Гурський Володимир Миколайович. Обґрунтування структури і конструктивних параметрів вібраційних сиАктуальність теми. Впровадження новітніх енергозберігаючих технологій у машинобудівній, гірничій, хімічній, переробній, харчовій, легкій галузях промисло-вості, а також у будівництві та сільському господарстві обумовлює необхідність створення високоефективного обладнання із підвищеними вимогами до енергоощад-ності приводу, надійності в роботі, простоти та дешевизни елементів їх конструкцій. Цим критеріям повністю задовольняють вібраційні машини.

Незамінними на операціях об’ємної обробки деталей, просіювання та сепару-вання, ущільнення та подрібнення, промивання та просушування, тощо є вібраційні машини із складним рухом робочого органа, широкому розповсюдженню яких у різноманітних галузях промисловості сприяли їх високі показники продуктивності та технологічної ефективності. Компактне виконання їх конструкцій забезпечує економію виробничих площ, матеріалів і технологічних затрат на їх виготовлення. Використання енергозберігаючого електромагнітного приводу, що характеризується відсутністю рухомих з’єднань, простотою схем живлення і регулювання, низькими шумовими характеристиками та безпечністю під час роботи є цілком обґрунтованим для створення високоефективних вібромашин із складним рухом робочого органа. Все це обумовлює актуальність, необхідність та перспективність подальших досліджень саме таких вібромашин, з метою підвищення їх продуктивності та зниження споживаної потужності приводу.

Отже, розроблення методик розрахунку та синтезу високоефективних вібро-машин з електромагнітним приводом та складним рухом робочого органа є актуаль-ною науково-прикладною задачею для машинознавства в цілому, розв’язання якої дасть можливість значно підвищити технологічні можливості вібраційного облад-нання, що сприятиме зростанню технічного рівня підприємств України.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота вико-нувалася згідно з планом наукових досліджень кафедри “Автоматизація та комплек-сна механізація машинобудівної промисловості” Національного університету “Львівська політехніка” у рамках діючої держбюджетної науково-дослідної теми ДБ “Притир” “Розроблення та дослідження енергоощадних вібраційних машин фінішної обробки плоских деталей” (№ державної реєстрації 0105U000605 ) та госпдоговірних тем “Розробка та виготовлення експериментального вібраційного стола для віброущільнення бетоносуміші з частотою коливань ” № 0037 і № 0134.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є удосконалення конструкцій і підвищення ефективності функціонування вібраційних машин з електромагнітним приводом та складним рухом робочого органа на основі обґрунтування їх структури і конструктивних параметрів.

Для досягнення мети були поставлені та розв’язані такі задачі:

Формування напрямків удосконалення і підвищення ефективності функціонування конструкцій вібраційних машин на основі аналізу їх конструкцій і методів розрахунку механічних коливальних систем (МКС).

Розроблення математичної моделі резонансної МКС з чотирма ступенями вільності та отримання на її основі виразу для розрахунку згинальної жорсткості пружної системи для забезпечення необхідної власної частоти коливань.

Обґрунтування конструктивних схем та інерційно-жорсткісних параметрів тримасових вібраційних машин із циркуляційним рухом середовища завантаження, забезпечення синфазних коливань для підвищення ефективності їх функціонування та малого співвідношення жорсткостей для удосконалення конструкцій (спрощення пружних систем, зменшення маси та полегшення налагодження) і отримання одного резонансного пружного елемента – стержня.

Розрахунок зусиль та напруження за довжиною резонансного пружного стержня, аналіз його напружено-деформованого стану.

Розроблення динамічної схеми і математичної моделі вібраційної синфазної машини з метою дослідження її амплітудно-частотних характеристик (АЧХ) в умовах роботи без завантаження та із завантаженням, співрозмірним з масою робочого органа.

Розроблення експериментального зразка вібраційної синфазної машини, дослідження її АЧХ та перевірка результатів розрахунку згинальної жорсткості резонансної пружної системи і частоти власних коливань.

Об’єкт дослідження – вібраційні синфазні машини з електромагнітним

приводом та складним рухом робочого органа.

Предмет дослідження – структура, конструктивні, інерційно-жорсткісні

параметри та амплітудно-частотні характеристики вібраційних синфазних машин.

Методи досліджень. Математичні моделі руху МКС вібраційної синфазної машини отримано методом рівноваги з використанням принципу Д’Аламбера, а досліджено за допомогою програмного забезпечення Mathcad 12 та Maple 10. Аналітичні вирази для розрахунку згинальної жорсткості стержня і власних частот коливань вібромашини виведені на основі методу скінченних елементів (МСЕ). Для оцінки впливу маси стержня на значення власних частот коливань використовувався метод початкових параметрів. Порівняльний частотний аналіз і визначення максимальних напружень у пружних елементах здійснено МСЕ на їх твердотільних моделях за допомогою додатку CosmosWorks до програми SolidWorks 2006. Обробка результатів експериментальних досліджень АЧХ вібраційної синфазної машини здійснена з використанням програмного забезпечення Mathcad 12.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у подальшому розвитку методів розрахунку інерційно-жорсткісних і конструктивних параметрів тримасових вібраційних синфазних машин з електромагнітним приводом та складним рухом робочого органа. А саме:

обґрунтовано дві конструктивні схеми вібраційних синфазних машин, їх інерційно-жорсткісні та конструктивні параметри;

вперше запропоновано аналітичний вираз для розрахунку згинальної жорсткості резонансного пружного стержня, що забезпечує необхідну власну частоту коливань вібраційної машини з урахуванням інерційних параметрів двох коливальних мас на його кінцях за чотирма ступенями вільності;

побудовано математичну модель МКС вібраційної синфазної машини з шістьма ступенями вільності, яка дозволила дослідити її АЧХ в умовах роботи без завантаження та із завантаженням.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено інженерну мето-дику створення та розрахунку тримасових вібраційних синфазних машин з електро-магнітним приводом та складним рухом робочого органа, що мають один резонанс-ний пружний елемент у вигляді вертикально встановленого центрального стержня, що дозволило значно спростити їх конструкції та полегшити налагодження. Реалізація синфазного руху коливальних мас у вібраційних машин дозволила значно покращити їх динамічні та енергетичні характеристики.

Результати дисертаційних досліджень впроваджено на підприємстві ТзОВ “ІнтерПЕТ” (м. Львів), де пройшов випробовування експериментальний зра-зок вібраційної синфазної машини з електромагнітним приводом та складним рухом робочого органа, яка призначена для відділення полімерної суміші від промивальної рідини. Технічною радою підприємства встановлено, що розроблена вібраційна синфазна машина із циркуляційним рухом середовища завантаження на частоті вимушених коливань успішно використовується на автоматичній ділянці виробництва із зменшенням енергозатрат на . а компактність її конструкції зменшила використання виробничих площ.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи доповідалися та обговорювалися на VІ-й – VІІІ-й міжнародних науково-технічних конференціях “Вібрації в техніці та технологіях” (3 – 7 жовтня 2005 року, Полтава, 11 – 13 жовтня 2006 року, Львів та 1 – 5 жовтня 2007 року, Дніпропетровськ), 8-му міжнародному симпозіумі українських інженерів-механіків у Львові (23 – 25 травня 2007 року, Львів), наукових семінарах кафедри “Автоматизація та комплексна механізація ма-шинобудівної промисловості”, на міжкафедральному семінарі кафедр “Деталі машин”, “Теоретична механіка”, “Електронне машинобудування” та “Автоматизація та комплексна механізація машинобудівної промисловості” Національного університету “Львівська політехніка” (26 квітня 2007 року, Львів).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових праць, з яких 6 ста-тей у фахових виданнях України, 2 деклараційні патенти України та 1 тези доповіді.