as causative agents of vibrations, but as working bodies of a machine. For example, in the cone crushers "Mekhanobr-Tekhnika" the working body is a cone-shaped body, which, under the influence of vibrations, is rolled around a cone-shaped cavity in the machine body [I. Blekhman What can vibration do? O “Vibration Mechanics” and vibration technology. M .: Nauka, 1988, p. 128-129, fig. 11.3, a].

К недостаткам следует отнести: в зарезонансном режиме работы машины энергия вибровозбудителя расходуется не только на преодоление сил трения и поддержание обкатки, но и на преодоление сил инерции масс системы, тогда как в резонансном состоянии упругие и инерционные силы взаимно уравновешиваются.The disadvantages include: in the resonant mode of operation of the machine, the energy of the vibration exciter is spent not only on overcoming the friction forces and maintaining the break-in, but also on overcoming the inertial forces of the masses of the system, while in the resonant state the elastic and inertial forces are mutually balanced.

В качестве прототипа принят способ возбуждении резонансных механических колебаний и устройство для его осуществления [Антипов В.И., Антипова Р.И., Руин А.А. «Способ возбуждении резонансных механических колебаний и устройство для его осуществления», патент РФ №2486017, В06В 1/16, приоритет 29.12.2011]. Способ заключается в том, что резонансные колебания возбуждают за счет периодического принудительного изменения инерционных параметров колебательной системы, образованной рабочим органом общей массой на упругой подвеске и параметрическим вибровозбудителем, включающим ротор с беговыми дорожками в нем и телами качения в них, осуществляют упругую подвеску рабочего органа в двух взаимно перпендикулярных направлениях по двум осям и производят настройку колебательной системы, задавая жесткость упругой подвески и частоту вращения ротора. Дополнительно вводят реактивную массу, соединенную с общей массой при помощи упругой системы, и возбуждают поступательные резонансные противофазные колебания обоих масс с реализацией синергетического эффекта системы в целом. Настройку колебательной системы производят, задавая жесткость упругой системы между обеими массами, угловые скорости ротора вибровозбудителя и обкатки, собственную частоту колебаний тел качения. Устройство содержит колебательную систему в виде соединенного с основанием упругими связями рабочего органа общей массой и установленного на нем параметрического вибровозбудителя, в котором на валу электродвигателя закреплен уравновешенный ротор с парой незамкнутых круговых беговых дорожек, расположенных симметрично относительно двух взаимно перпендикулярных его диаметров, их центры смещены от оси вращения ротора на одинаковые расстояния в сторону беговой дорожки, а в беговых дорожках размещены одинаковые уравновешенные тела качения.As a prototype adopted a method of exciting resonant mechanical vibrations and a device for its implementation [Antipov V.I., Antipova R.I., Ruin A.A. "A method of exciting resonant mechanical vibrations and a device for its implementation", RF patent No. 2486017, 1/16, 1/06/2011, priority 29.12.2011]. The method consists in the fact that resonant vibrations excite due to periodic forced changes inertial parameters of the oscillatory system formed by the working body with a total mass of elastic suspension and parametric vibration exciter, including a rotor with treadmills in it and rolling bodies in them, carry out elastic suspension of the working body in two mutually perpendicular directions along two axes and adjust the oscillatory system, setting the stiffness of the elastic suspension and rotor speed . In addition, a reactive mass is introduced, connected to the total mass using an elastic system, and translational resonant antiphase vibrations of both masses are excited with the realization of the synergistic effect of the system as a whole. The vibrational system is tuned by setting the stiffness of the elastic system between both masses, the angular velocities of the rotor of the vibration exciter and the run-in, and the natural frequency of oscillation of the rolling bodies. The device contains an oscillating system in the form of a working body connected to the base by elastic bonds with a total mass and a parametric vibration exciter installed on it, in which a balanced rotor with a pair of open circular treadmills arranged symmetrically relative to its two mutually perpendicular diameters is mounted on the motor shaft, their centers are offset from the axis of rotation of the rotor at equal distances towards the treadmill, and in the treadmills the same balanced bodies are placed. Nia.

Ротор выполнен из набора одинаковых дисков, в смежных дисках оси обкатки тел качения повернуты вокруг оси вращения ротора на одинаковый угол, а колебательная система выполнена с возможностью перемещения рабочего органа по двум осям. Дополнительно оно содержит реактивную массу, соединенную с рабочим органом и основанием упругими связями. Рабочий орган снабжен по меньшей мере двумя полыми цилиндрами, которые размещены на нем симметрично относительно оси вращения ротора, а в полости цилиндров свободно вложены цилиндрические ролики с возможностью обкатки внутри полостей.The rotor is made of a set of identical disks, in adjacent disks, the axes of rolling of the rolling bodies are rotated around the axis of rotation of the rotor by the same angle, and the oscillating system is made with the possibility of moving the working body along two axes. Additionally, it contains a reactive mass connected to the working body and the base by elastic bonds. The working body is equipped with at least two hollow cylinders, which are placed on it symmetrically with respect to the axis of rotation of the rotor, and cylindrical rollers are freely embedded in the cylinder cavity with the possibility of rolling inside the cavities.

Данное изобретение имеет следующие недостатки:The present invention has the following disadvantages:

- сложность конструкции (а именно двухуровневая система упругих подвесок и рабочего органа), вследствие чего необходимо затрачивать значительное количество времени и материала на ее изготовление;- the complexity of the design (namely, a two-level system of elastic suspensions and a working body), as a result of which it is necessary to spend a significant amount of time and material on its manufacture;

- вибрация передается не только на рабочий орган, но и на вибровозбудитель, что приводит к его более быстрому износу и сокращению срок эксплуатации.- vibration is transmitted not only to the working body, but also to the vibration exciter, which leads to its faster wear and shorter operating life.

Цель предлагаемого изобретения заключается в том, чтобы упростить способ возбуждения резонансных колебаний, при этом уменьшить неблагоприятные воздействия на элементы вибрационного стенда.The aim of the invention is to simplify the method of exciting resonant vibrations, while reducing adverse effects on the elements of the vibration stand.

Способ возбуждения колебаний, заключающийся в том, что устанавливают жесткость упругих элементов колебательной системы в зависимости от заданной частоты и амплитуды колебаний рабочего стола, возбуждают колебания системы вибровозбудителя и передают колебания на рабочий стол, отличающийся тем, что жесткость колебательной системы регулируют с помощью компенсатора, установленного на жестком элементе натяжного устройства, путем изменения длины жесткого элемента, соединяющего рабочий стол с вибровозбудителем, а резонансные колебания возбуждают при помощи вибровозбудителя, работающего в режиме, определяемом по формуле:The method of exciting oscillations, which consists in setting the stiffness of the elastic elements of the oscillatory system depending on a given frequency and amplitude of the oscillations of the working table, exciting the vibrations of the vibration exciter system and transmitting the vibrations to the working table, characterized in that the stiffness of the oscillating system is controlled using a compensator installed on the rigid element of the tensioning device, by changing the length of the rigid element connecting the desktop to the vibration exciter, and the resonant vibrations in is excited by means of the exciter, operating in a determined mode according to the formula:

Figure 00000001
Figure 00000001

где р=jω (j - комплексная переменная, ω - частота внешнего возмущения), ω -угловая скорость вращения дисбаланса, параметры а, b и с обозначаются

Figure 00000002
М - суммарная масса обеих парциальных систем; m0 - масса дебалансов, которые устанавливают на вибровозбудителе;where p = jω (j is the complex variable, ω is the frequency of the external disturbance), ω is the angular velocity of rotation of the imbalance, the parameters a, b, and c are denoted
Figure 00000002
M is the total mass of both partial systems; m 0 - the mass of unbalances that are installed on the exciter;

Figure 00000003
эксцентриситет вибровозбудителя (R - радиус эксцентрика).
Figure 00000003
exciter eccentricity (R - radius of the eccentric).

Устройство для возбуждения колебаний, состоящее из рабочего стола, вибровозбудителя и упругих элементов, отличающееся тем, что рабочий стол и вибровозбудитель соединены компенсатором и жестким элементом с возможностью изменения длины, а также соединены упругими элементами с основанием и гибкими элементами с вертикальными стенками, причем гибкий элемент, соединяющий вибровозбудитель с вертикальной стенкой, имеет натяжное устройство.A device for exciting vibrations, consisting of a desktop, vibration exciter and elastic elements, characterized in that the desktop and vibration exciter are connected by a compensator and a rigid element with the possibility of changing length, and are also connected by elastic elements with a base and flexible elements with vertical walls, moreover, a flexible element connecting the exciter with a vertical wall has a tension device.

На фиг. 1 показана схема для настройки режимов работы вибростенда.In FIG. 1 shows a diagram for setting the operating modes of the shaker.

На фиг. 2 показаны зависимости амплитуд колебаний и отношение амплитуд колебаний рабочих частей вибростенда от частоты внешнего воздействия и изменения инерционных параметров системы.In FIG. Figure 2 shows the dependences of the oscillation amplitudes and the ratio of the oscillation amplitudes of the working parts of the vibrating stand on the frequency of external influences and changes in the inertial parameters of the system.

На фиг. 3 показаны зависимости частот собственных колебаний парциальных систем от жесткостей упругих опор и инерционных параметров системы.In FIG. Figure 3 shows the dependences of the frequencies of natural vibrations of partial systems on the stiffnesses of elastic supports and inertial parameters of the system.

На фиг. 1 показаны: гибкий элемент 1; опорный диск 2 и площадка 3, объединенные в рабочий стол для установки контейнера, в котором происходит вибрационная обработка деталей, объединенные в рабочий стол; жесткий элемент 4; вибровозбудитель 5; натяжное устройство 6; гибкий элемент 7; компенсатор продольных колебаний 8; упругие элементы 9, 10; основание 11.In FIG. 1 shows: flexible member 1; supporting disk 2 and platform 3, combined into a desktop for installing a container in which the vibration processing of parts combined into a desktop; hard element 4; vibration exciter 5; tensioner 6; flexible element 7; longitudinal vibration compensator 8; elastic elements 9, 10; base 11.

Приняты следующие обозначения: т. А - точка шарнирного крепления гибкого элемента 1 с основанием 11; l01 - длина гибкого элемента 1; у1 - амплитуда колебаний рабочего стола; т. В - точка крепления рабочего стола к упругому элементу 9; m1 - масса рабочего стола; k1 - жесткость упругого элемента 9; k2 - жесткость упругого элемента 10; т. О - центр тяжести жесткого элемента; l1 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента 4 до т. В опорного диска 2; ϕ - угол поворота рабочего органа 4; J, М - момент инерции и масса жесткого элемента 4; т. С - точка крепления жесткого элемента 4 к вибровозбудителю 5; l2 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента 4 до точки крепления с вибровозбудителем 5; Q - силовое гармоническое воздействие вибровозбудителя 5; m2 - масса вибровозбудителя 5; k2 - жесткость упругого элемента 10; т. С1 - точка крепления гибкого элемента 7 к вибровозбудителю 5; y2 - амплитуда колебаний вибровозбудителя 5; l02 - длина гибкого элемента 7; т. D-точка шарнирного крепления гибкого элемента 7 к основанию 11.The following designations are accepted: t. A - the point of hinging of the flexible element 1 with the base 11; l 01 - the length of the flexible element 1; 1 - the amplitude of the oscillations of the desktop; t. In - the attachment point of the desktop to the elastic element 9; m 1 is the mass of the desktop; k 1 - the stiffness of the elastic element 9; k 2 - the stiffness of the elastic element 10; t. O is the center of gravity of the rigid element; l 1 - the distance from the center of gravity of the rigid element 4 to t. In the support disk 2; ϕ is the angle of rotation of the working body 4; J, M - moment of inertia and mass of the rigid element 4; t. With - the attachment point of the rigid element 4 to the exciter 5; l 2 is the distance from the center of gravity of the rigid element 4 to the attachment point with the vibration exciter 5; Q is the harmonic force of the vibration exciter 5; m 2 - mass of vibration exciter 5; k 2 - the stiffness of the elastic element 10; t. With 1 - the attachment point of the flexible element 7 to the exciter 5; y 2 - the amplitude of the vibration exciter 5; l 02 - the length of the flexible element 7; T. D-point hinged flexible element 7 to the base 11.

Способ осуществляется следующим образом. Выделяют две парциальные системы: первая состоит из диска и рабочей площадки, объединенных в рабочий стол, а вторая - инерционный возбудитель, которые соединяют с помощью жесткого элемента. При возникновении гармонической силы Q на вибровозбудителе создаются вертикальные колебания жесткого элемента, а также рабочего стола, амплитуда которого определяется соотношением:The method is as follows. Two partial systems are distinguished: the first consists of a disk and a working platform, combined into a desktop, and the second is an inertial pathogen, which are connected using a rigid element. When a harmonic force Q arises on the vibration exciter, vertical vibrations of the rigid element and the working table are created, the amplitude of which is determined by the ratio:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
,

где у - колебания вибровозбудителя; m0 - масса дебалансов, которые устанавливают на вибровозбудителе;

Figure 00000005
эксцентриситет вибровозбудителя (R - радиус эксцентрика); k1, k2 - жесткости упругих элементов; ω - частота внешнего возмущения; М- суммарная масса парциальных систем; J- момент инерции;
Figure 00000006
, l1 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента до рабочего стола; l2 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента до точки крепления с вибровозбудителем; р=jω,
Figure 00000007
- комплексная переменная.where y - vibration excitation; m 0 - the mass of unbalances that are installed on the exciter;
Figure 00000005
exciter eccentricity (R - radius of the eccentric); k 1 , k 2 - stiffness of the elastic elements; ω is the frequency of the external disturbance; M is the total mass of partial systems; J is the moment of inertia;
Figure 00000006
, l 1 is the distance from the center of gravity of the rigid element to the desktop; l 2 - the distance from the center of gravity of the rigid element to the attachment point with a vibration exciter; p = jω,
Figure 00000007
is a complex variable.

В то же время, на вибровозбудителе возникают колебания с амплитудой у2, определяемойAt the same time, vibrations with an amplitude of 2 , determined by

Figure 00000008
Figure 00000008

Выполнив преобразование р=jω, получают следующие выражения амплитуд y1 и у2:Performing the transformation p = jω, we obtain the following expressions of the amplitudes y 1 and y 2 :

Figure 00000009
Figure 00000009

Производят настройку колебательной системы, задавая жесткости упругих опор k1 и k2, регулируя силу натяжения гибкого элемента, изменяя положение центра тяжести жесткого элемента, а также парциальные частоты систем, определяемые как:The oscillatory system is adjusted by setting the stiffness of the elastic supports k 1 and k 2 , adjusting the tension force of the flexible element, changing the position of the center of gravity of the rigid element, as well as the partial frequencies of the systems, defined as:

Figure 00000010
Figure 00000010

При создании явлений, близких к резонансных в парциальных системах, жесткости упругих опор k1 и k2, а также положение центра тяжести жесткого элемента задают таким образом, чтобы внутри интервала частот собственных колебаний:When creating phenomena that are close to resonance in partial systems, the stiffness of the elastic supports k 1 and k 2 , as well as the position of the center of gravity of the rigid element, are set so that inside the frequency range of natural vibrations:

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

располагались парциальные частоты.partial frequencies were located.

В данном вибрационном стенде также находят проявление рычажные связи. Суть явлений заключается в том, что жесткости упругих опор k1 и k2, а также положение центра тяжести рабочего органа задают таким образом, что при частоте

Figure 00000013
соотношение амплитуд колебаний
Figure 00000014
, что свидетельствует о работе рабочего органа как рычага второго рода, а при частоте
Figure 00000015
- как рычага первого рода.In this vibration stand, linkages are also manifested. The essence of the phenomena is that the stiffness of the elastic supports k 1 and k 2 , as well as the position of the center of gravity of the working body is set in such a way that at a frequency
Figure 00000013
ratio of oscillation amplitudes
Figure 00000014
, which indicates the work of the working body as a lever of the second kind, and at a frequency
Figure 00000015
- as a lever of the first kind.

Вибрационное устройство работает следующим образом.The vibration device operates as follows.

При воздействии гармонической силы Q, возникающей на вибровозбудителе 5, установленном на упругой опоре 10, закрепленной на основании 11, создаются вертикальные колебания, передающиеся через жесткий элемент 4 на площадку для вибрационной обработки 3 и диска 2, объединенных в рабочий стол, расположенных на упругой опоре 9, закрепленной на основании 11; для устранения продольных колебаний используются гибкий элемент 1, закрепленный неподвижным шарниром в точке А, компенсатор 8, а также ограничитель в виде гибкого элемента 7; сила натяжения гибкого элемента 7 и значение статической нагрузки на жесткий элемент 4 осуществляются с помощью регулировочного устройства 6. В этом случае в процессе работы вибрационного стенда на опорном диске 2 и площадке для вибрационной обработки 3, объединенных в рабочий стол, возникают явления, близкие к резонансу, а на вибровозбудителе 5 амплитуда колебаний у2 стремится к нулю.When a harmonic force Q arises on the vibration exciter 5 mounted on an elastic support 10 fixed to the base 11, vertical vibrations are created that are transmitted through the rigid element 4 to the platform for vibration processing 3 and the disk 2 combined into a working table located on the elastic support 9, fixed on the basis of 11; to eliminate longitudinal vibrations, a flexible element 1 is used, fixed by a fixed hinge at point A, a compensator 8, as well as a limiter in the form of a flexible element 7; the tension force of the flexible element 7 and the value of the static load on the rigid element 4 are carried out using the adjusting device 6. In this case, during the operation of the vibration stand on the support disk 2 and the platform for vibration processing 3, combined into a desktop, there are phenomena close to resonance , and on the vibration exciter 5, the amplitude of vibrations at 2 tends to zero.

Предлагаемый способ возбуждения колебаний в вибростенде с рычажными связями, по сравнению с известными способами, позволяет передавать энергию вибрации практически полностью на рабочий орган, а не распределять ее и на вибровозбудитель, что позволяет обеспечивать в нем динамическое гашение колебаний и его надежную работу.The proposed method for exciting vibrations in a vibration test bench with linkages, in comparison with known methods, allows the vibration energy to be transmitted almost completely to the working body, rather than distributing it to the vibration exciter, which allows it to provide dynamic damping of vibrations and its reliable operation.

По результатам математического моделирования были рассчитаны амплитуды колебаний у1 и у2, отношение амплитуд колебаний в зависимости от частоты внешнего воздействия, представленные на графиках фиг. 2, а также зависимость собственных частот парциальных систем от жесткостей упругих опор, приведенных на фиг. 3. На графиках фиг.2 было рассмотрено два случая. В первом - соотношение R=Jc2 - Mab=4 кг⋅м2, а=0,1 м, b=0.9 м, с=0,25 м, М=150 кг, m0=3.5 кг; r=23,343 см; k1=4⋅105 Н/м; k2=12⋅105 Н/м. Во втором - R=Jc2-Mab=-6,4 кг⋅м2, а=0,2 м, b=0.8 м, с=0,25 м М=150 кг, m0=3.5 кг; r=23,343 см; k1=12⋅105 Н/м; k2=16⋅105 Н/м, что соответствует параметрам реальных конструктивных решений, реализованных при виброупрочнении лопастей вертолета. Было установлено следующее:Based on the results of mathematical modeling, the oscillation amplitudes of 1 and 2 were calculated, the ratio of the oscillation amplitudes depending on the frequency of the external influence, presented in the graphs of FIG. 2, as well as the dependence of the natural frequencies of the partial systems on the stiffnesses of the elastic supports shown in FIG. 3. In the graphs of figure 2, two cases were considered. In the first - the ratio R = Jc 2 - Mab = 4 kg⋅m 2 , a = 0.1 m, b = 0.9 m, s = 0.25 m, M = 150 kg, m 0 = 3.5 kg; r = 23.343 cm; k 1 = 4⋅10 5 N / m; k 2 = 12⋅10 5 N / m. In the second - R = Jc 2 -Mab = -6.4 kg⋅m 2 , a = 0.2 m, b = 0.8 m, s = 0.25 m M = 150 kg, m 0 = 3.5 kg; r = 23.343 cm; k 1 = 12⋅10 5 N / m; k 2 = 16⋅10 5 N / m, which corresponds to the parameters of real constructive solutions implemented during vibration strengthening of the helicopter blades. The following was established:

1) парциальные частоты систем близки к собственным частотам, но не выходят за их пределы;1) the partial frequencies of the systems are close to their own frequencies, but do not go beyond them;

2) на парциальной частоте n2 наблюдается значение амплитуды колебаний у2=0, т.е. обеспечивается режим динамического гашения на вибровозбудителе;2) at the partial frequency n 2 there is a value of the amplitude of oscillations at 2 = 0, i.e. dynamic quenching mode is provided on the vibration exciter;

3) в зависимости от соотношения параметров а, b и J изменяются положения частот, при которых рабочий орган выполняет функции рычагов первого и второго родов: при R>0 рабочий орган ведет себя как рычаг первого рода в зарезонансной области, а как рычаг второго рода - в межрезонансной области; при R<0 рабочий орган ведет себя как рычаг первого рода в межрезонансной области, а как рычаг второго рода - в зажрезонансной области;3) depending on the ratio of parameters a, b, and J, the positions of the frequencies change at which the working body acts as levers of the first and second kinds: for R> 0, the working body behaves like a lever of the first kind in the resonance region, and as a lever of the second kind - in the interresonant region; when R <0, the working body behaves as a lever of the first kind in the interresonant region, and as a lever of the second kind in the transresonant region;

На фиг. 3 также были рассмотрены зависимости собственных частот парциальных систем от жесткостей и инерционных параметров рабочего органа для двух случаев. На основании математических расчетов можно сделать следующие выводы:In FIG. 3, we also considered the dependences of the eigenfrequencies of partial systems on the stiffnesses and inertial parameters of the working body for two cases. Based on mathematical calculations, the following conclusions can be drawn:

1) при увеличении жесткостей упругих опор k1 и k2 собственные и парциальные частоты увеличиваются согласно квадратичной зависимости;1) as the stiffnesses of the elastic supports k 1 and k 2 increase, the natural and partial frequencies increase according to a quadratic dependence;

2) при настройке вибрационного стенда от жесткости k1 зависят значения верхних границ парциальных и собственных частот рабочих частей, а от жесткости k2 - нижние границы парциальных и собственных частот;2) when setting the vibration stand, the stiffness k 1 determines the values of the upper boundaries of the partial and natural frequencies of the working parts, and the stiffness k 2 determines the lower boundaries of the partial and natural frequencies;

3) при изменении инерционного параметра R в меньшую сторону уменьшаются и значения собственных и парциальных частот;3) when the inertial parameter R changes to a smaller side, the values of the eigen and partial frequencies decrease;

4) асимптотическое приближение кривых на некоторых графиках объясняется близостью собственных и парциальных частот;4) the asymptotic approximation of the curves in some graphs is explained by the proximity of the eigen and partial frequencies;

5) прямолинейность зависимости ωсоб.2 (k2) для каждого из случаев R объясняется полученными значениями собственных частот и расположением кривых на одном графике.5) the straightness of the dependence ω sob.2 (k 2 ) for each of the cases R is explained by the obtained values of the natural frequencies and the location of the curves on the same graph.

Список использованной литературыList of references

1. Антипов В.И. Использование комбинационного параметрического резонанса для усовершенствования вибрационных машин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1998. №4, с. 16-211. Antipov V.I. Using Raman parametric resonance to improve vibrating machines // Problems of mechanical engineering and machine reliability. 1998. No. 4, p. 16-21

2. Блехман И.И. Что может вибрация? О «Вибрационной механике» и вибрационной технике. М.: Наука, 1988, - 208 с.2. Blekhman I.I. What can vibration do? About Vibration Mechanics and Vibration Technique. M .: Nauka, 1988, - 208 p.

Claims (5)

1. Способ возбуждения колебаний, заключающийся в том, что устанавливают жесткость упругих элементов колебательной системы в зависимости от заданной частоты и амплитуды колебаний рабочего стола, возбуждают колебания системы вибровозбудителя и передают колебания на рабочий стол, отличающийся тем, что жесткость колебательной системы регулируют с помощью компенсатора, установленного на жестком элементе натяжного устройства, путем изменения длины жесткого элемента, соединяющего рабочий стол с вибровозбудителем, а резонансные колебания возбуждают при помощи вибровозбудителя, работающего в режиме, определяемом по формуле:1. The method of excitation of oscillations, which consists in the fact that the stiffness of the elastic elements of the oscillatory system is set depending on a given frequency and the amplitude of the oscillations of the desktop, excite the vibrations of the vibration exciter system and transmit the vibrations to the desktop, characterized in that the rigidity of the oscillatory system is regulated using a compensator mounted on the rigid element of the tensioning device by changing the length of the rigid element connecting the worktable to the vibration exciter, and the resonance vibrations in excite with the help of a vibration exciter operating in the mode determined by the formula:
Figure 00000016
Figure 00000016
где у - колебания вибровозбудителя; m0 - масса дебалансов, которые устанавливают на вибровозбудителе;
Figure 00000017
эксцентриситет вибровозбудителя (R - радиус эксцентрика); k1, k2 - жесткости упругих элементов; ω - частота внешнего возмущения; М - суммарная масса парциальных систем; J - момент инерции;
where y - vibration excitation; m 0 - the mass of unbalances that are installed on the exciter;
Figure 00000017
exciter eccentricity (R - radius of the eccentric); k 1 , k 2 - stiffness of the elastic elements; ω is the frequency of the external disturbance; M is the total mass of partial systems; J is the moment of inertia;
Figure 00000018
, l1 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента до рабочего стола; l2 - расстояние от центра тяжести жесткого элемента до точки крепления с вибровозбудителем; р=jω,
Figure 00000019
- комплексная переменная.
Figure 00000018
, l 1 is the distance from the center of gravity of the rigid element to the desktop; l 2 - the distance from the center of gravity of the rigid element to the attachment point with a vibration exciter; p = jω,
Figure 00000019
is a complex variable.
2. Устройство для возбуждения колебаний, состоящее из рабочего стола, вибровозбудителя и упругих элементов, отличающееся тем, что рабочий стол и вибровозбудитель соединены компенсатором и жестким элементом с возможностью изменения длины, а также соединены упругими элементами с основанием и гибкими элементами с вертикальными стенками, причем гибкий элемент, соединяющий вибровозбудитель с вертикальной стенкой, имеет натяжное устройство.2. A device for exciting vibrations, consisting of a desktop, vibration exciter and elastic elements, characterized in that the desktop and vibration exciter are connected by a compensator and a rigid element with the possibility of changing length, and are also connected by elastic elements to the base and flexible elements with vertical walls, the flexible element connecting the vibration exciter with a vertical wall has a tensioning device.
RU2015143609A 2015-10-12 2015-10-12 Method of excitation of vibrations and device therefor RU2669163C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143609A RU2669163C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of excitation of vibrations and device therefor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015143609A RU2669163C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of excitation of vibrations and device therefor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015143609A RU2015143609A (en) 2017-04-18
RU2669163C2 true RU2669163C2 (en) 2018-10-08

Family

ID=58641992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143609A RU2669163C2 (en) 2015-10-12 2015-10-12 Method of excitation of vibrations and device therefor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2669163C2 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946533A (en) * 1982-09-09 1984-03-15 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Vibration testing apparatus for track-laying vehicle
US4602555A (en) * 1984-02-01 1986-07-29 Mts Systems Corporation Preloaded table coupling
CN102661839A (en) * 2012-04-28 2012-09-12 三峡大学 Overhead conductor micro vibration simulation experiment
RU2486017C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-27 Василий Иванович Антипов Method of exciting resonant mechanical vibrations and device to this end
RU133232U1 (en) * 2013-02-12 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) Vibration damping device

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946533A (en) * 1982-09-09 1984-03-15 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Vibration testing apparatus for track-laying vehicle
US4602555A (en) * 1984-02-01 1986-07-29 Mts Systems Corporation Preloaded table coupling
RU2486017C1 (en) * 2011-12-29 2013-06-27 Василий Иванович Антипов Method of exciting resonant mechanical vibrations and device to this end
CN102661839A (en) * 2012-04-28 2012-09-12 三峡大学 Overhead conductor micro vibration simulation experiment
RU133232U1 (en) * 2013-02-12 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) Vibration damping device

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.П. Хоменко и др. ВИРТУАЛЬНЫЙ РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ: ДИНАМИЧЕСКОЕ ГАШЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ КАК ФОРМА ПРОЯВЛЕНИЯ РЫЧАЖНЫХ СВЯЗЕЙ // Известия Транссиба, N 4(20), 2014 (стр. 61-70). *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015143609A (en) 2017-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101089557B1 (en) Exciter for vibration compensation
US2958228A (en) Resonant vibration exciter
CN103028539A (en) Self-adaptive amplitude-adjustable inertia vibration excitation device
Yatsun et al. Equations of motion of vibration machines with a translational motion of platforms and a vibration exciter in the form of a passive auto-balancer
RU2501608C2 (en) Vibratory mill
RU2532235C2 (en) Vibration transporting machine
RU2669163C2 (en) Method of excitation of vibrations and device therefor
CN109926312B (en) Eccentric block with movable balancing weight, vibrator and vibrating screen
RU180678U1 (en) Two-mass resonant vibrating screen
RU2617800C1 (en) Method and device for technical condition estimation of the engineering structures
Cieplok Self-synchronization of drive vibrators of an antiresonance vibratory conveyor
Czubak Analysis of the new solution of the vibratory conveyor
RU2604005C1 (en) Vibration grinder
CN202343428U (en) Adaptive adjustable amplitude inertial vibration excitation device
RU238741U1 (en) Adjustable rotary pendulum inertial element
CN109225787B (en) A two-degree-of-freedom resonance device
US2947181A (en) Resonant vibration exciter
RU2691646C1 (en) Method of controlling formation of structure and parameters of vibration field of process machine
US1388097A (en) Apparatus for producing oscillatory movements
HK1221754A1 (en) Method for operating machines having moving parts and arranged jointly on a support
RU2486017C1 (en) Method of exciting resonant mechanical vibrations and device to this end
Panovko et al. Experimental Analysis of Dynamics of a Nonlinear Oscillatory System with Self-Synchronizing Vibration Exciters when Interacting with Bulk Material
RU2716368C1 (en) Method of adjusting vibrations amplitude distribution of vibrating process bench working element and device for implementation thereof
RU2152345C1 (en) Vibrating feeder
RU2434729C1 (en) Device for vibratory processing of metal articles

Legal Events

Date Code Title Description
FA92 Acknowledgement of application withdrawn (lack of supplementary materials submitted)

Effective date: 20170822

HC9A Changing information about inventors
FZ9A Application not withdrawn (correction of the notice of withdrawal)

Effective date: 20180727

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20181015