Розробка математичних моделей та теоретичних принципів конструювання нових некласичних автобалансуючих пристроїв, нечутливих до сил ваги. Експериментальне визначення умов працездатності нових автобалансуючих пристроїв в різних умовах експлуатації ротора.
При низкой оригинальности работы "Забезпечення працездатності нечутливих до сил ваги некласичних автобалансирів", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
Некласичні пристрої мають низку технічних переваг над класичними, зокрема, діють на ротор із силами, які потрібні для зрівноваження дисбалансу, забезпечують спокійний розгін і вибіг ротора, не потребують великої точності виготовлення, не вносять додаткового динамічного дисбалансу в систему і т.д. Але КВ в таких пристроях чутливі до сил ваги, що знижує точність балансування ротора, особливо на швидкостях, що у 1?8 разів перевищують резонансну швидкість. Мета роботи - розробити теоретичні принципи конструювання нових некласичних АБП, нечутливих до сил ваги, теоретично й експериментально дослідити умови працездатності нових АБП. Розробити теоретичні принципи конструювання нових некласичних АБП, нечутливих до сил ваги, виділити ознаки, комбінаціями яких створюються пристрої. Розроблені теоретичні принципи конструювання нових некласичних АБП нечутливими до сил ваги, зокрема вперше усунена чутливість КВ до сил ваги в некласичних АБП, шляхом встановлення другого КВ і накладання на їх рухи кінематичних вязей, виділені ознаки, комбінаціями яких створюються АБП.Основним недоліком некласичних АБП є чутливість до сил ваги, що знижує якість балансування ротора. Досліджена чутливість КВ до сил ваги і тут показано, що ці сили погіршують якість зрівноваження ротора, особливо на зарезонансних швидкостях, які від 1 до 8 разів перевищують резонансну частоту. Відносно осей Kuvw центр мас ротора має координати (ecosg, esing, 0), де e - ексцентриситет, g - кут, що визначає напрямок вектора дисбалансу. , (5) де w0 - резонансна частота - частота власних коливань ротора при нерухомих відносно ротора КВ, відсутності обертання ротора і без врахування сил опору, r1,2 - осьові радіуси інерції КВ, точка над змінною означає похідну по t. Їх запропоновано розрізняти за положеннями КВ відносно ротора: - - основний рух, у якому ротор зрівноважений і центр мас верхнього КВ нижче точки підвісу;У рамках моделі ротора, що розташований вертикально, рухається плоскопаралельно, утримується ізотропними вязкопружними опорами і статично зрівноважується АБП, динаміку системи описує система чотирьох звичайних автономних нелінійних диференціальних рівнянь другого порядку, яка залежить від дванадцяти розмірних або восьми незалежних безрозмірних параметрів. У випадках, коли маса КВ набагато менша маси ротора, та у випадку швидкого обертання ротора, встановлена працездатність АБП на зарезонансних швидкостях обертання ротора. Підтверджена працездатність пристроїв на зарезонансних швидкостях обертання ротора і на цих швидкостях встановлено: зменшення відхилення вала від осі обертання у 6-7 разів; величина залишкового дисбалансу майже лінійно залежить від дисбалансу, що зрівноважується; тривалість перехідних процесів обернено-пропорційна кутовій швидкості обертання ротора; бічний, чи торцевий тиск на ротор сприймається як підвищення жорсткості опор у відповідному напрямку і призводить до збільшення резонансної швидкості. На зарезонансних швидкостях обертання ротора встановлено, що на відміну від АБП-прототипу, якість балансування ротора новим АБП не залежить від кутової швидкості обертання ротора. Для першої моделі нового АБП встановлено, що при малих силах внутрішнього вязкого опору можливий нестаціонарний усталений рух, при якому КВ максимально відхилені, і в русі відносно ротора обертаються в бік, протилежний обертанню ротора, а відносно землі - в бік обертання ротора з кутовою швидкістю, що дорівнює резонансній частоті.
План
Основний зміст роботи
Вывод
1. Вперше запропоновано усувати чутливість КВ до сил ваги в некласичних АБП, в яких КВ повертається навколо поперечних, чи повздовжньої і поперечних осей ротора, шляхом встановлення ще одного КВ і накладання на їх рухи кінематичних вязей. Виділені ознаки, комбінаціями яких створюються АБП, наведені приклади синтезу, досліджені масо-інерціальні характеристики КВ, габаритні розміри, балансувальна ємність та інші технічні характеристики.
2. У рамках моделі ротора, що розташований вертикально, рухається плоскопаралельно, утримується ізотропними вязкопружними опорами і статично зрівноважується АБП, динаміку системи описує система чотирьох звичайних автономних нелінійних диференціальних рівнянь другого порядку, яка залежить від дванадцяти розмірних або восьми незалежних безрозмірних параметрів.
3. У випадку дисбалансів, які може зрівноважити АБП, система має шість істотно відмінних усталених рухів - два основних, у яких ротор зрівноважений і чотири побічних, в яких ротор розбалансований. Побічні рухи діляться на дві групи: у першій - КВ найбільше відхилені у важкий чи легкий бік ротора; у другій - центри мас КВ на поздовжній осі ротора. Побічні рухи першої групи не існують в околі резонансної кутової швидкості обертання ротора. У випадку дисбалансів, які не може зрівноважити пристрій, система має один основний і три побічних усталених рухи. Побічні рухи діляться на дві групи: у першій - КВ найбільше відхилені у важкий бік ротора; у другій - центри мас КВ на поздовжній осі ротора. Умовою працездатності пристрою є стійкість на робочому інтервалі кутових швидкостей обертання ротора принаймні одного основного руху і нестійкість, або не існування побічних.
4. У випадках, коли маса КВ набагато менша маси ротора, та у випадку швидкого обертання ротора, встановлена працездатність АБП на зарезонансних швидкостях обертання ротора. Встановлено, що в інших випадках новий АБП буде працездатним за умови стійкості принаймні одного основного руху (в подальшому немає потреби у дослідженні стійкості побічних рухів).
5. На універсальному стенді експериментально досліджена працездатність двох створених моделей нових АБП, в одній моделі КВ мають однакові маси, а у другій, на відміну від першої, нижній КВ має дещо меншу масу. Підтверджена працездатність пристроїв на зарезонансних швидкостях обертання ротора і на цих швидкостях встановлено: зменшення відхилення вала від осі обертання у 6-7 разів; величина залишкового дисбалансу майже лінійно залежить від дисбалансу, що зрівноважується; тривалість перехідних процесів обернено-пропорційна кутовій швидкості обертання ротора; бічний, чи торцевий тиск на ротор сприймається як підвищення жорсткості опор у відповідному напрямку і призводить до збільшення резонансної швидкості.
6. Порівняна якість зрівноваження ротора новими АБП з АБП-прототипом. На зарезонансних швидкостях обертання ротора встановлено, що на відміну від АБП-прототипу, якість балансування ротора новим АБП не залежить від кутової швидкості обертання ротора.
7. Для першої моделі нового АБП встановлено, що при малих силах внутрішнього вязкого опору можливий нестаціонарний усталений рух, при якому КВ максимально відхилені, і в русі відносно ротора обертаються в бік, протилежний обертанню ротора, а відносно землі - в бік обертання ротора з кутовою швидкістю, що дорівнює резонансній частоті. Вал ротора при цьому здійснює рух, що є сумою прямої прецесії з резонансною частотою і прямої нутації з частотою обертання ротора. Для подолання цього явища запропоновано: збільшити сили вязкого опору; виконувати нижній КВ меншої маси; частково заповнювати порожнину АБП рідкою речовиною. Встановлено, що другий варіант виконання АБП має переваги над першим, зокрема забезпечує спокійний розгін ротора, система не має побічних нестаціонарних усталених рухів.
Друковані праці за темою дисертації
1. Філімоніхін Г.Б., Невдаха Ю.А. Зменшення чутливості автобалансирів до сил ваги шляхом накладання вязей // Збірник наукових праць КДТУ. -2000. Вип. 6, С. 76-77.
2. Филимонихин Г.Б., Невдаха Ю.А. Установившиеся движения ротора, уравновешиваемого связанными корректирующими грузами с неподвижными точками на оси вала ротора // Збірник “Вестник НТУУ “КПИ”, серія “Машиностроение”, 2000. Вип. №39, С.102-110.
3. Филимонихин Г.Б., Невдаха Ю.А. Модель ротора, совершающего плоскопараллельные движения, и двух связанных АТТ // Збірник наукових праць КДТУ. -2001. Вип. 8, С. 194-201.
4. Невдаха Ю.А., Филимонихин Г.Б. Исследование на универсальном стенде динамики автобалансира с двумя связанными корректирующими грузами // Загальнодержавний міжвідомчий н.-т. збірник “Конструювання, виробництво та експлуатація сільськогосподарських машин”. -2001. Вип.№30, С.89-94.
5. Філімоніхін Г.Б., Невдаха Ю.А., Сотніков В.С. Геометричні і масо-інерційні характеристики корегуючих вантажів для некласичних пасивних автобалансирів // Збірник наукових праць КДТУ. -2001. Вип. №10, С. 96-100.
6. Філімоніхін Г.Б., Невдаха Ю.А. Дослідження стійкості усталених рухів ротора, що рухається плоскопаралельно, і автобалансирів, у яких корегуючі вантажі обертаються навколо поздовжньої і поперечної осей ротора // Машинознавство. -2002. №1, С. 12-17.
7. Филимонихин Г.Б., Невдаха Ю.А. Уравновешивание ротора, совершающего плоскопараллельное движение, двумя связанными абсолютно твердыми телами с неподвижными точками на оси вала ротора // Прикладная механика. - 2002. - 38, №3. - С. 135 - 144.
8. Невдаха Ю.А. Стійкість основних рухів ротора, що швидко обертається, і автобалансира з двома звязаними корегуючими вантажами // Збірник наукових праць КДТУ. -2002. Вип. 11, С. 95-102.
9. Невдаха Ю.А. Дослідження стійкості основного і побічних рухів некласичного АБП при великих дисбалансах // Тези доповідей Першої Міжнародної н.-т. конференції “Машинобудування та металообробка - 2003”. - Кіровоград. - 2003. - С. 155.
10. Невдаха Ю.А. Конструкція і працездатність некласичних автобалансирів, нечутливих до сил ваги // Тези доповідей 6-го Міжнародного симпозіуму Українських інженерів-механіків у Львові. - Львів. - 2003. - С. 50.
