Development of the organizational principles of formation of the optimal diagram and parameters of vibration system

Abstract

Розглянуто загальні питання розробки оптимальної принципової схеми вібраційної системи й визначення параметрів цієї схеми, що забезпечують екстремум критерію оптимальності. Об'єктом дослідження є технічні машини і технологічні середовища, які розглядаються як система, що підкорена єдиному вібраційному процесу. Технічними машинами прийняті в роботі вібраційні машини для реалізації процесів ущільнення. Технологічними середовищами прийняті двофазні дисперсні середовища, що використовуються для ущільнення. Такими середовищами прийняті бетонні суміші та ґрунти. Зниження енергетичних витрат, високий рівень і швидкість передачі енергії на виконання технологічного процесу є головними чинниками в створенні оптимальних схем вібросистем. Одним з найбільш проблемних місць у вирішенні такого підходу є відсутність загальноприйнятої моделі взаємодії робочих органів машин із оброблювальним середовищем. Існуючі дослідження базувалися на роздільному визначенні параметрів машин і середовищ. Такі методи характеризуються значними витратами енергії та довгою тривалістю протікання технологічного процесу. Запропонований підхід на основі гармонізації сил машин і середовищ, що виникають у вібраційному процесі, дозволив значно знизити витрати енергії. У роботі також отримано новий синергетичний ефект системи. Це пов'язано з тим, що у запропонованого методу створення оптимальної схеми є ряд особливостей. Так, в ході дослідження використовувалися режими поєднання пружно-інерційних сил підсистем в єдиній системі. Визначено зокрема реалізація субрезонансних та суперрезонансних режимів. Завдяки цьому забезпечується можливість довести до максимуму ефективність вібросистем не тільки в нових конструктивних рішеннях, але й в цілеспрямованому використанні внутрішніх властивостей об'єднаної системи. У порівнянні з аналогічними відомими вібраційними машинами забезпечується зменшення витрат енергії на 50 %. Запропонована методика розробки організаційних принципів формування оптимальної схеми та параметрів використані при проектуванні вібраційних систем для вібраційних та вібраційно-ударних режимів ущільнення будівельних сумішей. Ключові слова: організаційні принципи, оптимальна схема, вібраційна система, критерії оптимальності, параметри схеми, субрезонансні і суперрезонансні режими.

Analysis and synthesis of creation of vibration machines with an estimation of their efficiency and reliability

“…The analysis of the literature and the results of previous studies [4] allows to determine the effectiveness criteria (Table 1). According to these criteria, parametric synthesis is carried out -part of the research process of solving the problem of determining the main structural (geometric and mechanical) parameters of machines in general, its individual mechanisms, devices and working bodies [7]. The structural synthesis of the vibration machine is carried out according to the block hierarchical principle.…”

“…The main criterion for evaluating the effectiveness is adopted function of the amplitude and frequency of vibration, which determines the speed or acceleration of the compaction process. Moreover, the logic of the stage-by-stage examination of the compaction process is proved [7]. The first of them -the process of reconnecting the components of the mixture is intensive only in the absence of any significant external loads.…”

“…This process is determined by the optimum ratio between the static and dynamic components of the total pressure on the mixture. At this stage, small values of the vibration amplitudes and a high frequency are realized [7]. The process of achieving high efficiency depends on two completely dissimilar factors.…”