У статті проаналізовано конструктивні і функціональні особливості тримасового вібротранспортера з напрямленими коливаннями та розглянуто можливі сфери його використання.
Проаналізовано основні навантаження на елементи механічної коливальної системи вібротранспортера та на основі диференціальних рівнянь Лагранжа ІІ-го роду розроблено її математичну модель, яка описує рух системи за прикладання синусоїдальної збурюючої сили між проміжною та реактивною масами системи. Використовуючи загальні методи розв’язування систем лінійних неоднорідних диференціальних рівнянь зі сталими коефіцієнтами, отримано вирази для знаходження амплітуд коливань усіх мас системи в усталених режимах роботи.
Наведено алгоритм розрахунку інерційно-жорсткісних параметрів механічної коливної системи вібротранспортера з напрямленими коливаннями. У відповідності із заданими масами робочого органу і рами транспортера визначено жорсткості відповідних пружних елементів і віброізоляторів, величину реактивної (збурювальної) маси та підібрано характеристики електромагнітного віброзбуджувача.
На основі виведених залежностей амплітуд коливань робочих мас в усталених режимах роботи та з урахуванням розрахованих інерційних, жорсткісних і силових параметрів коливної системи вібротранспортера побудовано відповідні амплітудно-частотні характеристики та часові залежності переміщень коливальних мас. Встановлено, що номінальна амплітуда коливань робочих тіл вібротранспортера в усталеному режимі роботи досягає 3 мм.
За розрахованими параметрами коливної системи та параметрами збурення за допомогою побудованої математичної моделі тримасної коливної системи вібротранспортера було змодельовано її рух. За результатами імітаційного моделювання зроблено висновки про збіжність результатів аналітичних досліджень та віртуального експерименту. Обґрунтовано наявність синфазного руху проміжної і реактивної мас, зумовленого реалізацією ефекту «нульової жорсткості» з метою забезпечення високоефективного резонансного режиму роботи.
З метою оцінювання адекватності запропонованої математичної моделі механічної системи вібротранспортера проаналізовано вплив частоти та амплітуди збурювального зусилля на характеристики руху коливних мас. Зокрема, проаналізовано випадки збільшення і зменшення збурювальної частоти в 2 рази та збільшення амплітуди в 1,5 рази і її зменшення в 2 рази. Обґрунтовано, що зміна амплітуди збурювального зусилля зумовлює пропорційну зміну амплітуди відхилень робочих мас від їх положень рівноваги, тоді як зміна частоти збурення зумовлює суттєве зменшення амплітуди коливань проміжної та активної мас, оскільки має місце «зсув» системи від резонансного режиму роботи.
1. J. P. Den Hartog, Mechanical Vibrations, New York: McGraw Hill, 1956.
2. H. Benaroya, M. Nagurka, and S. Han, Mechanical Vibration. Analysis, Uncertainties, and Control. Boca Raton: CRC Press, 2018.
3. Singiresu S. Rao, Mechanical Vibrations. Harlow, United Kingdom: Pearson, 2017.
4. Bangchun Wen, et al, Vibrating Machinery. Theory, Techniques and Applications. Beijing, China: Science Press, 2012.
5. Повідайло В. О. Вібраційні процеси та обладнання. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2004. – 248 с.
6. Ланець О. С. Високоефективні міжрезонансні вібраційні машини з електромагнітним приводом. Теоретичні основи та практика створення : монографія. – Львів: Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2008. – 324 с.
7. Ланець О. С. Основи розрахунку та конструювання вібраційних машин. Книга 1. Теорія та практика створення вібраційних машин з гармонійним рухом робочого органа: навчальний посібник / О. С. Ланець. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2018. – 612 c.
8. Гурський В. М. Багатокритеріальний аналіз і синтез нелінійних резонансних вібраційних машин: монографія / В. М. Гурський. – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2017. – 308 c.
9. Корендій В. М., Качур О. Ю., Дмитерко П. Р., Новіцький Ю. Я. Моделювання роботи тримасового вібротранспортера з напрямленими коливаннями робочого органа // 14-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : матеріали симпозіуму, Львів, 23–24 травня 2019 р. – Львів : Кінпатрі ЛТД. – C. 136 – 138.
10. M. R. Hatch, Vibration Simulation Using MATLAB and ANSYS. Boca Raton: CRC Press, 2001.
11. P. M. Kurowski, Vibration Analysis with SOLIDWORKS Simulation 2018. Mission, KS, USA: SDC Publications, 2018.