Модель вибратора для проектирования вибромашин
Автор: Некрасов Сергей Геннадьевич, Перминов Сергей Васильевич
Рубрика: Расчет и конструирование
Статья в выпуске: 4 т.21, 2021 года.
Бесплатный доступ
Одним из направлений развития машиностроения является проектирование и производство вибромашин для уплотнения сыпучих сред, начиная от низкочастотных дорожных виброкатков и виброплит для трамбовки дорожного полотна и укладки асфальта и завершая литейными установками и высокочастотными компактерами для создания новых материалов. Актуальной проблемой при проектировании такого типа вибромашин является выбор параметров вибрации рабочего инструмента, значения которых должны зависеть от параметров обрабатываемого материала, и, как следствие, выбор устройства, удовлетворяющего этим требованиям. Универсальных устройств на рынке нет, однако можно создать универсальную модель и конструкцию пригодную для проектирования вибромашин различного назначения. В работе рассматривается модель универсального вибратора, принцип действия которого основан на изгибных поперечных колебаниях пластин. В отличие от полуволновых преобразователей стержневого типа, данная конструкция при тех же габаритных размерах и энергопотреблении обладает в широком диапазоне частот большим динамическим диапазоном колебаний рабочего инструмента, форму рабочей поверхности которого можно задавать произвольной. Конструкция и структура могут быть изменены в рамках базового набора элементов путем выбора, например, нулевых значений соответствующих параметров. Получена распределенная модель на основе уравнений математической физики, которая сведена к интегральному виду за счет определения импульсной характеристики (функции Грина) круглой пластины и затем всего датчика. Проведено параметрическое исследование, показана возможность изменения частотной характеристики вибратора. Разработанная математическая модель применима как для низкочастотных, так и высокочастотных применений, так как является линейной и выполнена с использованием безразмерных комплексов теории подобия. Модель учитывает упругий гистерезис элементов конструкции, обеспечивая тем самым достоверные величины амплитуды резонансных колебаний рабочего инструмента. Валидация модели показала высокую точность определения резонансных частот.
Вибратор, уплотнение материалов, конструкция, математическая модель, структура, собственная частота, упругий гистерезис, амплитуда
Короткий адрес: https://sciup.org/147236534
IDR: 147236534 | DOI: 10.14529/engin210402
Список литературы Модель вибратора для проектирования вибромашин
- Nanotechnology Research Directions:Vision for Nanotechnology in the Next Decade/ Edited by M.С. Roco, R.S. Williams, P. Alivisatos. – London: Kluwer Academic Publishers, 2002. – 292 p.
- Полисадова, В.В. Ультразвуковое и коллекторное компактирование. Лекции. – Томский политехнический университет, 2009. – 44 с.
- Коробов, А.И. Особенности распространения упругих волн в 3-d гранулированной неконсолидированной среде / А.И. Коробов, Н.В. Ширгина, А.И. Кокшайский // Труды школы-семинара «Волны–2012» (секция 8). – M.: МГУ. – 2012. – С. 41–44.
- Sferruzza, J.P. Generation of Very High Pressure Pulses at the Surface of a Sandwiched Piezoelectric Material/ J. P. Sferruzza, A. Birer, D. Calhignol // Ultrasonics. – 2000. – № 38. – P. 965–968.
- Dubus, B. Characterization of Multilayered Piezoelectric Ceramics for High Power Transducers/B. Dubus, G. Haw, C. Granger, O. Leclez // Ultrasonics. – 2002. – № 40. – P. 903–906.
- Shuyu, L. Load Characteristics of High Power Sandwich Piezoelectric Ultrasonic Transducers / L. Shuyu // Ultrasonics. – 2005. – № 43. – P. 365–373.
- Chang, K.-T. Improving the Transient Response of a Boltclamped Langevin Transducer Using a Parallel Resistor / K.-T. Chang // Ultrasonics. – 2003. – № 41. – P. 427–436.
- Saitoh, S.A Dual Frequency Ultrasonic Probe for Medical Application / S. Saitoh, M. Izumi,Y.A. Mine // IEEE Trans. Ultrason. Ferroelec. Freq. Cont. – 1995. – Vol. 42. – № 2. – P. 294–300.
- Chang, J.H. Frequency Compounded Imaging with a High-Frequency Dual Element Transducer / J.H. Chang, H.H. Kim, J. Lee, K.K. Sluing // Ultrasonics. – 2010. – № 50. – P. 453–457.
- Казаков, В.В. Исследование характеристик двухэлементных ультразвуковых преобразователей в режиме излучения длинных импульсов/ В. В. Казаков, А. Г. Санин // Акустический журнал. – Т. 63. – № 1. – 2017. – С. 104–113.
- Эскин, Г.И. Ультразвуковая обработка расплавленного алюминия / Г.И. Эскин – М.: Металлургия, 1965. – 224 с.
- Биушкин, В.А. Способ настройки газовой виброопоры с пьезокерамическим вибратором / В.А. Биушкин, С.Г. Некрасов // А.C. №830034 от 15.05.1981.
- Ультразвуковые преобразователи / Е. Кикучи. – М.: Мир, 1972. – 424 с.
- Огибалов, Л.М. Оболочки и пластины / Л.М. Огибалов, М.А. Колтунов. – М.: МГУ, 1969.– 695 с.
- Wang, C.M. Shear Deformable Beams and Plates: Relationships with Classical Solutions / C.M. Wang, K.H. Reddy, J.Lee. – Boston: Elsevier Science, 2000. – 372 p.
- Бутковский, А .Г. Структурная теория распределенных систем / А.Г. Бутковский. – М.: Наука, 1977. – 348 с.
- Сорокин, Е.С. К вопросу неупругого сопротивления строительных материалов при колебаниях / Е.С. Сорокин – М.: Гос. изд. лит. по строит, и арх., 1954. – 73 с.
- Писаренко, Г.С. Обобщенная нелинейная модель учета рассеяния энергии при колебаниях / Г.С. Писаренко. – Киев: Наукова думка, 1975. – 240 с.
- Colombeau, J.F. Nonlinear Generalized Functions: their origin, some developments and recent advances /J.F. Colombeau // Sao Paulo Journal of Mathematical Sciences. − 2013. – Vol. 7. – № 2. – P. 201–239.
- Жигалко, Ю.П. Пологие сферические оболочки под действием сосредоточенных сил / Ю.П. Жигалко // Исслед. по теор. пластин и оболочек: Сб. трудов Казанского ун-та. – 1976. – № 12. – С. 58–67
