Технические науки. Механика
Газизова Г.М., Кожахметова А.К., Умбеталиева У.Л.
Карагандинский Государственный Технический университет
Синтез устойчивых режимов движения
вибрационной системы
Динамика рассматриваемой системы «вибратор-конструкция-среда»
определяется динамикой вибратора, к поршню которого приведены масса всей
системы и внешние силы, действующие на систему, вследствие чего основной
задачей исследований становится задача выполнения устойчивых режимов работы
исполнительного механизма вибратора. Сложность явлений, проистекающих в
гидравлических механизмах и множественность параметров, влияющих на работу
приводов, требует применения различных методов расчета статических и
динамических характеристик гидравлических приводов в конкретных условиях их
использования. В настоящее время широкое применение в проектировании таких
систем нашли аналитические и графо-аналитические методы расчета, используемые,
как правило, на первом этапе, когда выявляются основные качественные
характеристики, выбирается приближенная структура и примерные значения
параметров проектируемой гидравлической системы, обеспечивающей заданные
техническими условиями показатели качества работы [1,2].
На втором этапе проверяется справедливость сделанных допущений и
упрощений, а также уточняются значения параметров, при которых требования,
предъявляемые к системе, удовлетворяются оптимальным образом. Этот этап требует,
возможно, более полного описания динамических свойств системы и влияния внешних
воздействий. Расчеты, проводимые на основе уточненных описаний, как правило,
сложны и трудоемки, и могут быть выполнены только с использованием современной
вычислительной техники. На стадии проектирования вычислительная техника весьма
эффективно используется для расчета значений различных параметров системы, при
которых обеспечивается заданное качество работы; для математического
моделирования проектируемых систем, когда динамические свойства достаточно
точно описаны, а условия работы системы приближаются к реальным; для
автоматизации процесса проектирования, когда в ЭВМ вводят исходные данные и
технические требования, а на выходе получают результаты в виде цифровых значений параметров, графиков и
чертежей. Широкие возможности вычислительной техники позволяют решать
нелинейные задачи численными методами, выявлять режимы устойчивых движений и
проводить анализ динамических свойств рассматриваемой системы.
Для синтеза устойчивых режимов движения рассматриваемой системы
«вибратор-конструкция-среда» создана программа моделирования процесса,
написанная на языке Фортран. Программа строится по блочному принципу, что
позволяет широко использовать процедуру при описании физико-механических
свойств гидравлического вибратора, испытываемой конструкции и среды. Кроме
того, это обеспечивает простоту замены менее подробных описаний на более
подробные и наоборот [3,4]. В результате проведенных исследований можно сделать
следующие выводы:
1.
Процесс синтеза
устойчивых режимов, интегрирование дифференциальных уравнений численными
методами, получение табличной и графической информации полностью
автоматизирован. Разработанная программа расчетов на ЭВМ позволяет на основе
единого алгоритма проводить аналитические исследования, как для систем без
обратной связи, так и следящих систем в сочетании с различной формой
управляющего сигнала.
2.
Результаты синтеза устойчивых режимов работы
и динамический анализ системы проводится на примере при заданных конструктивных
параметрах вибратора: эффективная площадь поршня 
; коэффициент расхода 
; давление: на входе 
; на сливе 
; амплитуда управляющего сигнала 
. Исследования выполнены в диапазоне 
для значений
приведенной массы 
и значений
приведенной жесткости, лежащих в пределах 
Построены фазовые
портреты системы в переходном и установившемся периодах (рис.1), которые
позволяют судить об устойчивости режимов работы исследуемой системы
3. Проведено
исследование влияния частоты управляющего сигнала на динамические
характеристики рассматриваемой системы. Построены амплитудно-частотные
характеристики системы без обратной связи при прямоугольном и синусоидальном
сигнале (рис.2), а также для системы с обратной связью для различных значений
приведенной массы и приведенной жесткости. Определены частотные характеристики
кинематических параметров системы – скорости и ускорения.
)
