автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Повышение эффективности вибрационных машин применением роторных инерционных виброприводов

На правах рукописи

Закиров Родион Габитович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ МАШИН ПРИМЕНЕНИЕМ РОТОРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ВИБРОПРИВОДОВ

Специальность 05 02 02 - «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск 2007

003162930

Диссертация выполнена на кафедре «Машиноведение» филиала Южно Уральского государственного университета в г Усть-Катаве.

Научный руководитель -

кандидат технических наук, доцент Сергеев Сергей Васильевич.

Официальные оппоненты:

заслуженный работник высшей школы РФ, доктор технических наук, профессор Пожбелко Владимир Иванович,

доктор технических наук, профессор Евсеенков Сергей Владимирович.

Ведущее предприятие - ФГУП «Производственное объединение

Златоустовский машиностроительный завод».

Защита состоится 14 ноября 2007 г , в 13 часов, на заседании диссертационно го совета Д 212 298 09 при Южно-Уральском государственном университете п адресу: 454080, г Челябинск, пр. им. В И Ленина, 76, зал диссертационного сове та (ауд. 1013, главный корпус)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Южно-Уральского госу дарственного университета

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим на правлять по адресу 454080, г. Челябинск, пр им В И. Ленина, 76 на имя ученог секретаря диссертационного совета

Автореферат разослан 13 октября 2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, л л . доктор технических наук, профессор Е.А Лазарев

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. В настоящее время, практически во всех отраслях промышленности применяют вибрационные машины, оказывающие воздействие на технологическую среду, различную по физико-механическим свойствам, массе и размерам. Использование вибрации позволяет интенсифицировать технологические процессы и повысить их качественные показатели. Важным конструктивным элементом вибрационных машин являются виброприводы, задающие форму траектории, закон изменения скорости и ускорения рабочего органа.

На современном этапе развития виброприводов одной из главных задач их совершенствования является повышение возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа. Существующие конструкции виброприводов не обеспечивают выполнение новых требований по регулированию параметров колебаний, предъявляемых к вибрационным машинам для повышения их производительности и технологичности. Так, например, для дробления материалов используются конусные инерционные дробилки, в которых наиболее рационально организован процесс разрушения Но из-за ограниченных возможностей в регулировании параметров колебаний рабочего органа (дробящего конуса), в них обеспечивается невысокая степень дробления и, поэтому, требуется более многоступенчатый технологический процесс При измельчении промышленных и бытовых отходов актуальной является проблема обеспечения возможности регулирования размеров измельченных продуктов, которая далеко не всегда успешно решается посредством использования вибрационных измельчителей, вследствие сложности регулирования параметров колебаний измельчительного органа При автоматизации сборочных процессов в машиностроении используют вибрационные бункерные питатели. При этом для регулирования параметров колебаний в питателях используют различные виды упругих систем, что значительно усложняет их настройку для деталей различной массы и формы Особенно это проявляется при необходимости синхронизации потоков движения деталей

Таким образом, для повышения эффективности вибрационных машин и получения значительного технико-экономического эффекта возникает необходимость применения в вибрационных машинах новых виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа Этим определяется актуальность темы данного диссертационного исследования.

Данная работа выполнялась в рамках приоритетных направлений научно-исследовательской работы Высшей школы, разработанных Министерством образования и науки РФ по теме «Технологии переработки промышленных и бытовых отходов», а также в соответствии с концепцией и программой правительства Челябинской области «Первоочередные мероприятия по совершенствованию системы сбора, захоронения и обезвреживания твердых бытовых отходов, по дальнейшему развитию системы сбора и переработки вторичных материальных ресурсов». Работа поддержана РФФИ (конкурс «УРАЛ», проект № 07-01-96-052) на 2007-08 годы и всероссийской программой «Старт 07» (проект №7319) в Ураль-

ском регионе, а также является обладателем губернаторских грантов аспирантов Челябинской области в 2002 и 2004 годах.

Цель диссертационной работы: повышение эффективности вибрационных машин путем применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

Объект исследования: оригинальные роторные инерционные виброприводы с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа

Предмет исследования: Колебательные процессы в роторных инерционных виброприводах с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов. В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования, базирующиеся на положениях теоретической механики, технологии машиностроения, теории механических колебаний, сопротивления материалов, математического и компьютерного моделирования. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью полученных теоретических результатов с данными экспериментов и результатами промышленной эксплуатации созданного технологического оборудования На защиту выносятся:

1. Способы регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах.

2 Разработанные зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов системы роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа

3. Результаты теоретического и экспериментального исследования возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах

Научная новизна работы:

1. Предложен новый класс роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа

2 Теоретически установлены и экспериментально подтверждены зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов роторных инерционных виброприводов нового типа, позволяющие проводить оценку параметров колебаний и определять необходимые для их обеспечения конструктивные параметры этих виброприводов.

3. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены условия синхронизации колебаний роторов в роторных инерционных виброприводах нового типа, при которой расширяются возможности регулирования параметров колебаний рабочего органа.

Практическая ценность.

1 Экспериментально подтверждена эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в вибрационных машинах различного назначения с целью повышения производительности и технологичности

2. Разработана инженерная методика и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа

Апробация работы и внедрение результатов. Материалы работы докладывались и обсуждались на IV, V и VI международных научно-технических конференциях «Вибрационные машины и технологии» (Курск, КГТУ, 1999, 2001, 2003), всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, ПГТУ, 2000), межотраслевой научно-практической конференции «Снежинск и наука» (Снежинск, СФТИ, 2000), международном научном симпозиуме «Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия» (Орел, ОрелГТУ, 2000), международной научно-технической конференции «Машиностроение и металлообработка» (Украина, Кировоград, КГТУ, 2003), международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, КГУ, 2006), XII международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, ТПУ, 2006), международном научном симпозиуме «Гидродинамическая теория смазки - 120 лет» (Орел, ОрелГТУ, 2006), на ежегодных научно-технических конференциях филиала ЮУрГУ в г. Златоусте (2001. .2006) и на расширенном заседании кафедры «Основы проектирования машин» ЮУрГУ (2007) По материалам работы получено два патента на способы (№ 2213618 и № 2248944) Результаты работы внедрены на восьми машиностроительных предприятиях с суммарным экономическим эффектом более миллиона руб., а также в учебный процесс.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 13 статей и 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения Содержит 158 страниц машинописного текста, включая 54 рисунка, 12 таблиц, библиографический список из 110 наименований и приложение с актами внедрения

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении изложены актуальность темы диссертации, цель исследования, его научная новизна и практическая ценность, основные положения, выносимые на защиту, объект и предмет исследования

В первой главе обоснована актуальность работы, проведен сравнительный анализ эксплуатационных свойств наиболее распространенных видов виброприводов и определены задачи исследования.

Разработкой виброприводов рабочих органов технологических машин вибрационного действия и теоретических основ их проектирования активно занимались ученые' Артоболевский И И., Бауман В.А., Бидерман В JI, Блехман И.И, Быхов-ский И И., Гончаревич И Ф., Диментберг Ф М., Дубровский А.Ф , Захезин А.М, Кожевников С.Н., Левитский Н.И, Нагаев Р Ф., Пожбелко В.И., Рагульскис К М., Решетов Д.Н, Фролов К.В., Шаповал В.Н., Яцун С.Ф., Bert C.W., Bishop R E.D. и другие Достигнуты значительные научные и практические результаты, направ-

ленные на исследования, испытания и доводку известных конструкций виброприводов.

В настоящее время из-за простоты конструкций, низкой стоимости и возможности достижения весьма высокого отношения амплитуды вынуждающей силы к массе вибропривода (более 1кН/кг) преобладающее распространение получили центробежные дебалансные и планетарные виброприводы. Однако, таким вибро-воприводам присущи и существенные недостатки, а именно, трудность и зависимость регулирования частоты и амплитуды вынуждающей силы.

Учеными С.Г. Лакиревым, Я.М. Хилькевичем и C.B. Сергеевым был предложен принципиально новый способ возбуждения колебаний (а. с. 1664412), реализованный в роторном инерционном виброприводе (рис. 1).

в) г)

Рис. 1. Роторный инерционный вибропривод: а) общий вид (положение при пуске); б) с у/= 180°; в) с у/ Ф 180°; г) динамическая схема

При этом способе, ротор, состоящий из стержня 1 и тарелки 2 на конце, прижимают торцовой поверхностью тарелки к неподвижному контртелу 3 осевой силой Рос > 0 и вращают с постоянной частотой вращения соВр (см. рис. 1 ,а). В результате между ротором и контртелом возникает момент трения Мтр и происходит смещение продольной оси ротора (в плоскости контакта с контртелом) от оси 2

симметрии на величину р с последующим (в установившемся режиме) планетарным обкатыванием тарелки ротора по поверхности сопряженного с ним контртела При этом кинематически неуравновешенный центр тяжести ротора совершает круговые радиальные колебания вокруг оси z и создает вынуждающую центробежную силу F, которая вызывает возбуждение всей колебательной системы Тарелка ротора может иметь плоскую форму, когда угол у/ = 180° (см рис 1,6) и коническую форму с у/ф 180° (см рис 1,в)

Математическую модель динамики роторного инерционного вибропривода, связанного с неподвижным основанием симметричной системой упруго-вязких элементов с жесткостями кх, кг и демпферами Сх, Сг, в установившемся режиме колебаний (см рис 1,г) представляет система дифференциальных уравнений

{{М+ т)х -F cos cot,

[(М + т)у + су у + kYу = F sin со? с условиями периодичности

Г x(t + T)=x(t), \y(t + T) = y(t)

Здесь F - вынуждающая центробежная сила, создаваемая ротором при ^=180° F ~тра>2 = jp + P0C^,

при ц/ ф 180° F = трсо2 = jp + Рос (ctgcp - ,

М— масса рабочего органа вибропривода, т — приведенная к центру тяжести масса ротора, j - изгибная жесткость стержня ротора, р, со — соответственно, амплитуда и частота круговых колебаний центра тяжести ротора в установившемся режиме колебаний, D — диаметр тарелки ротора в зоне сопряжения с контртелом, I -длина ротора, <р = у//2 - угол тарелки ротора, Т- период колебаний

При этом принято допущение, что в установившемся режиме колебаний ротор катится по контртелу без скольжения в точке касания К (мгновенный центр скоростей) по окружности диаметра D-2p (при ц/ = 180°) или D + 2p (при ц/ф 180°)

Периодическое решение системы (1) без учета влияния системы упруго-вязких элементов имеет вид

х = Asmcot, у = A cos cot,

где А = qp- амплитуда вынужденных колебаний рабочего органа, q = ml (M+m) — соотношение масс колебательной системы

Главной отличительной особенностью роторного инерционного вибропривода от существующих центробежных виброприводов является возможность регулирования величиной р смещения (амплитуды колебаний) центра тяжести ротора, которая при пуске системы равна нулю (р = 0, см рис 1,а), а в установившемся режиме колебаний (см рис 1,6, в) определяется по соотношению

2со '

где

+ — (при у/ = \ 80°),

+ (при у/ Ф 180°)

(3)

(4)

и имеет постоянное значение, независящее от параметров упруго-вязких элементов При этом обеспечивается возможность изменения и частоты со колебаний системы по соотношениям (3) и (4) Таким образом, частота и амплитуда колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах определяются частотой и амплитудой колебаний центра тяжести ротора

Широкому внедрению роторных инерционных виброприводов препятствует низкая эффективность регулирования параметров колебаний (частоты, амплитуды и формы траектории движения) рабочего органа, а именно, сложность регулирования траектории движения рабочего органа путем соответствующей настройки параметров кх,кг ,СХ,СГ упруго-вязких элементов и сложность регулирования частоты и амплитуды колебаний рабочего органа в процессе работы В то же время вопросы дальнейшего улучшения эксплуатационных показателей роторных инерционных виброприводов остаются мало изученными

На основе актуальности вопроса и в соответствии с приведенным анализом в данной работе были поставлены следующие задачи

1 Разработать новые способы регулирования параметров колебаний рабочего органа в новом классе роторных инерционных виброприводов, позволяющие повысить эффективность вибрационных машин

2 Установить зависимости параметров (частоты, амплитуды и формы траектории) колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов роторных инерционных виброприводов, позволяющие проводить оценку параметров колебаний и определять необходимые для их обеспечения конструктивные параметры этих виброприводов

3 Экспериментально подтвердить возможности регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах

4 Разработать инженерную методику и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа

5 Экспериментально проверить эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в вибрационных машинах с целью повышения их производительности и технологичности

6 Внедрить результаты работы в производство и учебный процесс

Во второй главе разработаны и теоретически исследованы новые способы регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах Установлены зависимости параметров колебаний (частоты, ам-

плитуды и формы траектории) рабочего органа от кинематических и гес метрических элементов роторных инерционных виброприводов. При этом априорно принимались следующие условия: ^рассматриваемые системы виброприводов выходят на установившийся режим колебаний; 2) установившийся режим колебаний устойчив; 3) амплитуда колебаний роторов р не зависит от упруго-вязких элементов технологической среды. Эти условия позволяют рассматривать колебания роторов в установившемся режиме на уровне кинематики без решения динамических уравнений системы.

Для возможности регулирования формы траектории движения рабочего органа была разработана модель роторного инерционного вибропривода с параллельным расположением роторов, в которой учитываются колебания второго ротора, синхронизирующегося с первым ротором посредством общего контртела (рис. 2). В этом виброприводе роторы, выполненные в форме стержней 1 со сменными тарелками 2, прижимают к общему плоскому контртелу 3 осевой силой Р0с и приводят во вращение с постоянной частотой вращения соВР. Вращение роторов в установившемся режиме сопровождается их планетарными круговыми движениями по торцовой поверхности контртела относительно своих осей симметрии 0\ и 02. При этом центры тяжести тарелок описывают круговые траектории в направлении, противоположном их вращению.

Для установления условий синхронизации колебательных движений центров тяжести роторов, взаимно связанных между собой контртелом, была рассмотрена система (рис. 3), состоящая из свободно несущего твердого тела массы М и двух неуравновешенных роторов массы т, оси симметрий которых 0, и 02 лежат в одной плоскости, проходящей через центр тяжести О0 тела М.

Рис.2. Схема роторного инерционного Рис. 3. Расчетная схема определения

Несомая связь между роторами осуществляется через массу тк контртела, центр тяжести которого располагается в вершине С шарнирно-стержневого ромба

вибропривода с параллельным расположением роторов

условий синхронизации колебаний роторов

О0О¡С02, предполагается, что точки 01 и 02 совпадают с центрами тяжести роторов и удалены от своих осей симметрии на расстояния, равные амплитудам р их собственных круговых траекторий Положение центров тяжести роторов определяется углами поворота ^ и fi2, отсчитываемыми от фиксированного в теле M направления 00U против хода часовой стрелки

Периодическое решение, соответствующее синхронным колебаниям роторов с одинаковой частотой со, имеет вид

cpx=cot + a^, <p2=cot + a2, (5)

где ai и а2 - начальные фазы колебаний центров тяжести роторов в установившемся режиме колебаний

Синхронизации колебательных движений в рассматриваемом случае, согласно уравнению баланса энергии, соответствует минимум потенциальной функции Dn, равной

Dn=Tj- Тп = 0 (6)

Здесь Т] , Тп — кинетические энергии несущего 7} и несомого Тп тел, которые с учетом (5) равны (см рис 3)

TI =—M{Acof =^13»îJo2cy2[l-cos(a2-«j)],

\ г (?)

Тп =—mK(Rœ) = q2mp2œ2^\ — cos{a2 — a,)]

где А - амплитуда колебаний тела M под действием вынуждающих центробежных сил, развиваемых роторами при их круговых колебаниях, R - расстояние О0С от центра тяжести массы m ¡с до центра тяжести тела M, qi = m/M, q2 = mK/m, — соотношения масс колебательной системы

Подставив значения 7} и Тп согласно (7), в выражение (6) для потенциальной функции, получим

Dn = mp2co2{q\ -^2)[l-cosa],

где a = a.i — a2

Из условия минимума функции Dn следует, что возможными являются синфазные (а = ai = 0) и антифазные (а = а2 = щ синхронные колебания роторов Вследствие синхронизации круговых колебаний центров тяжести роторов в колебательной системе создается общая суммарная вынуждающая сила роторов с составляющими Fx, FY, которая через контртело передается на корпус устройства, служащий рабочим органом вибропривода При одностороннем направлении вращения роторов будет синфазный режим колебаний, которому соответствует круговое направление действия суммарной вынуждающей силы (при pi = р2, рис 4,а) При противоположном направлении вращения роторов будет антифазный режим колебаний, которому соответствуют прямолинейное (при pi = р2, рис 4,6) и эллиптическое (при pi Ф р2, рис 4,в) направления действия суммарной вынуждающей силы роторов и траектории движения рабочего органа (несущего тела) При этом амплитудой р и частотой со колебаний центров тяжести обоих роторов управляют по соотношениям (2) и (3)

F-mpt ,2 /

У iJby

P ' t ( %

Щ D Fx \ 0] M

F2=mgui?

Fx = 2mpco2 coscoi; ,Fy = 2 mpoo 2 sin &>f.

a)

F^mpcj2 F2=mpu2

0;

= 2mpco2 sin cot.

\FX = m[px -p2)ca2coswi; [Fj, = + p2)cl>2 sinaii.

в)

Рис. 4. Способы образования различных траекторий движения рабочего органа: а) круговых; б прямолинейных; в) эллиптических

Для расширения возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа была разработана модель роторного инерционного вибропривода с вращающимся контртелом (рис. 5), в котором процесс возбуждения колебаний изменен путем принудительного вращения контртела.

Для возбуждения колебаний в виброприводе с вращающимся контр гелом ротор 1 прижимают в осевом направлении к контртелу 2 с требуемым осевым усилием Р0с и осуществляют независимое вращение ротора и контртела. При этом в установившемся режиме вращение тарелки ротора, сопровождается ее планетарным поступательным круговым движением по поверхности контртела.

Вследствие этого центр тяжести ротора совершает круговые колебания вокруг оси симметрии z и кинематически неуравновешенная масса ротора создает вращающуюся центробежную силу F. Параметры данных колебаний при этом будут зависеть еще от направления и частоты вращения контртела.

Уравнения статического равновесия ротора для вибропривода с вращающимся контртелом имеет вид: при i//= 180°

F -

ос

D_ 21

(8)

F-Руп-

ос2

(9)

F=mgu2'

при у/ Ф 180°

Евс_ + Р

I г г.

tg <Р

где F = трсо2 — вынуждающая центробежная сила; Руп =jp- сила упругости ротора; р и со - соответственно, амплитуда и частота круговых колебаний центра тяжести ротора; ср = yj/2 - угол тарелки ротора; Рос - осевое усилие прижатия рото-

17 Уравнение равенства ско-

I ростей относительно оси сим-

пг метрии г для виброприводов с

ц/ = 180° и с ч/ Ф 180° имеет вид V = VBP±VK, (10) где V = рсо — скорость центра тяжести тарелки ротора; VBP, VK - соответственно, скорости точек К контакта тарелки ротора и контртела:

V -со —■ V =«, ^ у ВР - шВР , * к шк 2 '

teeP, сок - частоты вращения ротора и контртела, соответственно. Здесь знак «минус» — соответствует однонаправленному вращению ротора и контртела.

Совместным решением уравнений статического равновесия (8), (9) и равенства скоростей (10) получены зависимости для амплитуды и частоты круговых колебаний центра тяжести ротора: при ц/ = 180°

°ВР±сок).

Рис. 5. Схемы роторных инерционных виброприводов с вращающимся контртелом в установившемся режиме колебаний: a)ctf= 180°: Qlcw^ 180°

Die

Р = —

ос

р2

гос

2 со

2ml(coBP±coK) ^4т/2(соВР ±сок)'

■ + —;

(П)

при 1j/ф 180°

Dim

Р = —

bp ±сок). 2 со

Р2

гос

Dtgipm(coBP±coK) ]] D2 tg2 <рт2 (соВР +сок)'

- + -■ (12)

Как видно из полученных зависимостей (11) и (12), параметры колебаний рабочего органа в этих виброприводах зависят еще от взаимного направления и соотношения частот вращения ротора и контртела, а в виброприводе с ц/ Ф 180° еще

и от угла <р, что увеличивает число изменяемых параметров и значительно повышает возможности регулирования параметров колебаний рабочего органа

Для расширения возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа также была разработана модель роторного инерционного вибропривода с соосным расположением роторов (рис.6), в котором процесс возбуждекия колебаний изменен путем замены вращаемого контртела на другой ротор.

Как и для виброприводов с вращающимся контртелом, аналогично получены зависимости амплитуды р и частоты со круговых колебаний центров тяжести роторов для виброприводов с соосным расположением роторов с у/ = 180° и ц/ф 180° (см. рис. 6):

„ _ D(coBP! ±

¿■в,-

Рос

р2

'ОС

2ml(coBP] ± саВР2) у 4т I (coBPl ± соВР2У

2 со

где т = т{+ т2\ у = + _/2; I = 1\1г/(Л + ЬУ, знак «минус» - соответствует однонаправленному вращению роторов.

Как видно из полученных зависимостей, роторные ингрциион-ные виброприводы с соосным расположением роторов имеют уже больше возможностей регулирования, чем виброприводы с вращающимся контртелом. При этом угол у/ поверхности сопряжения роторов влияет на распределение нагрузок в системе и не влияет на параметры колебаний роторов, так как внутренние реактивные силы Я, действующие в плоскости колебаний и зависящие от угла <р = у/12 конусов роторов, взаимно уравновешиваются.

В третьей главе приводится описание экспериментальных установок и методики испытаний, приведены результаты исследования разработанных ооторных инерционных виброприводов. Полученные данные показаны в виде графических зависимостей частоты и амплитуды круговых колебаний роторов от геометрических и кинематических параметров вибропршодов.

Для экспериментальной проверки способов регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах использовались оригинальные, специально спроектированные и изготовленные исследовательские

Fo=nhQU2

иг

Рис. 6. Схемы роторных инерционных виброприводов с соосным расположением роторов в установившемся режиме колебаний а) с у/ = 180°; 6)су/ф 180°

установки (рис. 7), позволяющие воссоздавать колебательные процессы, адекватные рассмотренным в теоретических предположениях.

Первоначально исследовался колебательный процесс в роторном инерционном виброприводе с параллельным расположением роторов. Основное внимание на этом этапе экспериментальных исследований уделялось регулированию траектории движения рабочего органа посредством изменения геометрических и кинематических характеристик инерционных элементов. В процессе измерений по аттестованной методике регистрировались осциллограммы перемещений роторов, по которым определялись частота и амплитуда их колебаний. Измерение формы траектории движения рабочего органа проводилось и путем обработки осциллограмм, когда фиксировались взаимные колебания роторов, и посредством механического самописца, который записывал траекторию перемещения контртела.

На следующем этапе проводились исследования колебательных процессов в роторных инерционных виброприводах с соосным расположением роторов и с вращающимся контртелом. Исследовалось влияние на частоту и амплитуду колебаний роторов таких параметров, как осевая сила, частота и направление вращения, жесткость, масса и размеры роторов. Выявлено, что наиболее эффективное регулирование параметров колебаний роторов достигается изменением величины осевой силы прижима роторов и частоты их вращения, а наибольший диапазон воспроизводимых частот достигается в случае применения роторов су/ф 180°.

Расхождение теоретических и экспериментальных показаний не превысило 15 %. Было установлено, что рассматриваемые системы виброприводов выходят на установившийся режим колебаний и что этот режим устойчив. Была подтверждена синхронизация колебаний роторов, получены заданные формы круговой, эллиптической и прямолинейной траекторий движения рабочего органа, достигнут диапазон воспроизводимых частот колебаний от 0 до 1000 с"1. Результаты экспериментальных исследований в виде полученных зависимостей амплитуд ри рг и частот со,, ю2 колебаний роторов виброприводов от изменяемых параметров

б)

Рис. 7. Экспериментальные установки роторных инерционных виброприводов: а) с параллельным расположением роторов; б) с соосным расположением роторов

приведены на рис. 8. В диссертации приведено подробное объяснение установленных закономерностей.

и л л

рад/о мм

рад/с мм

400\ 2 300. 200\ 1 100

-50 -25

и,

ВР1

О 25

рад/с

Рис. 8. Результаты экспериментальных исследований роторных инерционных виброприводов (пример): а) с параллельным расположением рото зов; б) с соосным расположением роторов; рт, сот— теоретические зависимости

О 20 ЬО 60 80

Ывр,рад/с

_и

рад/с

юоо-

По результатам теоретических и экспериментальных исследований разработана инженерная методика и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа. Интерфейсы некоторых программ представлены на рис. 9.

В четвертой главе была экспериментально проверена эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в вибрационных машинах с целью повышения их производительности и технологичности.

Были усовершенствованы конусная инерционная дробилка путем применения роторного вибропривода с параллельным расположением роторов, вибрационный барабанный измельчитель и вибрационный бункерный питатель путем применения в них роторного вибропривода с соосным расположением роторов.

а) б)

Рис. 9. Интерфейсы программного обеспечения: а) ввод исходных данных; б) вывод графических зависимостей

Испытания этих машин на оригинальных установках (рис. 10-12) подтвердили ! эффективность применения разработанных инерционных роторных виброприводов в вибрационных машинах для повышения качественных показателей технологических процессов.

а) б)

Рис. 11. Вибрационный барабанный измельчитель: а) схема; б) общий вид

Рис. 10.

а) б)

Конусная инерционная дробилка: а) схема; б) общий вид

а) б)

Рис. 12. Вибрационный бункерный питатель: а) схема; б) общий 1;ид

При дроблении хрупких материалов с различными механическими свойствами было установлено, что амплитуда колебаний роторов в установившемся режиме колебаний вибропривода не зависит от упруго-вязких элементов технол этической среды, достигнуто увеличение степени дробления с 25 до 35 единиц при повышении производительности процесса на 15 % путем применения различнэй формы вибрационного воздействия и повышенной частоты вынуждающей силы. При измельчении материалов было достигнуто регулирование размеров измельченного продукта стабильного гранулометрического состава путем регулирования амплитуды колебаний измельчительного органа. При этом оказалось возможным получение порошка с размером частиц до 0,04 мм при измельчении реактопластов. В вибрационном бункерном питателе была повышена производительности загрузки деталей различной массы на 12% за счет увеличения скорости их перемещения и обеспечена синхронизация двух потоков движения деталей.

Результаты испытаний вибрационного барабанного измельчителя и вибрационного бункерного питателя, в которых рабочими органами являются роторы, и в которых на параметры колебаний роторов непосредственно влияют параметры технологической среды, могут пригодиться при дальнейшем исследовании динамики колебательных процессов в разработанных вибрационных машинах с роторными инерционными вибровозбудителями.

Предложенные методика и технические решения, позволяющие повысить эффективность вибрационных машин применением роторных инерционных виброприводов успешно внедрены в производство на восьми машиностроительных предприятиях. Суммарный экономический эффект от внедрения составил свыше 1 млн. рублей.

Спроектированные и изготовленные с участием автора экспериментгшьные установки используются как учебно-исследовательские лабораторные установки при подготовке инженеров строительных и машиностроительных специальностей в филиалах ЮУрГУ в г. Златоусте и в г. Усть-Катаве.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны новые способы регулирования параметров колебаний (частоты, амплитуды и формы траектории) в новом классе роторных инерционных виброприводов, позволяющих получать круговые, эллиптические и прямолинейные траектории колебательных движений рабочего органа в диапазоне воспроизводимых частот до 1000 с"1

2. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов роторных инерционных виброприводов, позволяющие проводить оценку параметров колебаний и определять необходимые для их обеспечения конструктивные параметры этих виброприводов

3 Теоретически установлены и экспериментально подтверждены условия синхронизации колебаний роторов в роторных инерционных виброприводах нового типа, при которой появляются возможности регулирования траектории колебательных движений рабочего органа и синхронизации двух колебательных систем

4. Проведенные экспериментальные исследования колебательных процессов в роторных инерционных виброприводах установили. 1) рассматриваемые системы виброприводов выходят на установившийся режим колебаний, 2) установившийся режим колебаний устойчив; 3) амплитуда колебаний роторов в установившемся режиме колебаний вибропривода не зависит от упруго-вязких элементов технологической среды, 4) эффективное регулирование параметров колебаний роторов достигается изменением величины осевой силы прижима роторов, частоты и взаимного направления их вращения, а наибольший диапазон воспроизводимых частот достигается в случае применения роторов с углом iff Ф 180°.

5 Разработана инженерная методика и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа

6. Экспериментально подтверждена эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в конусной инерционной дробилке, вибрационном барабанном измельчителе и вибрационном бункерном питателе с целью повышения их производительности и технологичности В конусной инерционной дробилке достигнуто увеличение степени дробления с 25 до 35 единиц при повышении производительности процесса на 15 %. В вибрационном барабанном измельчителе достигнуто регулирование до 0,04 мм размеров измельченного продукта различной прочности и стабильного гранулометрического состава. В вибрационном бункерном питателе повышена производительность загрузки деталей различной массы на 12% и обеспечена синхронизация двух потоков движения деталей

7. Предложенные методика и технические решения успешно внедрены в производство на восьми машиностроительных предприятиях Суммарный экономический эффект от внедрения составил свыше 1 млн. рублей. Материалы настоящей работы также внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров строительных и машиностроительных специальностей в филиалах ЮУрГУ в г Златоусте и в г. Усть-Катаве.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах

1. Сергеев, СВ. Исследование колебательных процессов в инерционных системах / С В Сергеев, Р.Г. Закиров // Вибрационные машины и технологии, сб. науч. тр IV международной научно-технической конференции "Вибрация-1999". -Курск Изд-во КГТУ, 1999. - С. 219-221.

2 Сергеев, С В. Исследование колебательного процесса инерционного планетарного вибровозбудителя / СВ. Сергеев, Р.Г Закиров // Вестник ПГТУ. Серия "Аэрокосмическая техника и высокие технологии" - 2000. - № 6 - С 48-53

3. Сергеев, C.B. Динамика инерционного вибровозбудителя в упруго-вязкой среде / СВ. Сергеев, Р Г. Закиров // Снежинск и наука сб тез. докл. Межотраслевой научно-практической конференции. - Снежинск Челябинской обл.: Изд-во СФТИ, 2000 - С 110-111

4 Сергеев, С В Колебательная система с антифазным вибровозбудителем роторного типа для создания эллиптических колебаний / СВ. Сергеев, Р.Г Закиров // Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия, материалы международного научного симпозиума. - Орел- Изд-во ОрелГТУ, 2000 - С. 203-207

5 Сергеев, С В. Механическая система управления синхронных колебаний / С В Сергеев, Р.Г. Закиров // Вибрационные машины и технологии сб науч тр V международной научно-технической конференции "Вибрация-2001" - Курск Изд-во КГТУ, 2001 - С. 374-377

6 Сергеев, С В Исследование синхронных колебаний в инерционных системах /СВ. Сергеев, Р.Г. Закиров // Совершенствование наукоемких технологий и конструкций сб. науч тр -Челябинск: Изд-воЮУрГУ, 2001.-С. 23-27

7 Пат. 2213618 Российская Федерация, МПК7В 02 С 19/00 Способ и устройство измельчения материалов / C.B. Сергеев, Р.Г Закиров - № 2002102797/03; за-явл. 05 06 2003, опубл. 10 10 2003. -Бюл № 28.

8 Сергеев, C.B. Автоматизированный расчет геометрических параметров и режимов настройки синхронных инерционных систем / С.В Сергеев, Р Г. Закиров // Вибрационные машины и технологии- сб науч тр VI международной научно-технической конференции "Вибрация-2003". - Курск- Изд-во КГТУ, 2003 - С. 288-289

9. Лакирев, С.Г. Исследование и совершенствование технологии изготовления изделий из бетонной смеси / С.Г. Лакирев, C.B. Сергеев, Р.Г. Закиров, Б.А. Решетников, Е.Н. Гордеев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия "Строительство и архитектура". - 2003. - Вып. 2. -№7(23).-С. 32-34.

10. Сергеев, С В Автоматизация расчета геометрических параметров и режимов настройки синхронных инерционных систем / С В Сергеев, Р Г Закиров // Машиностроение и металлообработка: сб науч тр - Кировоград Изд-во КГТУ, 2003.-С. 206-207

И Пат. 2248944 Российская Федерация, МПК7 С 03 В 33/04, С 03 В 33/023. Способ и устройство для резки стекла / С.В Сергеев, Р Г Закиров -№2003118609/03; заявл 20 06 2003, опубл 27 03 2005. - Бюл № 9.

12. Сергеев, С В. Исследование процессов синхронизации колебаний в ине ционных системах / С В Сергеев, Р.Г Закиров, Б.А. Лопатин // Вестник Курга ского университета Сер. "Технические науки" - 2005. - Вып 2- С. 73-76

13 Сергеев, С В Совершенствование технологии и оборудования для вибр ционного дробления хрупких материалов / С В Сергеев, Р.Г Закиров // Вестни Курганского университета Сер. "Технические науки". - 2006. - Вып 2 — Ч 1 — 108-109.

14. Сергеев, C.B. Исследование процесса износа и динамических нагрузок опорных узлах роторных инерционных вибровозбудителей / С В Сергеев, Р Г. 3î киров // Гидродинамическая теория смазки - 120 лет тр Международного нау1 ного симпозиума В 2-х томах. Т.2. - M • Машиностроение - 1, Орел: Изд-в ОрелГТУ, 2006. - С. 125-134.

15. Сергеев, С В Повышение качества и эффективности вибрационного и мельчения материалов / СВ. Сергеев, Р.Г. Закиров // Современные техника и тех нологии: тр XII международной научно-практической конференции студентов молодых ученых В 2-х томах Т. 1 - Томск: Изд-во ПТУ, 2006. - С. 171-173

Закиров Родион Габитович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРАЦИОННЫХ МАШИН ПРИМЕНЕНИЕМ РОТОРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ВИБРОПРИВОДОВ

Специальность 05 02 02 - «Машиноведение, системы приводов и детали машин»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Техн. редактор А В Миних Издательство Южно-Уральского государственного университета

Подписано в печать 10 10 2007 Формат 60х84 1/16 Печать офсетная _Уел печ л 1,16 Уч -изд. л 1. Тираж 100 экз. Заказ 367_

Отпечатано в типографии Издательства ЮУрГУ. 454080, г Челябинск, пр им В.И. Ленина, 76

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. АКТУАЛЬНОСТЬ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Актуальность проблемы повышения эффективности вибрационных машин.

1.2. Сравнительный анализ эксплуатационных свойств существующих виброприводов.

1.3. Цели и задачи исследования.

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА НОВЫХ СПОСОБОВ ВОЗБУЖДЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В РОТОРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ВИБРОПРИВОДАХ.

2.1. Разработка роторного инерционного вибропривода с параллельным расположением роторов.

2.1.1. Описание способа возбуждения колебаний.

2.1.2. Определение условий устойчивости синхронных колебаний.

2.1.3. Теоретические исследования колебательных процессов.

2.2. Разработка роторного инерционного вибропривода с вращающимся контртелом.

2.2.1. Описание способа возбуждения колебаний.

2.2.2. Теоретические исследования колебательных процессов.

2.3. Разработка роторного инерционного вибропривода с соосным расположением роторов.

2.3.1. Описание способа возбуждения колебаний.

2.3.3. Теоретические исследования колебательных процессов.

Выводы.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КОЛЕБАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В РОТОРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ВИБРОПРИВОДАХ.

3.1. Цель экспериментальных исследований и методика проведения испытаний.

3.2. Исследование колебательного процесса в виброприводе с параллельным расположением роторов.

3.2.1. Описание исследовательской установки.

3.2.2. Экспериментальные исследования колебательного процесса.

3.3. Исследование колебательного процесса в виброприводе с вращающимся контртелом.

3.3.1. Описание исследовательской установки.

3.3.2. Экспериментальные исследования колебательного процесса.

3.4. Исследование колебательного процесса в виброприводе с соосным расположением роторов.

3.4.1. Описание исследовательской установки.

3.4.2. Экспериментальные исследования колебательного процесса.

Выводы.

ГЛАВА 4. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ РОТОРНЫХ ИНЕРЦИОННЫХ ВИБРОПРИВОДОВ В ВИБРАЦИОННЫХ МАШИНАХ.

4.1. Возможные направления применения роторных инерционных виброприводов.

4.2. Экспериментальная проверка эффективности применения роторных инерционных виброприводов в вибрационных машинах.

4.2.1. Применение роторного инерционного вибропривода в конусной инерционной дробилке.

4.2.2. Применение роторного инерционного вибропривода в барабанном измельчителе.

4.2.3. Применение роторного инерционного вибропривода в вибрационном бункерном питателе.

4.3. Внедрение результатов исследований.

Основные результаты работы.

Библиографический Приложения

Актуальность темы.

В настоящее время, практически во всех отраслях промышленности применяют вибрационные машины, оказывающие воздействие на технологическую среду, различную по физико-механическим свойствам, массе и размерам. Использование вибрации позволяет интенсифицировать технологические процессы и повысить их качественные показатели. Важным конструктивным элементом вибрационных машин являются виброприводы, задающие форму траектории, закон изменения скорости и ускорения рабочего органа.

На современном этапе развития виброприводов одной из главных задач их совершенствования является повышение возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа. Существующие конструкции- виброприводов не обеспечивают выполнение новых требований по регулированию параметров колебаний, предъявляемых к вибрационным машинам для повышения их производительности и технологичности. Так, например, для дробления материалов используются конусные инерционные дробилки, в которых наиболее рационально организован процесс разрушения. Но из-за ограниченных возможностей в регулировании параметров колебаний рабочего органа (дробящего конуса), в них обеспечивается невысокая степень дробления и, поэтому, требуется более многоступенчатый технологический процесс. При измельчении промышленных и бытовых отходов актуальной является проблема обеспечения возможности регулирования размеров измельченных продуктов, которая далеко не всегда успешно решается посредством использования вибрационных измельчителей, вследствие сложности регулирования параметров колебаний измельчи-тельного органа. При автоматизации сборочных процессов в машиностроении используют вибрационные бункерные питатели. При этом для регулирования параметров колебаний в питателях используют различные виды упругих систем, что значительно усложняет их настройку для деталей различной массы и формы. Особенно это проявляется при необходимости синхронизации потоков движения деталей.

Таким образом, для повышения эффективности вибрационных машин и получения значительного технико-экономического эффекта возникает необходимость применения в вибрационных машинах новых виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа. Этим определяется актуальность темы данного диссертационного исследования.

Данная диссертационная работа выполнялась в рамках приоритетных направлений научно-исследовательской работы Высшей школы, разработанных Министерством образования и науки РФ по теме «Технологии переработки промышленных и бытовых отходов», а также в соответствии с концепцией и программой правительства Челябинской области «Первоочередные мероприятия по совершенствованию системы сбора, захоронения и обезвреживания твердых бытовых отходов, по дальнейшему развитию системы сбора и переработки вторичных материальных ресурсов». Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (конкурс «УРАЛ», проект № 07-01-96052) на 2007-08 годы и всероссийской программой «Старт 07» (проект №7319) в Уральском регионе, а также является обладателем губернаторских грантов аспирантов Челябинской области в 2002 и 2004 годах.

Цель диссертационной работы. Целью настоящей работы является повышение эффективности вибрационных машин путем применения роторных' инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

Объект исследования. Объектом исследования являются оригинальные роторные инерционные виброприводы с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

Предмет исследования. Колебательные процессы в роторных инерционных виброприводах с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

Методы исследования, достоверность и обоснованность результатов.

В работе использованы эмпирические и теоретические методы исследования, базирующиеся на положениях теоретической механики, технологии машиностроения, теории механических колебаний, сопротивления материалов, математического и компьютерного моделирования. Достоверность полученных результатов подтверждается сходимостью полученных теоретических результатов с данными экспериментов и результатами промышленной эксплуатации созданного технологического оборудования.

Научные положения, выносимые на защиту.

На защиту выносятся:

1. Способы регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах.

2. Разработанные зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов системы роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

3. Результаты теоретического и экспериментального исследования возможностей регулирования параметров колебаний рабочего органа в роторных инерционных виброприводах. ^

Научная новизна работы.

1. Предложен новый класс роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа.

2. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов роторных инерционных виброприводов нового типа, позволяющие проводить оценку параметров колебаний и определять необходимые для их обеспечения конструктивные параметры этих виброприводов.

3. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены условия синхронизации колебаний роторов в роторных инерционных виброприводах нового типа, при которой расширяются возможности регулирования параметров колебаний рабочего органа.

Практическая ценность.

1. Экспериментально подтверждена эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в вибрационных машинах различного назначения с целью повышения производительности и технологичности.

2. Разработана инженерная методика и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа.

Область применения результатов. Областью применения результатов являются вибрационные машины и устройства независимо от их отраслевой принадлежности.

Апробация работы и внедрение результатов. Материалы работы докладывались и обсуждались на IV, V и VI международных научно-технических конференциях «Вибрационные машины и технологии» (Курск, КГТУ, 1999, 2001, 2003), всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника и высокие технологии» (Пермь, ПГТУ, 2000), межотраслевой научно-практической конференции «Снежинск и наука» (Снежинск, СФТИ, 2000), международном научном симпозиуме «Механизмы и машины ударного, периодического и вибрационного действия» (Орел, ОрелГТУ, 2000), международной научно-технической конференции «Машиностроение и металлообработка» (Украина, Кировоград, КГТУ, 2003), международной научно-технической конференции «Повышение качества продукции и эффективности производства» (Курган, КГУ, 2006), XII международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современные техника и технологии» (Томск, ТПУ, 2006), международном научном симпозиуме «Гидродинамическая теория смазки - 120 лет» (Орел, ОрелГТУ, 2006), на ежегодных научно-технических конференциях филиала ЮУрГУ в г. Златоусте (2001.2006) и на расширенном заседании кафедры «Основы проектирования машин» ЮУрГУ (2007). По материалам работы получено два патента на способы (№ 2213618 и № 2248944). Результаты работы внедрены на семи машиностроительных предприятиях с суммарным экономическим эффектом более миллиона руб., а также в учебный процесс.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, в том числе 13 статей и 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения. Содержит 158 страницы машинописного текста, включая 54 рисунка, 12 таблиц, библиографический список из 110 наименований и приложение с актами внедрения.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработаны новые способы регулирования параметров колебаний (частоты, амплитуды и формы траектории) в новом классе роторных инерционных виброприводов, позволяющих получать круговые, эллиптические и прямолинейные траектории колебательных движений рабочего органа в диапазоне воспроизводимых частот до 1000 с"1.

2. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены зависимости параметров колебаний рабочего органа от кинематических и геометрических элементов роторных инерционных виброприводов, позволяющие проводить оценку параметров колебаний и определять необходимые для их обеспечения конструктивные параметры этих виброприводов.

3. Теоретически установлены и экспериментально подтверждены условия синхронизации колебаний роторов в роторных инерционных виброприводах нового типа, при которой появляются возможности регулирования траектории колебательных движений рабочего органа и синхронизации двух колебательных систем.

4. Проведенные экспериментальные исследования колебательных процессов в роторных инерционных виброприводах установили: 1) рассматриваемые системы виброприводов выходят на установившийся режим колебаний; 2) установившийся режим колебаний устойчив; 3) амплитуда колебаний роторов в установившемся режиме колебаний вибропривода не зависит от упруго-вязких элементов технологической среды; 4) эффективное регулирование параметров колебаний роторов достигается изменением величины осевой силы прижима роторов, частоты и взаимного направления их вращения, а наибольший диапазон воспроизводимых частот достигается в случае применения роторов с углом у/Ф 180°.

5. Разработана инженерная методика и программное обеспечение для расчета кинематических и геометрических параметров виброприводов, необходимых для обеспечения требуемых параметров колебаний рабочего органа.

6. Экспериментально подтверждена эффективность применения роторных инерционных виброприводов с регулируемыми параметрами колебаний рабочего органа в конусной инерционной дробилке, вибрационном барабанном измельчителе и вибрационном бункерном питателе с целью повышения их производительности и технологичности. В конусной инерционной дробилке достигнуто увеличение степени дробления с 25 до 35 единиц при повышении производительности процесса на 15 %. В вибрационном барабанном измельчителе достигнуто регулирование до 0,04 мм размеров измельченного продукта различной прочности и стабильного гранулометрического состава. В вибрационном бункерном питателе повышена производительность загрузки деталей различной массы на 12% и обеспечена синхронизация двух потоков движения деталей.

7. Предложенные методика и технические решения успешно внедрены в производство на восьми машиностроительных предприятиях. Суммарный экономический эффект от внедрения составил свыше 1 млн. рублей. Материалы настоящей работы также внедрены в учебный процесс при подготовке инженеров строительных и машиностроительных специальностей в филиалах ЮУрГУ в г. Златоусте и в г. Усть-Катаве.

1. Аугустайтис, В.-К.В. Автоматизированный расчет колебаний машин / В.-К.В. Аугустайтис, Г.-П.К. Мозура, К.Ф. Сливинскас. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-е, 1988. - (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 13).-102 с.

2. Алфутов, Н.А. Основы расчёта на устойчивость упругих систем / Н.А. Ал-футов. -М.: Машиностроение, 1978. 312с.

3. Артоболевский, И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. -М.: Машиностроение, 1975.

4. Бабичев, А.П. Вибрационная обработка деталей / А.П. Бабичев. М.: Машиностроение, 1974. -134 с.

5. Бараускас, Р.А. Расчет и проектирование вибродвигателей. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1984 - (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 2). - 101 с.

6. Бауман, В. А., Быховский, И. И.Вибрационные машины и процессы в строительстве. М.: Высш. школа, 1977. - 255 с.

7. Бидерман, В.Л. Теория механических колебаний / В.Л. Бидерман. М.: Высш. школа, 1980.-408 с.

8. Блехман, И.И. Синхронизация в природе и технике / И.И. Блехман. М.: Наука, 1985. - 124 с.

9. Ю.Блехман, И.И. Синхронизация динамических систем / И.И. Блехман. М.: Наука, 1971.-894 с.

10. Блехман, И.И. Что может вибрация?: О "вибрационой механике" и вибрационной технике / И.И. Блехман. М.: Наука, 1988. - (Проблемы науки и технического прогресса). -207 е.: ил.

11. Блехман, И.И. Что такое вибрация?: О «В вибрационной механике» и вибрационной технике / И.И. Блехман. М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит., 1988. -208 с.

12. Блехман, И.И. Вибрационная механика / И.И. Блехман. М.: Наука. Изд. фирма "Физ.-мат. лит.", 1994.-394 с.

13. Блехман, И.И. Вибрационное перемещение / И.И. Блехман, Г.Ю. Джанелидзе. М.: Наука, 1964. - 410 с.

14. Быховский, И.И. Основы теории вибрационной техники / И. И. Быховский. -М.: Машиностроение, 1969. 363 с.

15. Вайнкоф, Я.Ф. Вибрационная техника на вспомогательных транспортных операциях /Я.Ф. Вайнкоф, А.К. Квитко. -М.: Машиностроение, 1964. -164 с.

16. Василенко Н.В. Теория колебаний / Н.В. Василенко. Киев: Вища школа, 1992. - 430 с.

17. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т.1: Колебания линейных систем / И.И. Артоболевский, А.Н. Боголюбов, В.В. Болотин и др.; под ред. В.В. Болотина. М.: Машиностроение, 1978. - 352 с.

18. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т.2: Колебания нелинейных механических систем / И.И. Блехман, Н.В. Бутенин, Р.Ф. Ганиев и др.; под ред. И.И. Блехмана. М.: Машиностроение, 1979. - 351 с.

19. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т.З: Колебания машин, конструкций и их элементов / Э.Л. Айрапетов, И.А. Биргер, B.JI. Вейц и др.; под ред. Ф.М. Димнтберга, К.С. Колесникова. М.: Машиностроение, 1980. - 544 с.

20. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т.4: Вибрационные процессы и машины / Г.Г. Азбель, И.И. Блехман, И.И. Быховский и др.; под ред. Э.Э. Лавен-дела. -М.: Машиностроение, 1981. 509 с.

21. Вибрации в технике: справочник в 6 т. Т.5: Измерения и испытания / В.В. Алесенко, А.С. Больших, М.Д. Генкин и др.; под ред. М.Д. Генкина. М.: Машиностроение, 1981.-496 с.

22. Вибрационные и волновые транспортно-технологические машины: сб. науч. тр. / АН УССР, Ин-т геотехн. механики; редкол.: В. Н. Потураев (отв. ред.) и др. -Киев: Наук, думка, 1991. 111 с.

23. Вибрационные машины в строительстве и производстве строительных материалов: справочник / И.И. Быховский, Б.Г. Гольдштейн, Л.П. Петрунькин и др.; Под ред. В.А. Бауман и др. М.: Машиностроение, 1970. - 548 с.

24. Воронков, И.М. Курс теоретической механики / И.М. Воронков. М.: Госуд. изд. физ.-мех. лит., 1962. - 596с.

25. Выгодский, М.А. Справочник по высшей математике / М.А. Выгодский. -М.: Наука, 1975.-872 с.

26. Гончаревич, И.Ф. Динамика горных машин с упругими связями / И.Ф. Гон-чаревич, А.В.Докунин. М.: Наука, 1975. - 212 с.

27. Гончаревич, И.Ф. Теория вибрационной техники и технологии / И.Ф. Гон-чаревич, К.В. Фролов. -М.: Наука, 1981.-319 с.

28. Горные и строительные вибрационные машины и процессы: сб. науч. тр. / АН СССР, Сиб. отд-е, Ин-т горного дела; ред. А. Я. Тшиков; Ин-т горного дела. -Новосибирск: ИГД, 1988. 120 с.

29. Горожанкин, А.В. К вопросу о стабилизации амплитуды рабочего органа вибромашины / А.В. Горожанкин, А.И. Кищенко // Инерционно-импульсные механизмы, приводы и устройства. Челябинск: ЧПИ, 1974. - С. 36-38. - (Те-мат. сб. науч. тр. / ЧПИ; N 134).

30. ГОСТ 24346-80. Вибрация. Термины и определения. Введ. 1981-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1980. - 31 с.

31. Диментберг, Ф.М. Изгибные колебания вращающихся валов / Ф.М. Димент-берг. -М.: АН СССР, 1959. 160 с.

32. Диментберг, Ф.М., Вибрация в технике и человек / Ф.М. Диментберг, К.В. Фролов. М.: Знание, 1987. - 160 с.

33. Добрынин, С.А. Методы автоматизированного исследования вибрации машин / С.А. Добрынин. М.: Машиностроение, 1987. - 224 с.

34. Дубровский, А.Ф. К анализу нелинейных колебаний бесступенчатого вибропривода с нефрикционной передачей непрерывного действия /А. Ф. Дубровский / /Охрана труда в промышленности. Челябинск: ЧПИ, 1989. - С. 58-64.

35. Евсеенков, С.В. Определение конструктивных и технологических параметров вибрационного смесителя /С.В. Евсеенков, В.В. Караблин Челябинск: ЧИПС, 2004.

36. Иориш, Ю.И. Виброметрия / Ю.И. Иориш. 2-е изд. - М.: Машгиз, 1963. -760 с.41 .Иосилевич, Г.Б. Детали машин / Г.Б. Иосилевич . М.: Машиностроение, 1988.-368 с.

37. Исследование, конструкции и расчет вибрационных машин: Межвуз. сб. / Под ред. Варсанофьева В. Д.; Всесоюз. заоч. машиностроит. ин-т. -М.: ВЗМИ, 1983. -99 с.

38. Исследование рабочих процессов и динамики вибрационных машин с регулируемыми параметрами: Межвуз. сб. науч. тр. / Яросл. политехи, ин-т; Ред-кол.: Б.И. Зыков (отв. ред.) и др. Ярославль: ЯПИ, 1984. - 98 с.

39. Карамышкин, В. В. Динамическое гашение колебаний / Под ред. К. М. Рагу льскиса.-Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988 (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 12). - 105 с.

40. Карачаров, К.А. Введение в техническую теорию устойчивости движения / К.А. Карачаров, А.Г. Пилютик. М.: Ф.М. 1962. - 243 с.

41. Кельзон, А.С. Управление колебаниями роторов / Под ред. К. М. Рагульски-са. -СПб.: Политехника, 1992. (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 18). -119 е.: ил.

42. Кипарисов, С.С. Порошковая металлургия / С.С. Кипарисов, Г.А. Либенсон. -М.: Металлургия, 1991. 432 с.

43. Кожевников, С.Н. Механизмы / С.Н. Кожевников. М.: Машиностроение, 1976.-784 с.

44. Крюков, Б.И. Вынужденные колебания существенно нелинейных систем / Б.И. Крюков. М.: Машиностроение, 1984. - 216 с.

45. Кумабэ, Д. Вибрационное резание / Д, Кумабэ; пер. с яп. С.Л. Масленникова; под ред. И.И. Портнова, В.В.Белова. М.: Машиностроение, 1985. - 424 с.

46. Лакирев, С.Г. Вибрационная механика процессов сверления бурения и новые динамические эффекты / С.Г. Лакирев, Я.М. Хилькевич, С.В. Сергеев; Че-ляб. гос. техн. ун-т. - Челябинск, 1993. - 286 с. - Рус. - Деп. в ВИНИТИ 02.06.93, N 1470-B93.

47. Левитский, Н.И. Колебания в механизмах / Н.И. Левитский. М.: Наука, 1988.-336 с.

48. Лойцянский, Л.Г., Лурье А.И. Курс теоретической механики: в 3 т. / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье. -М.: Наука, 1982. -Т.1.-352 с.

49. Максимов, В.П. Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах / В.П. Максимов, И.В. Егоров, В.А. Карасев. М.: Машиностроение, 1987.-208 с.

50. Максимов, С.И. Анализ влияния параметров вибропривода на динамику процесса регулирования / С.И. Максимов. // Машиноведение. Челябинск: ЧПИ, 1979. - С. 20-24. - (Темат. сб. науч. тр. / ЧПИ; N 235).

51. Меркин, Д.Р. Введение в теорию устойчивости движения / Д.Р. Меркин. -М.: Наука, 1987.-304 с.

52. Мигулин В. В. Основы теории колебаний / В. В. Мигулин. М.: Наука, 1978.-392 с.

53. Механика и расчет машин вибрационного типа: Материалы совещания / Отв. ред. акад. И.И. Артоболевский; АН СССР. Ин-т машиноведения. М.: Изд-во Акад. наук СССР,1957. - 91 с.

54. Нагаев, Р.Ф. Самосинхронизация инерционных вибровозбудителей / Р. Ф. Нагаев, В. В. Гузев; Под ред. К. М. Рагульскиса. JL: Машиностроение. Jle-нингр. отд-ние, 1990. -(Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 16).-178 с.

55. Пат. 2213618 Российская Федерация, МПК7В 02 С 19/00. Способ и устройство измельчения материалов / С.В. Сергеев, Р.Г. Закиров № 2002102797/03; заявл. 05.06.2003; опубл. 10.10.2003. -Бюл. № 28.

56. Пат. 2248944 Российская Федерация, МПК7 С 03 В 33/04, С 03 В 33/023. Способ и устройство для резки стекла / С.В. Сергеев, Р.Г. Закиров -№2003118609/03; заявл. 20.06.2003; опубл. 27.03.2005. Бюл. № 9.

57. Пат. 2258558 Российская Федерация, ПМК7 В 01 F7/30, А 21 С 1/02. Планетарный смеситель вязких материалов / Пожбелко В.И., Ковнацкий А.В.; заявитель и патентообладатель Южно-Уральский гос. ун-т. Заявлено 28.06.04; опубл. 20.08.05. - Бюл. № 23.

58. А.с. 1664412 СССР, МКИ3 В 06 В 1/15. Способ возбуждения круговых колебаний и устройство для его осуществления / С.Г. Лакирев, Я.М.Хилькевич, С.В.Сергеев. № 4414912/24-28; заявл. 24.04.88; опубл. 23.07.91, Бюл. № 27. -Юс.

59. Подураев, В.Н. Обработка резанием с вибрациями / В.Н. Подураев. М.: Машиностроение, 1970. - 352 с.

60. Подураев, В.Н. и др. Динамика и прочность вибрационных транспортно-технологических машин / Под ред. К. М. Рагульскиса. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1989. - (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 15).-113 с.

61. Прочность, устойчивость, колебания: справочник в 3 т. Т.З / В.В. Болотин, А.С. Вольмир, М.Ф. Диментберг и др.; под ред. И.А. Биргера, Я.С. Пановко. -М.: Машиностроение, 1968. 568 с.

62. Проблемы совершенствования вибрационных и ударных машин: Сб. ст./ Под ред. В.Н. Вязовкина; ВНИИ строит, и дорож. машиностроения ( ВНИИстрой-дормаш). М.: ВНИИстройдормаш,1982. - 99 с.

63. Рагульскис, К.М., Юркаускас, А.Ю. Вибрация подшипников. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1985. - (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 4). - 119 с.

64. Рагульскис, Л.К., Рагульскис, К.М. Колебательные системы с динамически направленным вибровозбудителем. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1987. - (Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 11). -130 с.

65. Разработка новых вибрационных механизмов, приводов машин и устройств / Г. Г. Васин, Е.И. Кромский, П.Г. Виницкий, В.И. Пожбелко.// Вибротехника: Науч. тр. вузов Лит. ССР. Вильнюс: Минтис, 1973. -Вып. 3 (16). - С. 175-178.

66. Решетов, Д.Н. Детали машин / Д.Н. Решетов. М.: Машиностроение, 1989. -496 с.

67. Сергеев, С.В. Некоторые возможные направления реализации нового способа возбуждения вибрации / С. В. Сергеев, В. В. Сергеев, Е. М. Гордеев // Проблемы проектирования неоднородных конструкций: тр. 16-й Рос. шк. Миасс, 1997.-С. 247-250.

68. Сергеев, С.В. Вибровозбудитель фрикционного типа / С.В. Сергеев, Н.В. Журавлев // Тематический сб. науч. тр. Челябинск: ЮУрГУ, 1998. - С. 124— 127.

69. Сергеев, С.В. Исследование синхронных колебаний в инерционных системах / С.В. Сергеев, Р.Г. Закиров // Совершенствование наукоёмких технологий и конструкций: сб. науч. тр. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. - С. 23-27.

70. Сергеев, С.В. Новый способ возбуждения колебаний / С. В. Сергеев, С. Г. Лакирев, Б. А. Решетников, Е. Н. Гордеев./ /Совершенствование наукоемких технологий и конструкций: сб. науч. тр. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2001. -С. 27-30.

71. Сергеев, С.В. Исследование и совершенствование процесса вибрационного измельчения материалов резанием / С.В.Сергеев, Б.А. Решетников, Е.Н. Гордеев // Машиностроение и металлообработка: Сб. науч. тр. Кировоград: КГТУ, 2003.-С. 204-205.

72. Сергеев, С.В. Концепции современного естествознания / С.В. Сергеев, В.А. Кукк, Б.А. Решетников. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2003. - 218 с.

73. Сергеев, С.В. Исследование процессов синхронизации колебаний в инерционных системах / С.В. Сергеев, Б.А. Лопатин, Р.Г. Закиров // Вестник Курганского университета. Сер. "Технические науки". 2005. - Вып. 2. - С. 73-76.

74. Совершенствование вибрационной технологии и оборудования: Межвуз. сб. науч. тр. / Рост. н/Д ин-т с.-х. машинострения; Редкол. : А. П. Бабичев (отв. ред.) и др. Ростов на Дону: РИСХМ, 1988. - 171 с.

75. Тарг С.М. Курс теоретической механики / С.М. Тарг. М.: Наука, 1978. -643 с.

76. Тондл А. Нелинейные колебания механических систем / А. Тондл. М.: Мир, 1973.-334 с.

77. Феодосьев В.И. Сопротивление материалов / В.И. Феодосьев. М.: Наука, 1967.-552 с.

78. Фролов К.В. Вибрация друг или враг? / К.В. Фролов К.В. - М.: Наука, 1984. - 144 с.

79. Хвингия, М.В. и др. Низкочастотные электровибрационные машины / Ред. К. М. Рагульскис. Л.: Машиностроение, 1989. - (Библиотека инженера). -(Вибрационная техника; Вып. 14). - 95 с.

80. Хвингия, М.В. Динамика и прочность вибрационных машин с электромагнитным возбуждением / М.В. Хвингия. М.: Машиностроение, 1980. - 145 е.: ил.

81. Черепанов, Г.П. Механика хрупкого разрушения / Г.П. Черепанов. М.: Наука, 1974. - 640 с.

82. Черепанов, Г.П. Механика разрушения / Г.П. Черепанов, JI.B. Ершов. -М.: Машиностроение, 1971. 224 с.

83. Шаламов, В.Г. Основы прикладной теории колебаний и вибрации при резании / В.Г. Шаламов. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1999. - 137 с.

84. Шаповал, В.Н. Вибрационные приводы в металлообработке / В.Н. Ша-повал. Киев: Техшка, 1983. -120 с.

85. Широкополосные виброударные генераторы механических колебаний / Под ред. К. М. Рагульскиса. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние,1987. -(Библиотека инженера). - (Вибрационная техника; Вып. 8). - 76 с.

86. Шульц, Е.Ф. Индуктивные приборы контроля размеров в машиностроении / Е.Ф. Шульц, К.Т. Речкалов, Ю.М. Фрейдлин. М.: Машиностроение, 1974.- 144 с.

87. Яцун, С.Ф. Электромагнитный вибропривод с системой управления / С.Ф. Яцун, С.А.Зайцев // Изв. Курс. техн. ун-та. 2003. - № 1. - С. 12-15

88. Яцун, С.Ф. Электромагнитный вибрационный двигатель / С. Ф. Яцун, Д. И. Сафаров, Р. И. Воронцов // Изв. Курс. техн. ун-та. 2001. - № 6. - С. 33-39.

89. Bert, C.W. Optimal design of a composite-material plate to maximize its fundamental frequency / C.W. Bert // J. of sound and vibration. 1997. - v. 50 - № 2.

90. Bishop, R.E.D. The Vibration of Rotating shafts / R.E.D. Bishop. I. Mech. Eng. Sci, 1989.-v. 1.

91. Mindl in R.D. Low frequency vibrations of elastic bars / R.D. Mindl in // Int. J. of solids and structures. 1976. - v. 12. - №1.

92. Rockwell T. L. Theoretical and experimental results on active vibration clampers / T. L. Rockwell, J. M. Lawther // J. of the acoust, soc. of America. 1994. -v.36. -№8.