Динамічний аналіз роликової формувальної установки з урахуванням дисипативних властивостей енергетично врівноваженого приводного механізму

Abstract

З метою підвищення надійності та довговічності роликової формувальної установки з енергетично врівноваженим привідним механізмом розраховано навантаження в елементах її конструкції та приводу, отримано залежності для визначення зусилля в шатунах, яке необхідне для приведення в зворотно-поступальний рух формувальних візків, та нормальних реакцій напрямних руху формувальних візків на напрямні ролики в залежності від кута повороту кривошипів. Для дослідження навантажень використано двомасову динамічну модель роликової формувальної установки, в якій враховано силові та інерційні характеристики привідного двигуна і кожного з формувальних візків, жорсткість привідного механізму та його дисипація. Визначено функцію зміни необхідного крутного моменту на привідному валу кривошипів для забезпечення процесу ущільнення виробів з будівельних сумішей із урахуванням дисипації привідного механізму. За середнім значенням моменту сил опору за цикл повороту кривошипів визначено номінальну розрахункову потужність, за якою вибрано електродвигун, підібрано з’єднувальні муфти та редуктор. Використовуючи рівняння Лагранжа другого роду, для роликової формувальної установки з енергетично врівноваженим приводом, представленої двомасовою динамічною моделлю, складено диференціальні рівняння руху. В результаті числового експерименту для роликової формувальної установки з енергетично врівноваженим привідним механізмом визначено значення жорсткості привідного механізму, зведеної до осі обертання кривошипів, за якого спостерігаються мінімальні навантаження у муфтах привідного механізму. Встановлено залежність моменту у муфті приводу від величини коефіцієнта дисипації. Визначено рекомендовану величину коефіцієнта дисипації для роликової формувальної установки з енергетично врівноваженим приводним механізмом.

С целью повышения надежности и долговечности роликовой формовочной установки с энергетически уравновешенным приводным механизмом рассчитано нагружение в элементах ее конструкции и привода, получены зависимости для определения усилия в шатунах, которое необходимо для приведения в возвратно-поступательное движение формовочных тележек, и нормальных реакций направляющих движение формовочных тележек на направляющие ролики в зависимости от угла поворота кривошипов. Для исследования нагрузок использована двухмассовая динамическая модель роликовой формовочной установки, в которой учтены силовые и инерционные характеристики приводного двигателя и каждой из формовочных тележек, жесткость приводного механизма и его диссипация. Определены функции изменения необходимого крутящего момента на приводном валу кривошипов для обеспечения процесса уплотнения изделий из строительных смесей с учетом диссипации приводного механизма. По среднему значению момента сил сопротивления за цикл поворота кривошипов определена номинальная расчетная мощность, по которой выбран электродвигатель, подобраны соединительные муфты и редуктор. Используя уравнения Лагранжа второго рода, для роликовой формовочной установки с энергетически уравновешенным приводом, представленной двухмассовой динамической моделью, составлены дифференциальные уравнения движения. В результате численного эксперимента для роликовой формовочной установки с энергетически уравновешенным приводным механизмом определено значение жесткости приводного механизма, приведенной к оси вращения кривошипов, при котором наблюдаются минимальные нагрузки в муфтах приводного механизма. Установлена зависимость момента в муфте привода от величины коэффициента диссипации. Определена рекомендованная величина коэффициента диссипации для роликовой формовочной установки с энергетически уравновешенным приводным механизмом.

In order to increase the reliability and durability of a roller forming unit with an energy-balanced drive, loads in the unit structure elements and drive are calculated, dependencies for identifying efforts in the connecting rods, necessary for setting the forming trolleys in reciprocating movement, and normal reactions of the forming trolley guide rails to the guide rollers depending on the rotation angle of the cranks are obtained. For researching into loads, a two-mass dynamic model of a roller forming unit is used, in which the load and inertia characteristics of the drive motor and each of the forming trolleys as well as rigidity of the drive and its dissipation are considered. Function of change of the required moment for ensuring the process of compacting products from building mixtures, taking into account drive dissipation, is defined. By the average value of the resistance moment for one crank rotation cycle, the rated power is chosen, on which the electric motor, clutches and reducer are chosen. Using Lagrange's equation of the second kind differential equations of movement are worked out for a roller forming unit with an energy-balanced drive presented by a two-mass dynamic model. As a result of the numerical experiment for a roller forming unit with an energy-balanced drive, the value of the drive rigidity (reduced to the crank rotation axis) at which the minimum loads in the drive clutches are observed, is determined. Dependence of the drive clutch torque from the dissipation coefficient value is determined. The recommended dissipation coefficient value for a roller forming unit with an energy-balanced drive is determined.