Экспериментальное определение вибрационных характеристик несущей конструкции вибрационной сепарирующей машины с помощью геометрически подобной модели

более простой структурой, геометрическими размерами, но при этом сохранено весовое соотношение ситовых корпусов к раме и соотношение жесткостей элементов, составляющих несущую конструкцию.

Рис.2. Экспериментальная установка

Колебательное движение ситовых корпусов осуществляется от электродвигателя, через клиноременную передачу, эксцентриковый вал и шатуны. Амплитуда колебаний ситовых корпусов составляет 5,2х10-3 м, частота колебаний - 48,1 рад/с.

В зависимости от проводимых опытов конструкция установки позволяет добавлять или изменять положение элементов жесткости, обозначенных пунктирными линиями на рис. 3, изменять нагрузку на горизонтальную балку D, нагрузку на ситовые корпуса.

Рис. 3. Схема рамной конструкции с элементами, обеспечивающими ее жесткость

Для замера виброхарактеристик использовался универсальный измерительный комплекс, который способен принимать сигналы различного уровня от первичных преобразователей разнообразных физических величин с заданной точностью. Универсальный измерительный комплекс включает в себя устройство регистрации данных (ноутбук RoverBook Voyager B415L); усилитель звуковой частоты; акустический излучатель; низкочастотный генератор (диапазон 0...20000Гц); аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) L-CARD E-440 (16 дифференциальных каналов или 32 канала с общей «землей» разрядностью 14 бит; максимальная частота преобразования - 400 кГц); первичный преобразователь - микромашинный вибродатчик ADXL105.

Спектроанализатор данного комплекса позволяет в режиме реального времени на основе реализации алгоритма прямого преобразования Фурье определять частоту и амплитуду гармонических составляющих регистрируемого сигнала. Обработка полученной информации осуществлялась с помощью программы, разработанной на основе "MATHCAD".

Снятие виброхарактеристик проводилось на вертикальной балке С и горизонтальной балке D. Балки разбивались по длине на участки равной величины так, чтобы характеристика балки строилась по пяти точкам. Были также определены виброхарактеристики в точках крепления подвесок. При снятии характеристик ситовых корпусов замеры проводились в точках, расположенных на середине их торцевых поверхностей. При введении дополнительных элементов жесткости, а также их перемещении эксперимент повторялся.

При каждом снятии характеристик определялись так же собственные частоты колебаний в режиме полигармонического возмущения. Собственные частоты определялись на основе спектрального анализа затухающих колебаний несущей конструкции после придания ей начального возмущения в виде кратковременного импульса.

Снятие виброхарактеристик в производственных условиях производилось с помощью прибора ВШВ-003-М2.

На рис. 4 представлен пример графика, полученный при помощи спектроанализатора.

25 20 15 10 5

и! 0

-10 -15 -20 -25

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 1

гг

Рис.4. График зависимости виброускорения и (м/с2) от времени t (с) для верхней горизонтальной балки D

Экспериментальные данные, полученные в ходе экспериментов, после обработки представлены в виде кривых (рис. 5 - 6). Так для определения точек с максимальными значениями виброхарактеристик были произведены замеры на вертикальных стойках А, В, С и горизонтальной балке D (см. рис. 3). Такими точками являются верхние точки вертикальных стоек. Зависимость горизонтального виброперемещения вертикальной стойки С экспериментальной установки от высоты точки замера I при высоте стойки Н представлена на рис. 5 (кривая 2). С увеличением расстояния от основания до точки замера виброперемещения увеличиваются.

L Ж.М

1*0

20

о

1_ \J_ д.

\ ?

20

40

60

1,/Н%

СЕРИЯ «ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ», ВЫПУСК 3

Рис. 5. Зависимость горизонтального виброперемещения (Хй) вертикальной стойки С от высоты точки замера (1/Н): 1- для натурального образца сепарирующей машины ЗВС-20; 2 - для модели сепарирующей машины (рис. 2); 3 - значения, полученные на экспериментальной установке и приведенные по формулам к натуральному образцу; 4 - теоретически полученные значения для экспериментальной установки; Н - высота установки

15

Сравнение теоретических и экспериментальных данных для экспериментальной установки (кривые 2 и 4), а также для натурального образца (кривые 1 и 3), свидетельствует о достоверности теоретических результатов. Расхождение между этими данными находится в пределах 12 %.

Для определения влияния на виброхарактеристики несущей конструкции введения дополнительных элементов жесткости на экспериментальной установке крепились вертикальный, горизонтальный и наклонный элементы жесткости (см. рис. 3).

При введении дополнительного вертикального элемента, положение которого изменялось в зависимости от величины £1, проводились замеры виброперемещений различных точек вертикальных и горизонтальных стоек несущей конструкции экспериментальной установки.

На рис. 6 представлена зависимость максимальных горизонтальных виброперемещений (к) вертикальной стойки С.

Рис. 6. Зависимость максимальных горизонтальных виброперемещений (Х^ вертикальной стойки С несущей конструкции от места установки дополнительного вертикального элемента ((,1/ Ц: 1 - теоретические данные; 2 - экспериментальные данные; /. - максимальное значение величины

Наименьшие значения виброперемещений получены при установке вертикального элемента на расстояние £1, равное 40 % от значения

Полученные с помощью экспериментальной модели вибрационные характеристики сепарирующей машины позволяют моделировать несущую конструкцию для поиска оптимальных решений по ее компоновке экспериментальным путем с целью снижения вибрации, а также проверки достоверности теоретических результатов.

Список литературы

1.Пивень В. В., Уманская О. Л. Применение метода анализа размерности для определения действительных перемещений рамы зерноочистительной машины с помощью механически подобной модели// Вестник Курганского государственного университета,-2005,-№ 2 (02).- С. 19-20.

2. Пивень В. В., Уманская О. П., Голосеев Б.А. Уравнения движения

несущих элементов вибрационных машин с учетом упругих свойств основания//Вестник Курганского государственного университета,-2005,- № 4 (04).- С. 91-92.

E.H. Ревняков

Курганский государственный университет, г. Курган

ДИНАМИКА ГЕНЕРАТОРА КОЛЕБАНИЙ ИМПУЛЬСНОЙ МНОГОПОТОЧНОЙ БЕССТУПЕНЧАТОЙ ПЕРЕДАЧИ СО СВОБОДНОЙ КРИВОШИПНОЙ ГОЛОВКОЙ

В механической импульсной бесступенчатой передаче (МИБП) [1] мощность передается несколькими параллельными потоками, что позволяет значительно уменьшить внутренние динамические нагрузки.

Для преобразования вращательного движения входного вала в колебательные движения ведущих частей механизмов свободного хода (механических выпрямителей), расположенных звездообразно и работающих со сдвигом по фазе, в этой передаче используется эксцентриковый преобразователь. Его основным недостатком является консольное приложение нагрузки в кинематической паре «пазовый диск-коромысло выпрямителя». Если в генераторе механических колебаний МИБП вместо пазового диска применить кривошипную головку и прицепные шатуны по аналогии с авиационными двигателями типа «звезда», коромысла можно выполнить двухопор-ными и избежать консольного приложения нагрузки.

В статье исследована динамика генератора колебаний, в котором кривошипная головка выполнена свободной, а все шатуны - прицепные. Рассмотрен вопрос обеспечения устойчивости свободной кривошипной головки за счет введения дополнительных торсионных валов (торсионов).

На рис.1 приведена расчетная схема генератора колебаний для одного потока мощности. Кинетическая энергия системы

2 2 ^ 3-' 2 j^x 2 .

где J , /3 , J и /5 - моменты инерции входного вала, прицепных шатунов, коромысел и кривошипной головки генератора; фъ j и ф4 j - угловые скорости j-ro

шатуна и коромысла; п -число работающих параллельно со сдвигом по фазе выпрямителей [2].

ОО - стойка; ОА - кривошип входного вала; АВ - кривошипная головка; ВС - прицепной шатун; СО - коромысло выпрямителя Рис. 1. Гзнератор колебаний со свободной кривошипной головкой

16

ВЕСТНИК КГУ, 2007. №4