CC BY
20
том числе и длины. Время действия импульса магнитного поля составляет 20-30 мкс, создавая при этом деформирующее давление 15x103 Мн/м2.
Рассматриваемое техническое решение может быть рекомендовано к самому широкому применению, при изготовлении деталей из тонкостенной трубчатой заготовки. В первую очередь в машиностроительной, авиакосмической, химической, атомной промышленностях, на заводах подъемных машин, ПО "Полет", ЗАО ПО "Электроточ-прибор" города Омска.
Литература
1. Патент 3888098 (США). Устройство для электромагнитной формовки. Кл. 72-56/В2026/14., опубл. 10.06.75 г.
2. Свидетельство на полезную модель № 1975 МКИ4В210 26/14. Индуктор для деформирования трубчатой заготовки энергией импульсного магнитного поля. В.М. Хаусгов, Е.М. Хаустов (Россия). Заявлено 01.03.93. Опубл. 16.04.96 Бюл. №4.
ХАУСТОВ Виктор Михайлович, к.т.н., доцент кафедры сопротивления материалов ОмГТУ.
с. п.
андросов ВИБРОИЗОЛЯЦИЯ ШВЕЙНОЙ
Омский государственный институт сервиса
УДК 687.05:621,8
ПОСТРОЕНА ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИБРОИЭОЛИРОВАННОИ ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ, КОТОРАЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА НАЧАЛЬНЫХ ПАРАМЕТРОВ В МАТРИЧНОЙ ФОРМЕ ПОЗВОЛЯЕТ РАССЧИТАТЬ ЕЕ ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ. НА ОСНОВАНИИ ПРАКТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВЫБРАНЫ ОПТИМАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ШВЕЙНОЙ МАШИНЫ 1022 КЛ.
Применяемые в промышленности швейные машины отечественного и зарубежного производства работают на высоких скоростях до 4000-6000 мин'1. Возникающие при этом вибрации вызывают ускоренный износ деталей, дефекты технологического процесса, шумоизлучение и ухудшение условий труда оператора [1].
Вибрация швейной машины передается промышленному столу, обладающего большой поверхностью излучения шума. Одним из способов снижения шумоизлучения является виброизоляция головки швейной машины 1 резиновыми элементами 2 от стола 3 (рис.1). Анализ применяемой системы виброизоляции показал, что она является неэффективной. Центр тяжести О швейной машины 1 не расположен в плоскости крепления виброизоляторов 2, а его проекция на эту плоскость не совпадает с центром жесткости системы О,. В этом случае колебания по всем шести степеням свободы являются взаимосвязанными. Совпадение одной из собственных частот с частотой
Fz О
0\
м2
-G
i
///////////////////А//////
У У\а 110 Y X "
£
2',
2' 2 —Ц
Fv-L-
\
2 2'
X
Рис. 1
возмущающей силы вызывает резонансные явления по всем остальным.
В работе предлагается улучшить систему виброзоляции швейной машины, изменив расположение упругих элементов (рис.1.поз.2').
Рассмотрим динамическую модель новой системы виброизоляции швейной машины и определим ее эффективность. Считаем, что головка швейной машины 1, установленная на столе 3 посредством виброизоляторов 2', представляет собой абсолютно твердое тело. Виброизоляторы 2' расположены симметрично относительно оси 01. Колебания швейной машины считаем малыми, а возникающие при этом упругие силы линейными функциями смещений. Демпфирование не учитываем вследствие малости, что допустимо для нерезонансных областей.
При установке швейной машины без перекосов, что возможно при постоянстве жесткости Сг всех виброизоляторов вдоль оси 01, центры тяжести О и жесткости О,' системы располагаются на одной вертикали на расстоянии h друг от друга. При такой схеме виброизоляции поступательные колебания вдоль оси OZ и вращательные колебания относительно ее будут независимыми. Поступательные колебания по горизонтальным осям и вращательные колебания в плоскостях YOZ и Х01 попарно связаны друг с другом.
Возмущающие силы, действующие на швейную машину и приведенные к ее центру тяжести, можно представить обобщенными параметрами: главным вектором сил р и главным моментом м . Проекции главного вектора р и главного момента м на оси координат ОХ, OY, 01 обозначим Fr Fr Мк Мг
Эффективность виброизоляции, исчисляемая в децибелах, оценивается [2]:
BH = 201g|Fo„/Fo
(1)
где Рож {Мож) - сила (момент), действующая на фундамент при установке машины без виброиэоляторов; Я0 (М0) - сила (момент), действующая на фундамент при установке на виброизоляторах.
Для нахождения динамических характеристик вибро-иэолированной швейной машины, собственных частот, амплитуд колебаний и усилий, передаваемых на несущую конструкцию - стол, используем метод начальных параметров [3]. Определение динамических характеристик сводится к алгебраическим действиям над матрицами перехода, соответствующим различным участкам виброиэолиро-ванной системы.
С целью определения зависимостей между параметрами вынуаденных установившихся колебаний виброизолированной швейной машины составим матричные уравнения для сечений 0-0 и 1-1 (рис. 1):
ось OZ 9,(z)=Q(z)N(z)e0(z)-F1(z); (2)
0, (у) = Q(y)N(y)e0(Y)- М, (у); (3)
плоскость ZOX
9,(хр)= Q(xp)N(xp)9n(xp)-F,(xp); (4)
плоскость ZOY
9,(уа)= Q(ya)N(ya)90(ya)- F,(ya); (5)
где e^z^e^yxeoCxpxeoíyaj.e^zxe.We^xpxexya) -матрицы амплитуд перемещений, сил и моментов в сечениях 0-0 и 1-1 соответственно;
Q(z), Q(y\ Q(xp), Q(ya) - массово-инерционные матрицы; N(z), N(y), N(xp), N(ya) - матрицы жесткости; F,(z\F,(xp),F,(ya),M,(y) - матрицы сосредоточенной силы и момента.
Запишем уравнения (2) - (5) в развернутом виде:
(6) (7)
Ч" 1 ОТ) 1/CZ] "0" "0"
0 -mcu2 l]o 1 Л. Л.
Ti," 1 0Tl l/Dz 0 0
0 - Jzm2 1 J_0 1 .Мог. мг
X" 1 0 0 oTi 0 d,.T o 1 0 "
0 1 0 0 di. 1 d» 0 0
0 0 -meo2 1 0 0 0 1 0 F„, h (8)
0 -Jyco2 0 0 1 0 0 1 1 _ M„v My
al 1 0 0 0' " 1 0 di, < í " 0
и. 0 1 0 0 di, 1 di, d'„ 0
0 0 -meo2 1 0 0 0 1 0 F„ Fy O)
0 -JXCD2 0 0 1 0 0 0 .Mx.
где и,г, иц, и1у - амплитуды поступательных колебаний в направлении осей 02, ОХ и ОУ;
у^.Р^.а^ - амплитуды вращательных колебаний относительно осей 02, ОУ и ОХ; т - масса швейной машины; ■'г.-'хЛ " моменты инерции швейной машины относительно осей 02, ОХ и ОУ; со - угловая частота;
Сг,Сх,Су - общие поступательные жесткости виброиэоляторов в направлении осей 02, ОХ и ОУ;
02,0Х,0У - общие вращательные жесткости виброизоляторов относительно осей 01, ОХ и ОУ;
рог.Р<цЛ,.Мо2.Мо,.М1|1 - амплитуды сил и моментов, передаваемых поддерживающей конструкции; <1„ - коэффициенты матрицы жесткости,
с^=<1и =-СхЬ/а; (1|4 =Сх/а; ¿23 = Оу/г,
= Ь; а = СхЭу -(СХЬ)2; с^ = а'24 = СуИ/а;
<=С¥/а; = а'= СуОх-(СУЬ)2.
Из уравнений (6) - (9) находим искомые величины Динамических характеристик виброизолированной
швейной машины. Рассмотрим, например, колебания в плоскости 20Х.
Из уравнения(б)определяем
ро, = а[рх(|уа>2с114 +1)+Му1Гко2(1и]/Ь;
М01 =а[му(-тсо2<12,+1)+Рх.1уш2(113]/Ь; (10) Р,у =[му(-пко2+Сх)-СхЬРх]/Ь;
"и=Ы-М2 + оу)-схьму]/ь,
где Ь = (-шш2+Сх)(-Ду(о1+Ву)-(СхЬ)2.
Выражение виброизоляции по силе ВИ получаем путем совместного решения матричного уравнения (8) и матричного уравнения для случая отсутствия виброиэоляторов. Запись второго уравнения совпадает с (8) при условии замены матрицы жесткости единичной матрицей, а в
матрице амплитуд сил и моментов в сечении 0-0 Рил и Р„т заменяются на Р0 иМ. .
и у» и\'ас
В результате эффективность виброизоляции
ВИ = 20 lg
= 20 lg
1 С
1 mDv +11±
1
1С, ¡1 [mDx_ + I ± I «nD,
•'x'-'Y ) •'х V ^Y /
66 SO Ц0
30 20 10 o -10 -го
/
Л
i i 3 s / e 3 1. 5 г 50 9 » t» oo гс DO
1 f/ч
l /'
а[(-,)усо2<1м +1)+ М утш2с1м /Рх]
Универсальность уравнения (11) позволяет определить значения собственных (резонансных) частот виброизолированной швейной машины. На резонансных частотах виброизоляция отрицательна; ВИ<0, а без учета демпфирования ви = -°о , что означает равенство нулю выражения под логарифмом, откуда Ь=0. После преобразований
Ь = .1утй)'-<о!(тОу +Сх;у)+СхОу-(СхЬ)2 =0. (12)
Решая уравнение (12), получаем значения собственных частот колебаний швейной машины в плоскости 20Х:
ёичк} <">
Из уравнений (9), (6) и (7) определяем значения собственных частот колебаний швейной машины в плоскости гОУ и относительно оси 02.
С помощью (11), (13), (14) и (15) при проектировании швейных машин определяют эффективность виброизолирующей системы.
Путем варьирования упругих параметров возможно получить наиболее приемлемые значения собственных частот и динамических нафузок, передаваемых на несущую конструкцию, и выбрать эффективную систему виброизоляции сточки зрения гашения вибрации и шума.
Рис. 2
Швейная машина 1022 кл. имеет следующие параметры: /77=27 кг; ,Уу=0,33 кгм2; ^=0,61 кгм2; JZ=Q:53 кгмг /7=0,11 м; Сх=Су=6 Ю5 Н/м; С2=8105Н/м; 0= 0,32-10* Н/м 0У=0,12-105 Н/м; 02=0,24-105 Н/м; Рх=185 Н; М= 41,4 Нм л=4000 мин1. Собственные частоты колебаний и эффективность виброизоляции по формуле (11) в октавных
полосах частот составят:
=12 и 36 Гц;
=20 и 39 Гц;
Г5 =27 Гц; Г6 =32 Гц; ВИ= 12 дБ на час-тоте 63 Гц; ВИ=27 дБ на частоте 125 Гц и далее прирост 12 дБ на октаву (рис.2), амплитуды колебаний швейной машины не превышают допустимых значений (Лх<0,045 мм [1]).
Данный вариант параметров системы виброизоляции является оптимальным, так как выбор виброизоляторов с более высокими значениями коэффициентов жесткости Сг С и С увеличивает собственные частоты и приближает
к их основной частоте (/=66 Гц), что значительно снижается виброизолирующий эффект. Уменьшение С^ Су и С2 приводит к увеличению амплитуд колебаний и нарушению устойчивости швейной машины.
Результаты работы могут быть полезны предприятиям швейного машиностроения и швейного производства.
Литература
1. Вальщиков Н.М. и др. Расчет и проектирование машин швейного производства. - Л.: Машиностроение, 1973. -344 с.
2. Борьба с шумом на производстве: Справочник / Под ред. Е.Я. Юдина. -М.: Машиностроение, 1985.-400с.
3. Ивович В.А. Переходные матрицы в динамике упругих систем. Справочник.-М.: Машиностроение, 1981. -179 с.
АНДРОСОВ Сергей Павлович, к.т.н., доцент кафедры технической механики и автоматики ОГИС.
е. г. бычковскии а. д. ваняшов в. с. калекин в. в. калекин
Омский государственный технический университет
УДК 621.541.1
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЕЙ
СТАТЬЯ ПОСВЯЩЕНА ПЕРСПЕКТИВАМ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ВОЗДУХОРАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПОРШНЕВЫХ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ ДВИГАТЕЛЕЙ, ПРИВОДЯТСЯ ДАННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИССЛЕДОВАНИЮ ПОРШНЕВЫХ ПНЕВМОДВИГАТЕЛЕЙ С САМОДЕЙСТВУЮЩИМИ КЛАПАНАМИ НА УНИФИЦИРОВАННЫХ БАЗАХ ХОЛОДИЛЬНЫХ КОМПРЕССОРОВ.
На современных предприятиях машиностроительных, химических, нефтехимических и горных отраслей промышленности, широко применяется электрическая и пневматическая энергия. Каждая из указанных видов энергии имеет свои достоинства, недостатки и области применения.
Электрическая энергия удобна в передаче. Электродвигатели надежны в работе, просты по конструкции, имеют высокий КПД и допускают значительные перегрузки по мощности и крутящему моменту. Но работа электрооборудования связана с опасностью искрообразования, что в условиях взрывоопасных сред, особенно горных и химических предприятий, крайне нежелательно. Кроме того, работа электрооборудования даже в установившихся режимах, неизбежно связана с тепловыделениями в окружающую среду, так как все потери энергии в конечном итоге переходят в тепло. При регулируемом приводе потери энергии возрастают, что приводит к снижению КПД системы и увеличению тепловыделений. Недостатки электрической энергии особенно ощутимы при отработке глубоких месторождений горных предприятий. При высокой температуре горных пород взрывоопасность окружающей среды возрастает.
Использование взрывобезопасного электрооборудования особенно в шахтах, горных предприятий опасных по взрыву газа или пыли, не обеспечивает полной гарантии его вэрывобезопасности.
Применение пневматической энергии во взрыво-беэопасных производствах обеспечивает безопасную работу привода. Пневматические двигатели малогабаритны, имеют небольшую массу. Они позволяют в широких пределах изменять скорость движения рабочих органов. Пневматическая энергия дороже электрической. Производство и потребление сжатого воздуха связано с потерями
энергии в компрессорном агрегате, в пневматической сети и в пневматическом двигателе, вследствие чего общий КПД шахтной пневматической установки не превышает 210% [1).
Пневматические приводы делятся на две большие группы - приводы поступательного движения (наиболее часто применяются при автоматизации производственных процессов в машиностроении) и приводы вращательного движения (используются главным образом в угольной, химической, нефтехимической промышленности и т.п.). Пневмоприводы вращательного движения называют пневмомо-торами или пневмодвигателями.
Поршневые пневмодвигатели получили широкое распространение в горнодобывающей про-мышленности, в частности, для буровой каретки СБКСНС-2, на погрузочных машинахППН-1Си ППН-1Н, ППН-2, ППН-3, в погрузочно-
Таблица 1
Поршневые пневмодвигатели
Пневмодвигатели Технические данные
1 2 3 4 5 в
Фирма, амод. страна Рабочее девление, МПа Моирость всех моделей инструктивного ряда. КВТ Число оборотов выходного аалв. об/мин Удельный расход воздуха uV(rBt-mhh) Удельная метвлло-ешость. Кт/(в6т)
Россия пв-12 0.4 а 750 1.02 13.1
Россия П12-12 0.5 12 750 1.02 ».75
Россия П13-1в 0.5 13 1000 1.02 8.5
Завод Острой Чехия 0.4 5,0-55.1 700-1200 0.95-1,16 13.S
Заводы Пвтровицвой и Рыбництй ПНР 0.4 5.5 аоо 1.02 1в.З
«Atlas Сорсов Швеция о.а i.a-a.e 250-1100 o.gs-1.00 io.a-i4.te
«НоЬтшпв. яВлмил and WadflB. Blü Англия 0,380,56 2,2-эа.а 500-1200 0.6-1.08 15.4-40.8
