УДК 625.76.08:625.852

М.В. Дудкин*, п.с. кУЗНЕЦОВ**

*Восточно-Казахстанский государственный технический университет,

**Алтайский государственный технический университет

ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЭЛЛИПТИЧЕСКОГО ПЛАНЕТАРНОГО ВИБРОВОЗБУДИТЕЛЯ ДОРОЖНОГО КАТКА

Обязательное уплотнение грунта, щебня и асфальтобетона в дорожной отрасли является не только составной частью технологического процесса устройства земляного полотна, основания и покрытия, но и служит фактически главной операцией по обеспечению их прочности, устойчивости и долговечности. Основными средствами уплотнения дорожно-строительных материалов являются вибрационные катки, в вальце которых вмонтирован вибровозбудитель, являющийся источником возмущающей силы, передаваемой на валец и возбуждающей вынуждающую силу, которая и вводит систему «каток – уплотняемый материал» в колебательное движение, интенсифицируя тем самым процесс уплотнения.

На дорожных катках применяются вибровозбудители различного конструктивного исполнения, но в научной литературе практически отсутствуют исследования их рабочего процесса, особенно вибровозбудителей планетарного типа с некруглой беговой дорожкой. В данной работе приведен краткий динамический анализ рабочего процесса планетарного вибровозбудителя с эллиптической беговой дорожкой, бегунок которого совершает сложное плоскопараллельное движение /1/.

Вибровозбудитель с точки зрения процесса уплотнения дорожно-строительных материалов является центральным элементом системы, воздействующим на все остальные подсистемы. Главными параметрами вибровозбудителя являются суммарная вынуждающая сила, частота и амплитуда колебаний, а также энергонасыщенность рабочего процесса, т.е. потребляемая мощность привода.

Рассмотрим рабочий процесс планетарного вибровозбудителя с эллиптической беговой дорожкой и сделаем практический расчет для одного из экспериментальных образцов со следующими параметрами: масса бегунка m_b=0,06597; коэффициент трения скольжения f=0,2; коэффициент трения качения к=0,00002; радиус цапфы r_C=0,0015; радиус бегунка r_b=0,015; масса водила-кулисы m_K=0,3788, фокусные расстояния: с₁=0,038; с₂=0,045 и с₃=0,06. Значения даны в системе СИ.

Расчетная схема для динамического анализа эллиптического планетарного вибровозбудителя представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Расчетная схема АПВ с эллиптической беговой дорожкой при центральном расположении водила

Сумма проекций на ось Х и Y, где центробежная сила инерции бегунка представлена в виде проекций и /2/:

.	(1)
.	(2)

Сумма моментов сил, относительно точки О:

.

(3)

Решая уравнения 1 и 2 относительно неизвестных, находим /2/:

.	(4)
.	(5)
.	(6)

F_τ ─ касательная составляющая вынуждающей силы:

.

(7)

N – нормальная реакция со стороны беговой дорожки:

.

(8)

Проекции вынуждающей силы на координатные оси:

(9)

где N_X ─ проекция вынуждающей силы на ось X, N_Y ─ на ось Y.

По приведенным выше формулам (1 – 9) построим сравнительные графики зависимости проекций вынуждающей силы для трёх значений фокусных расстояний (рисунок 2, а и б).

Рисунок 2 ─ График зависимости проекции вынуждающей силы вибровозбудителя на ось абсцисс (а) и ось ординат (б) для трёх различных эксцентриситетов эллиптической беговой дорожки: с₁=0,038; с₂=0,045 и с₃=0,06

Для более полного анализа динамических параметров вибровозбудителя, используем программный продукт MathCAD, позволяющий совмещение нескольких линейных графиков в одном, т.е. построение трёхмерных графиков.

Рисунок 3 ─ Графики проекции вынуждающей силы вибровозбудителя на ось Х (а) и Y (б) в функции угла поворота водила φ и фокусного расстояния «с»

При анализе графиков, изображенных на рисунке 3,а, можно заметить тенденцию к снижению периода колебаний проекции вынуждающей силы на ось абсцисс, при увеличении фокусного расстояние свыше 0,045, что было вне поля зрения при анализе плоского графика (рисунок 2) и указывает на неоспоримое преимущество трёхмерных графиков при анализе динамических характеристик вибровозбудителя.

ЛИТЕРАТУРА

1. Темирбеков Е.С., Бостанов Б.О., Дудкин М.В. Определение силовых характеристик вибровозбудителя с эллиптической дорожкой. Вестник ЕНУ. - Астана, 2006. - Вып. № 6 (52).- С.112-117.

2. Дудкин М.В., Кузнецов П.С. Динамический анализ эллиптического планетарного вибровозбудителя для дорожных вибрационных катков. Журнал «Вестник ВКГТУ» № 1 / ВКГТУ, Усть-Каменогорск, 2005. – 7 с.