Вибрационные транспортеры с подбрасыванием груза

Y

Основные характеристики: А = 0,5…15 мм, f = 6…50 Гц.

S

X

α

m

Рабочий орган совершает колебания под углом α к горизонтали по гармоническому закону.

+

Где: А – амплитуда;

ω = угловая частота;

t – время.

Вертикальная и горизонтальная составляющие перемещения

,

Первая и вторая производные по времени перемещения дают

,

,

Если - происходит отрыв груза от поверхности желоба.

Основным параметром вибрационного транспортера данного типа является безразмерный коэффициент режима вибрации

Он показывает во сколько раз максимум вертикальной составляющей ускорения рабочего органа больше ускорения вызванного силой тяжести.

В момент отрыва

Обычно

Горизонтальная скорость груза в свободном полете считают равной горизонтальной составляющей рабочего органа в момент отрыва груза от желоба

Вследствие кратковременности контакта груза с рабочим органом считают, что можно принять скорость груза постоянной и равной V_г c поправочным коэффициентом b, который зывисит от вида перемещаемого материала

Если t₁+2π/ω > t₂ , то в момент времени t₂ происходит удар и, если нет отскока, то груз движется вместе с желобом до времени t₁+2π/ω , если t₂= t₁+2π/ω, то наблюдается режим непрерывного подбрасывания. Для непрерывного подбрасывания необходимо, чтобы К_в ≈ 3,3.

2. Источники колебаний и объекты виброзащиты

Повышение производительности новой техники, как правило, связано с повышением скоростей, что неизбежно приводит к повышению вибрации. Этому же способствует применение высокоэффективных машин, работающих на основе вибрационных и виброударных процессов.

Вибрация по многим причинам не желательна, потому что:

-нарушаются законы движения звеньев и машин;

-порождает неустойчивость рабочих процессов;

-увеличиваются динамические нагрузки в элементах конструкции (появляются трещины, усталостные разрушения).

-порождает шум.

В связи с вышесказанном, необходимо принимать меры по защите от вибрации машин.

Совокупность методов и средств оценки виброактивности и уменьшения уровня вибрации называется виброзащитой.

Рассмотрим механическую систему и выделим две подсистемы

С

И

О

И – источник колебаний – часть системы, в которой непосредственно происходят физические процессы, вызывающие колебания.

О – объект виброзащиты – часть системы, колебания в которой требуется уменьшить.

С – связи, соединяющие объект с источником колебания.

Силы, возникающие в связях С, называются силовыми (динамическими) воздействиями.

Примеры: ДВС – рама автомобиля, рама- -сиденье водителя.

Иногда бывают заданы не динамические воздействия, а перемещения точек крепления связей к источнику – такие воздействия называются кинематическими (профиль дороги – колеса автомобиля, кулачек – толкатель).

Силовые и кинематические воздействия объединяются общим термином – механические воздействия.

Линейные перегрузки

Механические воздействия Ударные воздействия

Вибрационные воздействия

Линейными перегрузками называются кинематические воздействия, возникающие при ускоренном движении источника колебаний (характерны больше для авиации и космонавтики).

W0

W

Основная характеристика W₀ - постоянное ускорение, и dW/dt – изменение ускорения.

Ударными называют кратковременные механические воздействия (в идеале – это мгновенное приложение силы – классический удар).

Вибрационные воздействия – являются колебательными процессами.

стационарные – в установившемся режиме

Вибрационные возд. не стационарные – в переходном режиме

Случайные – не предсказуемые (почти).

Простейший вид стационарных воздействий – гармонические колебания, которые могут быть описаны функцией времени

Где: А₀ – амплитуда; ω₀ – угловая или круговая частота; ψ- начальная фаза.

Если ψ = 0 или начальной фазой пренебречь, то

Примеры: неуравновешенный ротор, поршневые механизмы, шарнирно-рычажные механизмы.

Временная характеристика Амплитудно-частотная харак=

теристика

T = 2π/ω₀ , Т – период f = 1/T = ω/2π – частота колебаний

Вибрационные возбуждения, с которыми приходиться иметь дело, на многих современных технических объектах обычно являются полигармоническими, что вызвано существованием большого числа независимых источников вибрации. Диапазон частот полигармонических воздействий может быть очень широк. При ω_max/ω_min> 10 – полигармонические воздействия широкополосные. Если ширина диапазона мала – узкополосные воздействия.

Возможный способ записи полигармонических колебаний

Где:

При решении задач виброзащиты учет ширины полосы механических воздействий имеет первостепенное значение, так как собственная частота объекта может быть в этой полосе.

Не стационарные воздействия возникают чаще всего в переходном процессе, например при разгоне двигателя с неуравновешенном ротором и могут быть приближенно описаны выражением

Где ω(t) – закон изменения угловой скорости ротора.

3. Влияние механических воздействий на механизмы и человека (ТММ под ред. К.В.Фролова стр. 272…273).

Влияние на механизмы

1. Линейные перегрузки – эквивалентно статическому нагружению объекта.

2. Вибрационные воздействия – наиболее опасные:

- усталостное разрушение материала

- ослабление (разбалтывание) неподвижных соединений

- при подвижном соединении (имеется зазор) соударение сопряженных поверхностей, приводящее к их разрушению и генерированию шума

3. Ударные воздействия – разрушение объектов (как правило, хрупкое разрушение), а при многократных ударах – усталостное разрушение, особенно, если частота будет резонансная.

Вибрация и удары могут привести, не разрушая объекты, к нарушению их нормального функционирования (Вибрация металлорежущих станков м т.д.).

Способность объекта не разрушаться при механических воздействиях называется вибропрочностью, а способность – виброустойчивостью нормально функционировать.

Цель виброзащиты технических объектов – повышение их вибропрочности и виброустойчивости.

Влияние на человека

Вибрация вызывает нарушения физиологического и функционального состояния человека-оператора.

Стойкие физиологические изменения называются вибрационной болезнью.

Функциональные нарушения могут выражаться в ухудшении зрения, нарушения координации движения, быстрая утомляемость и т.д.

Наибольшей опасности подвергаются люди, работающие с виброинструментом, а также водители тракторов, комбайнов и в меньшей степени автомобилей.

Допустимые для человека динамические воздействия регламентируются санитарными нормами и правилами.

4. Основные методы виброзащиты (ТММ под ред. К.В.Фролова с. 277…278).

1. Снижение виброактивности источника – факторы, связанные с трением в кинематических парах (применение новых материалов, смазок), связанные с неуравновешенностью движущихся звеньев (уравновешивание, балансировка звеньев).

2. Изменение конструкции объекта – для устранения резонансных явлений путем изменения собственной частоты, увеличение диссипации механической энергии в объекте.

3. Динамическое гашение колебаний – виброгаситель формирует дополнительное динамическое воздействие, которое компенсирует динамические воздействия источника.

4. Виброизоляция – действие виброизаляции сводится к ослаблению связей между источником и объектом

Демпферы, динамические гасители и виброизоляторы образуют в совокупности виброзащитные устройства.

Устройства, состоящие из инерционных, упругих и диссипативных элементов, называются пассивными.

Активные устройства могут, кроме выше перечисленных, содержать элементы не механической природы и, как правило. Обладают источником энергии (независимым).