Введение к работе
Актуальность работы. Последние десятилетия характерны массовым внедрением в различные отрасли промышленности вибрационных загрузочных устройств (ВЗУ), благодаря их достоинствам. В то же время постоянно идет процесс их эволюции, одним из результатов которой является повышение относительной скорости предмета обработки, что непосредственно связанно с производительностью устройства. Одним из решений было применение раздельных колебаний в вертикальном и горизонтальном направлениях, что позволяло повысить скорость от 50 до 400 мм/с в безотрывном режиме, реализовать реверс движения предметов обработки и т.д. Однако это решение значительно усложнило как конструкцию устройства, так и систему настройки на околорезонансный режим и оптимальный фазовый угол колебаний с одновременным понижением технологичности. Эти обстоятельства значительно усложняют условия проектирования и внедрения их в производство.
Поэтому поиск оригинального конструктивного решения ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний, проведение структурно-параметрического синтеза с разработкой методики проектирования является актуальной задачей.
Цель работы. Совершенствование вибрационных загрузочных устройств на основе применения конструкции одноканальной электросхемы питания электромагнитного привода при асинхронном возбуждении колебаний.
Объект исследования. ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний.
Предмет исследования. Реализация одноканальной электросхемы питания только привода горизонтальных колебаний, при возбуждении вертикальных колебаний механической частью привода путем отбора мощности у привода горизонтальных колебаний. Проведение параметрического и структурного синтеза ВЗУ.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились с применением теории колебаний машин; уравнения Лагранжа 2-го рода; с применением принципа суперпозиции в решении системы линейных дифференциальных уравнений; теории электромеханических процессов в электромагнитном приводе. Экспериментальные исследования проводились с использованием современных измерительных приборов, преобразовательных устройств, аналоговых цифровых плат с регистрацией процессов на экране персонального компьютера.
Научная новизна работы. Впервые дано новое теоретическое обоснование работы вибрационного загрузочного устройства с асинхронным возбуждением колебаний в горизонтальной и вертикальной плоскостях с математическим описанием его динамической модели; электромеханического процесса однотактного спаренного электромагнитного привода (ЭМП) с питанием однополупериодным током для возбуждений колебаний в горизонтальной плоскости и проведением структурно-параметрического синтеза.
Основные положения, выносимые на защиту
-
Новое конструктивное решение ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний в горизонтальном и вертикальном направлениях, отличающееся тем, что электропитание происходит по одному каналу, а настройка фазового угла обеспечивается исключительно механической частью приводов.
-
Параметрический и структурный синтез ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний с построением амплитудно-частотных, частотно-фазовых характеристик для определенных степеней затухания горизонтальных и вертикальных колебаний.
-
Параметрический синтез спаренного однотактного электромагнитного привода ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний с учетом влияния постоянной составляющей пульсирующего тока.
-
Экспериментально подтверждены закономерности функционирования электромагнитного привода ВЗУ на основе применения современной экспериментальной аппаратуры.
-
Инженерная методика проектирования ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний, учитывающая специфику асинхронного вибропривода при раздельном возбуждении колебаний в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Достоверность подтверждена натурными экспериментальными исследованиями оригинального устройства ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний с целью сравнения результатов параметрического и структурного синтеза с экспериментальными результатами на примере амплитудно-фазовых характеристик привода, его затухающих колебаний, определения коэффициентов затухания с учетом электромеханических процессов спаренного электромагнитного привода с питанием пульсирующим током. Отклонение теоретических и экспериментальных результатов составило не более 10%.
Практическая значимость работы. Результаты параметрического и структурного синтеза оригинального ВЗУ с асинхронным возбуждением колебаний позволяют упростить проектирование устройства с использованием программно- методического материала и процесс внедрения его при сохранении достоинств раздельного возбуждения колебании настройки.
Реализация результатов работы. Конструкции ВЗУ с асинхронным возбуждением, результаты теоретических и экспериментальных исследований ВЗУ, инженерная методика проектирования ВЗУ переданы для практической реализации на ОАО "ТПЗ", а также используются в учебном процессе на кафедре " Механика пластического формоизменения" ТулГУ.
Апробация работы. Основные положения диссертации и отдельные её разделы были изложены в виде докладов на различных международных и всероссийских научно-технических конференциях: Международной научно-технической конференции "Автоматизация: проблемы, идеи, решения" (АПИР-16, 9-12 ноября 2011 г.); Х Научно-технической конференции "Вибрация - 2012. Управляемые вибрационные технологии и машины" (г.Курск, 2012 г.); Межрегиональной научно-технической конференции "Техника XXI века глазами молодых ученых и специалистов" (г. Тула, 2009 г.); Научно-технической конференции профессорско- преподавательского состава ТулГУ, секция "Автоматизация производственных процессов" (Тула, 2009, 2012 гг.).
Публикации. Материалы проведенных исследований отражены в 4 статьях изданий, рекомендованных ВАК для публикации на соискание ученой степени кандидата технических наук, в 1 статье межвузовских сборников, 4 докладах научно-технических конференций, имеется 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, заключения и приложения, списка использованных источников из 83 наименований и включает 159 страниц машинописного текста, содержит 57 рисунков и 11 таблиц. Общий объем - 170 страниц.
Похожие диссертации на Структурно-параметрический синтез вибрационного загрузочного устройства с асинхронным возбуждением колебаний
