Вібрації та автоматичне балансування машин з вертикальною віссю обертання і змінним дисбалансом ротора - Автореферат

Тенденція до зниження ваги машин і отримання великих потужностей при малих габаритах за рахунок збільшення частот обертання призводить до зростання неврівноважених сил, появи резонансів у робочій зоні і, як наслідок, до збільшення вібрацій, зниження якості та ресурсу таких машин, незручностей в експлуатації, забруднення шумом навколишнього середовища та до різних професійних захворювань. Досвід використання автобалансуючих пристроїв (АБП) вказує на те, що існуюча теорія автоматичного балансування неточно описує процеси, які відбуваються з робочими тілами під час їхньої роботи, і потребує уточнення. Робота проводилась у відповідності з держбюджетними темами: 17-89 “Комплексное исследование динамики, разработка и проверка мероприятий по снижению вибраций центрифуг, пылесосов и стиральных машин”, 35-90 “Разработка технических решений по снижению вибраций стиральных машин “Волга””, 4Б-91 “Комплексное исследование динамики и разработка мероприятий по снижению вибраций и шума машин и аппаратов бытового назначения и легкой промышленности”, 9Б-95 “Дослідження процесу автоматичного балансування і його використання в машинобудуванні”, 1Н-97 “Розробка методів та засобів автоматичного балансування роторних машин”. Для досягнення поставленої мети необхідно було розвязати наступні задачі: 1) скласти математичні моделі коливань машин з вертикальною віссю обертання ротора та їх дослідження; Практична цінність роботи полягає у тому, що результати теоретичних розробок можуть бути використані для проектування машин з низькою віброактивністю та малою звязністю коливань, при розрахунках параметрів рідинних АБП, а результати експериментальних розробок - для зниження віброактивності машин зі змінним дисбалансом ротора, для вивчення процесів, які відбуваються з робочими тілами в АБП під час роботи ротора на всьому діапазоні частот обертання.В першому розділі проведено аналіз сучасного стану проблеми вимушених коливань роторних машин та зниження їх вібрацій, в тому числі зі змінним дисбалансом ротора, та теорії і практики автоматичного балансування. У другому розділі складено узагальнену математичну модель для машин з вертикальною віссю обертання ротора. Розглянуто загальний випадок, коли система платформа-ротор має шість ступенів вільності і звязність коливань по всіх узагальнених координатах. Для матриці К елементи сумарної жорсткості та крутильної жорсткості перетворяться в нуль тоді, коли координатні площини, що містять в собі головні осі інерції ротора, будуть площинами симетрії підвіски системи платформа-ротор. Для перетворення в нуль елементів матриці інерційних коефіцієнтів М необхідно, щоб головні центральні осі інерції ротора були головними центральними осями всієї системи платформа-ротор.Розроблено математичну модель коливань машин з вертикальною віссю обертання, яка враховує типи підвісних елементів, розташування і величину дисбалансу та звязність коливань по всіх узагальнених координатах. Теоретично отримані та експериментально підтверджені вимоги до конструкцій машин з низькою віброактивністю, які полягають в наступному: суміщення центрів мас частин коливальної системи, що обертаються і тих, що не обертаються; симетричне розташування демпферів та пружних підвісок відносно координатних площин, які містять в собі головні центральні осі інерції; ущільнюючі елементи, які зєднують ротор та корпус, повинні бути безжорсткісними; платформу слід встановлювати на вертикально розташованих підвісах. Виявлено протиріччя між теорією та практикою автоматичного балансування, яке полягає в тім, що всупереч теоретичним положенням, рідинний та сипкий АБП знижує вібрації як на дорезонансній частоті обертання ротора, так і на зарезонансній та самому резонансі. Вперше проведено швидкісну відеозйомку руху робочих тіл в АБП і встановлено, що рідинні та сипкі робочі тіла розташовуються навпроти дисбалансу як на дорезонансних частотах обертання, так і на зарезонансних і на самому резонансних. Введення безжорсткісної діафрагми, малогабаритних підвісних елементів, нового компонування мас та жорсткостей на платформі, комбінованого АБП дозволило знизити вібрації машини не менше, ніж в 2,5 рази та забезпечити її стійкий вихід на робочі частоти обертання.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Розроблено математичну модель коливань машин з вертикальною віссю обертання, яка враховує типи підвісних елементів, розташування і величину дисбалансу та звязність коливань по всіх узагальнених координатах.

Теоретично отримані та експериментально підтверджені вимоги до конструкцій машин з низькою віброактивністю, які полягають в наступному: суміщення центрів мас частин коливальної системи, що обертаються і тих, що не обертаються; симетричне розташування демпферів та пружних підвісок відносно координатних площин, які містять в собі головні центральні осі інерції; ущільнюючі елементи, які зєднують ротор та корпус, повинні бути безжорсткісними; платформу слід встановлювати на вертикально розташованих підвісах.

Виявлено протиріччя між теорією та практикою автоматичного балансування, яке полягає в тім, що всупереч теоретичним положенням, рідинний та сипкий АБП знижує вібрації як на дорезонансній частоті обертання ротора, так і на зарезонансній та самому резонансі.

Вперше проведено швидкісну відеозйомку руху робочих тіл в АБП і встановлено, що рідинні та сипкі робочі тіла розташовуються навпроти дисбалансу як на дорезонансних частотах обертання, так і на зарезонансних і на самому резонансних.

Запропоновано нову математичну модель та теоретичне трактування роботи рідинного АБП, що грунтується на врахуванні гідравлічних властивостей рідини і пояснює висновок 3.

Теоретично та експериментально показано доцільність створення комбінованого багатокамерного балансира.

Результати теоретичних та експериментальних досліджень впроваджені в конструкцію прально-віджимної машини "Волга-11". Введення безжорсткісної діафрагми, малогабаритних підвісних елементів, нового компонування мас та жорсткостей на платформі, комбінованого АБП дозволило знизити вібрації машини не менше, ніж в 2,5 рази та забезпечити її стійкий вихід на робочі частоти обертання.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

Ройзман В. П., Малигін О. В., Чоловський Р. Г. Математична модель рідинного автобалансуючого пристрою // Вісник Технологічного університету Поділля. Сер. 3. Соціально-гуманітарні і природничі науки. - 1997. - №1. - С. 59-63.

Чоловский Р.Г. Метод снижения вибраций машин с изменяющимся дисбалансом ротора // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 1997. - №1. - С. 23-25.

Чоловський Р.Г. Математична модель ротора з кульковим автобалансуючим пристроєм // Вісник Технологічного університету Поділля. - 1998. -№1. - С. 69-72.

Чоловський Р. Г., Нікітін О.О. Установка для дослідження процесу автобалансування прально-віджимних машин // Вісник Технологічного університету Поділля. - Част. 2. - Спец. Випуск. - №4. - 1998. - С. 151-152.

Ройзман В.П., Борко И.В., Малыгин А.В., Чоловский Р.Г. Математическая модель работы жидкостного автобалансира // Сб. тр. 2-й междунар. конф. "Динамика роторных систем". - Каменец-Подольский, 1998. - С. 86-90.

Ройзман В.П., Борко І.В., Малигін О.В., Чоловський Р.Г. Експериментальні дослідження роботи автобалансира // Сб. тр. 2-й междунар. конф. "Динамика роторных систем". - Каменец-Подольский, 1998. - С. 91-95.

Чоловський Р. Г., Нікітін О. О. Методика швидкісної відеозйомки роботи автобалансуючого пристрою // Вісник Технологічного університету Поділля. Сер. 3. Соціально-гуманітарні і природничі науки. - 1997. - №1. - С. 56-58.

Ройзман В. П., Малыгин А. В., Чоловский Р. Г. Математические модели стирально-отжимных машин // Проблеми сучасного машинобудування. - Зб. - Хмельницький: ТУП , 1996. - С. 119-120.

Ройзман В. П., Малыгин А. В., Чоловский Р. Г. Снижение виброактивности стиральной машины "Приморье" Проблеми сучасного машинобудування. - Зб. - Хмельницький: ТУП , 1996. - С. 120-121.

Ройзман В. П., Малигін О. В., Чоловський Р. Г. Дослідження роботи АБП на роторі з горизонтальною віссю обертання // Вісник Технологічного університету Поділля. - Част. 2. - Спец. Випуск. - ?4. - 1998. - С. 143-145.

Silin R., Royzman V., Malygin A., Borko I., Tholovsky R. The research the automatic balancing Process of Rotors with vertical axis of rotation // Tenth world congress on the theory of machine and mechanisms, Oulu, Finland, 1999.

Silin R., Royzman V., Malygin A., Tholovsky R. Method and device for providing the operation of washing machines without increased vibrations // Tenth world congress on the theory of machine and mechanisms, Oulu, Finland, 1999.

Рішення про видачу патенту на винахід, МПК 6 D 06 F 33/02, D 06 F 37/00 Система керування процесом розкладки та віджиму білизни / В.П. Ройзман, О.В. Малигін., Р.Г. Чоловський (Україна). - Реєстр. номер 97084340 / Заявлено 21.08.97.