Расчёт систем виброизоляции горных машин с учётом эффекта старения

Abstract

Проанализированы алгоритмы расчёта колебаний упругих систем на основе теории вязкого трения Кельвина-Фохта и теории наследственности Больцмана-Вольтерра применительно к расчёту систем виброизоляции горных машин. В результате, сделан вывод о том, что математическая модель с использованием интегральных соотношений Больцмана-Вольтерра основана на более строгих предпосылках и наиболее точно учитывает вязкоупругие свойства резины. Комплексно рассмотрены вопросы, связанные с изменением физико-механических свойств и структуры резины при длительной эксплуатации или хранении, т. е. эффект старения. Рассмотрены причины и получены функциональные зависимости, определяющие изменение жесткостных характеристик и диссипации резины во времени. Указанными зависимостями дополнены рассмотренные ранее алгоритмы расчёта систем виброизоляции горных машин. С помощью полученного алгоритма рассчитаны основные динамические характеристики, а также оценена эффективность системы виброизоляции горной машины с известной массой и амплитудно-частотной характеристикой. В результате чего полученное значение области отказа системы виброизоляции составило около 60 000 часов (7 лет).

Проаналізовано алгоритми розрахунку коливань пружних систем на основі теорії в’язкого тертя Кельвіна-Фохта і теорії спадковості Больцмана-Вольтерра стосовно розрахунку систем віброізоляції гірничих машин. У результаті, зроблено висновок про те, що математична модель із використанням інтегральних співвідношень Больцмана-Вольтерра заснована на більш строгих передумовах і найбільш точно враховує в’язкопружні властивості гуми. Комплексно розглянуті питання, пов'язані зі зміною фізико-механічних властивостей і структури гуми при тривалій експлуатації або зберіганні, тобто ефект старіння. Розглянуто причини і отримані функціональні залежності, що визначають зміну жорсткістних характеристик і дисипації гуми в часі. Зазначеними залежностями доповнено розглянуті раніше алгоритми розрахунку систем віброізоляції гірничих машин. За допомогою отриманого алгоритму розраховані основні динамічні характеристики, а також оцінено ефективність системи віброізоляції гірничої машини з відомою масою і амплітудно-частотною характеристикою. Отримане значення області відмови системи віброізоляції, яке склало близько 60 000 годин (7 років).

Analyzed algorithms for calculating vibrations of elastic systems based on the theory of viscous friction Kelvin-Voigt and Boltzmann-Volterr theory of heredity in relation to the calculation of vibration isolation systems of mining machines. As a result, it was concluded that the mathematical model using the Boltzmann-Volterr integral relationships based on the more stringent assumptions and takes into account the most accurate viscoelastant property of rubber. Comprehensively discussed tasks related to changes in physical and mechanical properties and rubber structure with long-term operation or storage, i.e. the aging effect. The reasons for and obtained functional dependencies that define measurable stiffness and damping characteristics at the time of the rubber. This dependence supplemented algorithms for calculating vibration isolation systems of mining machines discussed earlier. With the resulting algorithm to calculate the main dynamic characteristics and evaluated the effectiveness of vibration isolation system of mining machine with a known mass and frequency response. Obtained value of vibration isolation system failure was about 60 000 hours (7 years).