Розробка наукових основ синтезу інерційно-жорсткістних параметрів механічних коливальних систем із підвищеною ефективністю функціонування. Формування положень і принципів створення енергоощадних конструкцій вібраційних машин різних типорозмірів.
Аннотация к работе
Одним із проявів енергоощадності у вібромашинах є підвищення їх ефективності функціонування, що може бути реалізовано шляхом зменшення питомих затрат потужності привода на приведення в рух механічної коливальної системи за умови забезпечення необхідних технологічних показників віброобладнання. Сформована проблема, яка і вирішується в даній роботі, узгоджується: з прийнятим Законом України № 2623-ІІІ від 11.07.2001 р., в якому пріоритетним напрямом розвитку науки і техніки декларується забезпечення новітніх ресурсозберігаючих технологій у промисловості; зі стратегічним пріоритетним напрямом інноваційної діяльності в Україні на 2003-2013 рр. “Машинобудування та приладобудування як основа високотехнологічного оновлення всіх галузей виробництва” (Закон України № 433-IV від 16.01.2003 р.); з постановою Кабінету Міністрів України № 516 від 18.04.2006 р. “Державна програма розвитку машинобудування на 2006-2011 рр.”, що спрямована на “забезпечення … сучасною високоефективною продукцією машинобудування вітчизняного виробництва” і в якій передбачаються заходи з “широкого впровадження високих ресурсозберігаючих технологій”, “створення нових зразків … сучасних машин і обладнання”, “модернізації існуючих моделей машинобудівної продукції …, створення нових конкурентоспроможних видів техніки із застосуванням проривних технологій”. Дисертація є узагальненим результатом теоретичних та прикладних розробок за держбюджетними науково-дослідними роботами, що фінансувалися Міністерством освіти і науки України, грантом та госпдоговірними темами, проведеними у Національному університеті “Львівська політехніка”, в яких дисертант виконав наступне: ДБ/Конвеєр (2003-2004 рр.) “Розроблення та дослідження вібраційних транспортних машин з ефективним енергоощадним приводом та забезпеченням віброізоляції” (№ д/р 0103U001359) (проведено аналіз структурних схем механічних коливальних систем вібраційних транспортерів та обґрунтовано переваги тримасових конструкцій); У спільних роботах автору належить: [6, 9, 10, 46] та [5, 47] - відповідно формування основних принципів розрахунку на жорсткість і міцність та методика раціонального підбору параметрів комбінованої пружної системи; [7, 39, 41] - конструктивне розроблення та ідея використання одного стержня як резонансної пружної системи для вібраційних машин із складним рухом робочого органа; [48, 51] - структура та загальна концепція побудови синфазного циркуляційного вібраційного сепаратора; [3, 4, 15, 42, 64] - аналітичні залежності для інерційно-жорсткістних параметрів; [11, 31, 32, 65] - розроблення методу розрахунку параметрів коливальних систем енергоощадних вібраційних машин; [13, 17, 27, 62] - обґрунтування високої ефективності функціонування запропонованих тримасових систем та коефіцієнта додаткового динамічного підсилення коливань; [2, 8, 14, 40, 44, 58, 63] - математичні моделі та кінцеві аналітичні вирази для визначення інерційно-жорсткістних параметрів системи; [12, 16, 18, 24, 25, 43, 45, 55, 56, 59-61, 66] - структурна реалізація та конструктивне розроблення і розрахунок вібраційних машин з синфазним рухом мас.Так, інтеграл потужності, яка витрачається у приводі на збурення коливань в одномасовій МКС, приймаючи, що закони зміни від часу збурювального зусилля віброзбудника , а швидкості руху маси , запишеться як: , де - колова частота вимушених коливань; - амплітуда коливань маси . Розглядаючи випадок при зсуві фаз сила-переміщення , коли в системі максимальний вплив дисипативних сил, спричинених дією вязкості середовища завантаження і розсіюванням енергії в пружних елементах, вводячи параметр - ККД вібраційного приводу та поширюючи отриманий результат на-масову структуру МКС, затрачена максимальна потужність в приводі на приведення в рух коливальної системи вібраційної машини може наближено визначатися за такою залежністю: , (1) де - кількість незалежних мас; - амплітуда коливань маси . Для реалізації наукової ідеї висунута робоча гіпотеза, яка припускає існування підвищених коефіцієнтів динамічності у лінійних тримасових МКС, що повязано з імовірною здатністю міжрезонансної зони накопичувати динамічний потенціал обох резонансів, сформованих власними частотами системи, за умови використання якісно нового перерозподілу інерційно-жорсткістних параметрів системи, синтезованих на основі відомого енергоощадного принципу синфазного руху мас, що перебувають у гармонійному силовому збуренні. Силове збурення системи відбувається за рахунок двох взаємоповязаних синусоїдальних зусиль та , що прикладаються до проміжної та реактивної мас, де - амплітудне значення тягового збурювального зусилля. Деякі аналітичні вирази, отримані із запропонованих формул-шаблонів наведено в таблицях 1 та 2, де , , - жорсткості резонансних пружних систем (елементів) відповідно на згин, кручення та стиск у вертикальному напрямку вздовж осі ; - відповідно довжина та діаметр робочої ділянки центрального циліндричного торсіона; , - модулі пружності матеріалу відповідно І та ІІ роду; - відповідно довжина, ширина і товщ