Розроблення та дослідження вібраційної транспортної системи для подачі штучних виробів до технологічного обладнання
Автор: Барабаш Володимир Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Інженерія логістичних систем
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2020-2021 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: У першому розділі магістерської кваліфікаційної роботи розглянуто основні структурні схеми вібраційних лотків-транспортерів з електромагнітним приводом. Проаналізовано конструктивні і функціональні особливості вібраційних бункерних живильників. Проведено огляд конструкцій двомасових вібраційних трубчастих транспортерів з електромагнітним приводом. Проаналізовано умови недопущення паразитних кутових коливань робочих органів вібраційних транспортерів. На основі виконаного огляду інформаційних джерел обґрунтовано завдання подальшого розрахунку, конструювання і дослідження вібраційної транспортної системи для подачі штучних виробів до технологічного обладнання, яка складатиметься із вібраційного трубчастого конвеєра опорного типу з незалежними (еліптичними) коливаннями робочого органу, вібраційного бункерного живильника і вібраційного лотка-транспортера з електромагнітними приводами та напрямленими коливаннями робочих органів. У другому розділі магістерської кваліфікаційної роботи розглянуто конструктивні і функціональні особливості вібраційної транспортної системи для подачі штучних виробів до технологічного обладнання. Запропонована вібротранспортна система може використовуватися для подачі штучних виробів циліндричної форми діаметром до 30 мм та довжиною до 50 мм до відповідного технологічного обладнання. Серед можливих деталей, які здатні транспортуватися установкою можна відмітити кріпильні вироби (гайки, болти, шурупи тощо), запобіжники, штуцери, технологічна оснастка (свердла, фрези, розвертки тощо), елементи живлення (батарейки), ролики підшипників тощо. Сконструйована вібраційна транспортна система складається з з вібраційного трубчастого конвеєра опорного типу з незалежними (еліптичними) коливаннями робочого органу, вібраційного бункерного живильника і вібраційного лотка-транспортера з електромагнітними приводами та напрямленими коливаннями робочих органів. У першому пункті розглянуто основні конструктивні і функціональні особливості вібраційного трубчастого транспортера, побудованого на основі двомасової коливальної системи за принципом «труба в трубі» з метою забезпечення співпадіння центрів мас робочого і реактивного коливних тіл та унеможливлення виникнення паразитних коливань. Запропоноване конструктивне виконання вібраційного бункерного живильника з електромагнітним приводом та напрямленими коливаннями робочого органу, які забезпечуються наявністю пружної системи у вигляді гіперболоїдного граткового торсіона. Бункер побудований на основі двомасової коливної системи та оснащений однотактним електромагнітним вібратором. У третьому пункті представлено розроблену конструкцію вібраційного лотка-транспортера з електромагнітним приводом та напрямленими коливаннями робочого органу. Лоток побудований на основі двомасової коливальної схеми із суміщеними центрами мас з метою недопущення додаткових (паразитних) кутових коливань і забезпечення рівномірного вібротранспортування. У якості пружної системи використано чотири пари плоских пружин. У третьому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проведено розрахунок інерційно-масових параметрів, пружних систем та електромагнітних віброзбудників коливань усіх вібраційних установок транспортної системи подачі штучних виробів до технологічного обладнання. Проведено детальний розрахунок пружної системи вібраційного трубчастого транспортера, виконаної у вигляді трьох блоків гратчастих пружин, на міцність і жорсткість, а також перевірено умови недопущення крутильних коливань робочого органу. Зважаючи на необхідність забезпечення незалежних (еліптичних) коливань транспортуючої труби, розраховано відповідні електромагнітні приводу поздовжніх (горизонтальних) і нормальних (вертикальних) коливань. Виконано розрахунок пружної системи вібраційного бункерного живильника, яка конструювалася у вигляді гратчастого гіперболоїдного торсіона. Також наведено спрощений (перевірочний) розрахунок електромагнітного віброзбудника коливань, що складається з чотирьох U-подібних магнітопроводів, які збурюють вертикальні коливання нижнього диска торсіона. Розраховано пружну систему вібраційного лотка-транспортера, виконану у вигляді чотирьох пар плоских пружин, приєднаних до коливальних мас під кутом 80 град до горизонту з метою забезпечення кута кидання (вібрації) 10 ? =?. За аналогією з попередніми вібраційними установками, для лотка-транспортера проведено розрахунок електромагнітного віброзбудника, який в даному випадку виконаний у вигляді двох електромагнітів, збурювальні зусилля яких напрямлені в протилежні сторони і зміщені за фазою на 180 град. У четвертому розділі магістерської кваліфікаційної роботи проаналізовано основні навантаження на елементи механічної коливальної системи вібротранспортера та на основі диференціальних рівнянь Лагранжа ІІ-го роду розроблено її математичну модель, яка описує рух системи при прикладанні синусоїдальної збурюючої сили між активною та реактивною масами системи. Використовуючи загальні методи розв’язування систем лінійних неоднорідних диференціальних рівнянь зі сталими коефіцієнтами, отримано вирази для знаходження амплітуд коливань усіх мас системи в усталених режимах роботи. У відповідності із обраними конструктивно масами робочого органу і рами транспортера (див. п. 2.3, рис. 2.4) було визначено жорсткості відповідних пружних елементів і віброізоляторів, величину реактивної (збурювальної) маси та підібрано характеристики електромагнітного віброзбуджувача (див. п. 3.3): mа = 22 кг , mp = 44 кг , 6 1 1,6 10 / c H м = ? , 0 / із с Н м ? , ?1 = із? = 0, 180 H Р = , ? = 314 рад/с (? 50 Гц). На основі виведених залежностей амплітуд коливань робочих мас в усталених режимах роботи від частоти збурювального зусилля та з урахуванням розрахованих інерційних, жорсткісних і силових параметрів коливної системи вібротранспортера, побудовано відповідні амплітудно-частотні характеристики та часові залежності переміщень коливальних мас. Встановлено, що номінальна амплітуда коливань робочої маси вібротранспортера в усталеному режимі роботи досягає 1 мм.За розрахованими параметрами коливної системи та параметрами збурення за допомогою побудованої математичної моделі (4.7) двомасової коливної системи вібротранспортера було змодельовано її рух у програмному продукті MathCad. За результатами імітаційного моделювання зроблено висновки про збіжність результатів аналітичних досліджень та віртуального експерименту. Обґрунтовано наявність антифазного руху активної і реактивної мас з амплітудами обернено пропорційними величинам відповідних мас. Об’єкт розроблення і дослідження – вібраційна транспортна система для подачі штучних виробів до технологічного обладнання, яка складається з вібраційного трубчастого конвеєра, вібраційного бункерного живильника та вібраційного лотка-транспортера з електромагнітними приводами. Предмет розрахунку і дослідження – інерційно-жорсткісні та силові параметри коливних систем вібраційних установок, що складають вібротранспортну систему; динамічні процеси, які виникають при роботі вібраційного лотка-транспортера з напрямленими коливаннями робочого органу. Мета роботи – розроблення конструктивного рішення і дослідження окремих техніко-експлуатаційних параметрів функціонування вібраційної транспортної системи для подачі штучних виробів до технологічного обладнання. Дана система повинна складатися з вібраційного трубчастого конвеєра опорного типу з незалежними (еліптичними) коливаннями робочого органу, вібраційного бункерного живильника і вібраційного лотка-транспортера з електромагнітними приводами та напрямленими коливаннями робочих органів. Ключові слова – інерційні параметри, жорсткісні параметри, коливальна система, пружна система, електромагнітний віброзбудник, віброізолятор.