Энергетические характеристики в оценке упругих и рычажных связей в диаде механической колебательной системы


Авторы

Елисеев А. В.1*, Кузнецов Н. К.1**, Миронов А. С.2***

1. Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия
2. Иркутский государственный университет путей сообщения, ИрГУПС, ул. Чернышевского, 15, Иркутск, 664074, Россия

*e-mail: eavsh@ya.ru
**e-mail: knik@istu.edu
***e-mail: art.s.mironov@mail.ru

Аннотация

В рамках проблемы изменения динамических свойств технических объектов, находящихся в условиях вибрационных нагружений, рассматриваются задачи оценки, формирования и коррекции динамических состояний структурных образований механических колебательных систем. В качестве структурного образования рассматривается диада – изолированная система из двух массоинерционных элементов, соединенных пружиной с учетом дополнительных связей, включающих устройства для преобразования движений или демпфер.
Цель разрабатываемого методологического подхода заключается в формировании динамических состояний диад и оценке их динамических свойств в условиях вибрационных нагружений на основе обобщенных энергетических отношений, учитывающих рычажные и упругие связи.
Используются методы теоретической механики, теории дифференциальных уравнений, интегральных преобразований, системного анализа и  структурного математического моделирования, основанного на сопоставлении механическим колебательным системам, используемым в качестве расчетных схем технических объектов, структурных схем, эквивалентных в динамическом отношении системам автоматического управления.
Разработана научно-методологическая основа оценки, формирования и коррекции динамических состояний диады, рассматриваемой в качестве эталонного элемента, использующая энергетические характеристики, учитывающие рычажные отношения и упругие связи между парциальными системами и внешними возмущениями.

Ключевые слова:

механическая колебательная система, рычажная связь, структурная математическая модель, передаточная функция, связность внешних возмущений, частотная энергетическая функция, функция демпфирования

Библиографический список

  1. Clarence W. de Silva. Vibration. Fundamentals and Practice, Boca Raton, London, New York, Washington, D.C.: CRC Press, 2000, 957 p.

  2. Ден-Гартог Д.П. Механические колебания. - М.: Физматгиз, 1960. - 574 с.

  3. Цзе Ф.С., Морзе И.Е., Хинкл Р.Т. Механические колебания. – М.: Машиностроение, 1966. - 508 с.

  4. Rocard Y. General Dynamics of Vibrations, Paris, Masson, 1949, 458 p.

  5. Зоммерфельд А. Механика. - М.-Ижевск: НИЦ Регулярная и хаотическая динамика, 2001. - 368 с.

  6. Пановко Г.Я. Динамика вибрационных технологических процессов. - М.-Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика. Институт компьютерных технологий, 2006. - 176 с.

  7. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения.– Воронеж: Научная книга, 2011. – 568 с.

  8. Krot Pavlo, Hamid Shiri, Przemysław Dąbek, Radosław Zimroz. Diagnostics of Bolted Joints in Vibrating Screens Based on a Multi-Body Dynamical Model // Materials, 2023, vol. 16, no. 17, pp. 5794. DOI: 10.3390/ma16175794

  9. Dumitriu Madalina, Apostol Ioana. Influence of Interference between Vertical and Roll Vibrations on the Dynamic Behaviour of the Railway Bogie // Vibration, 2022, vol. 5, pp. 659-675. DOI: 10.3390/vibration5040039

  10. Chu, Song Yang. Study on Dynamic Interaction of Railway Pantograph–Catenary Including Reattachment Momentum Impact // Vibration, 2020, vol. 3, pp. 18-33. DOI: 10.3390/vibration3010003

  11. Антипов В.А. Подавление вибрации агрегатов и узлов транспортных систем. - М.: Маршрут, 2006. - 264 с.

  12. Rieß Sebastian, Kaal William, Herath, Kristian. Frequency-Adaptable Tuned Mass Damper Using Metal Cushions // Vibration, 2021, vol. 4, pp. 77-90. DOI: 10.3390/vibration4010007

  13. Максимов С.А., Наумченко В.П., Илюшин П.А., Пикунов Д.Г., Соловьёв А.В. Анализ системы амортизации и демпфирования бесплатформенного инерциального измерительного прибора // Труды МАИ. 2023. № 129. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=173032. DOI: 10.34759/trd-2023-129-20

  14. Vellingiri Vishwa, Sadasivam Udhayakumar. Effect of Vibrator Parameters and Physical Characteristics of Parts on Conveying Velocity // Strojniški vestnik - Journal of Mechanical Engineering, 2023, vol. 69, pp. 352-363. DOI: 10.5545/sv-jme.2022.510

  15. Kletschkowski T. Theoretical and Non-Dimensional Investigations into Vibration Control Using Viscoelastic and Endochronic Elements // Vibration, 2023, vol. 6 (4), pp. 1030-1047. DOI: 10.5545/sv-jme.2022.510

  16. Tophøj Laust, Grathwol Nikolaj, Hansen Svend. Effective Mass of Tuned Mass Dampers // Vibration, 2018, vol. 1, pp. 192-206. DOI: 10.3390/vibration1010014

  17. Сысоев О.Е., Добрышкин А.Ю., Нейн С.Н. Аналитическое и экспериментальное исследование свободных колебаний разомкнутых оболочек из сплава д19, несущих систему присоединенных масс // Труды МАИ. 2018. № 98. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=90079

  18. Korendiy V., Kachur O., Predko R., Kotsiumbas O., Stotsko R., Ostashuk M. Generating rectilinear, elliptical, and circular oscillations of a single-mass vibratory system equipped with an enhanced twin crank-type exciter // Vibroengineering Procedia, 2023, vol. 51, pp. 8-14. DOI: 10.21595/vp.2023.23657

  19. Moueddeb Maryam, Louf François, Boucard Pierre-Alain, Dadié Franck, Saussine Gilles, Sorrentino Danilo. An Efficient Numerical Model to Predict the Mechanical Response of a Railway Track in the Low-Frequency Range // Vibration, 2022, vol. 5, pp. 326-343. DOI: 10.3390/vibration5020019

  20. Sehner Michael, Nava Luis, Seidl-Nigsch Markus, Loy Harald. Vibration Mitigation: Under-Ballast Mats in Heavy-Haul Applications // Practice Periodical on Structural Design and Construction, 2023, vol. 28, pp. 05023004. DOI: 10.1061/PPSCFX.SCENG-1258

  21. Zhao Zhenhang, Gao Ying, Li Chenghui. Research on the Vibration Characteristics of a Track’s Structure Considering the Viscoelastic Properties of Recycled Composite Sleepers // Applied Sciences, 2020, vol. 11, pp. 150. DOI: 10.3390/app11010150

  22. Zou Yu, Wen Yongpeng, Sun Qian. Study on the Urban Rail Transit Sleeper Spacing Considering Vehicle System // MATEC Web of Conferences, 2019, vol. 296, pp. 01008. DOI: 10.1051/matecconf/201929601008

  23. Korendiy Vitaliy, Volodymyr Gursky, Oleksandr Kachur, Petro Dmyterko, Oleh Kotsiumbas, Oleksandr Havrylchenko. Mathematical Model and Motion Analysis of a Wheeled Vibro-Impact Locomotion System // Vibroengineering PROCEDIA, 2022, vol. 41, pp. 77–83. DOI: 10.21595/vp.2022.22422

  24. Банах Л.Я. Методы декомпозиции при исследовании колебаний механических систем. - Москва-Ижевск: Регулярная и хаотическая динамика, 2016. - 292 c.

  25. Banakh L., Kempner M. Vibrations of Mechanical Systems with Regular Structure, Berlin, Heidelberg, Springer, 2010, 262 p.

  26. Гальперин И.И. Автоматика как односторонняя механика. - М.: Энергия, 1964. - 264 с.

  27. Фролов К.В., Фурман Ф.А. Прикладная теория виброзащитных систем. - М.: Машиностроение, 1985. – 286 с.

  28. Тарасик В.П. Математическое моделирование технических систем. - Минск: Дизайн ПРО, 2004. - 640 c.

  29. Ганиев Р.Ф., Кононенко В.О. Колебания твердых тел. - М.: Наука, 1976. - 432 с.

  30. Коловский М.З. Автоматическое управление виброзащитными системами. - М.: Наука, 1976. - 320 с.

  31. Дружинский И.А. Механические цепи. - Л.: Машиностроение, 1977. - 240 с.

  32. Рэлей Д.В. Теория звука. Т. 1. – М.: - Л.: Гостехтеоретиздат, 1940. - 500 с.

  33. Ленк А. Электромеханические системы. Системы с сосредоточенными параметрами. - М.: Мир, 1978. - 288 с.

  34. Елисеев С.В. Прикладной системный анализ и структурное математическое моделирование (динамика транспортных и технологических машин: связность движений, вибрационные взаимодействия, рычажные связи): монография. – Иркутск: ИрГУПС, 2018. – 692 с.

  35. Белокобыльский С.В., Елисеев С.В., Кашуба В.Б. Прикладные задачи структурной теории виброзащитных систем. - СПб.: Политехника, 2013. – 363 с.

  36. Eliseev S.V., Eliseev A.V. Theory of Oscillations. Structural Mathematical Modeling in Problems of Dynamics of Technical Objects. Series: Studies in Systems, Decision and Control, vol. 252, Springer International Publishing, Cham, 2020, 521 p.

  37. Eliseev A.V. Structural Mathematical Modeling Applications in Technological Machines and Transportation Vehicles. Hershey, PA: IGI Global, 2023. DOI: 10.4018/978-1-6684-7237-8

  38. Karnovsky I.A., Lebed E. Theory of Vibration Protection, Springer International Publishing, Switzerland, 2016, 708 p.

  39. Елисеев А.В., Елисеев С.В. Диада как основа формирования механических колебательных систем // Системы. Методы. Технологии. 2017. № 4 (36). С. 25-38. DOI: 10.18324/2077-5415-2017-4-25-38

  40. Елисеев А.В. Частотная функция и функция демпфирования в оценке динамических процессов в механических колебательных системах с симметрией // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). 2020. Т. 20. № 4. С. 360-369.

  41. Елисеев А.В. Динамические свойства диады с разнородными парциальными системами // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 5 (124). С. 32-53. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-5-32-53

  42. Елисеев С.В. Орленко А.И., Нгуен Д.Х. Устройства для преобразования движения в структуре диады механической колебательной системы // Вестник Донского государственного технического университета. 2017. Т. 17. № 3 (90). С. 46-59.

  43. Елисеев А.В., Миронов А.С. Особенности формирования инерционно-упругих связей в структуре диады // XVIII Международная научно-практическая конференция «Кулагинские чтения: техника и технологии производственных процессов» (Чита, 28–30 ноября 2018): сборник статей. - Чита: Забайкальский государственный университет, 2018. С. 220-225.

  44. Лурье А.И. Операционное исчисление и применение в технических приложениях. – М.: Наука, 1959. – 368 с.

  45. Елисеев С.В., Орленко А.И., Елисеев А.В. Структурные образования в механических колебательных системах: диады, их свойства, возможности изменения динамических состояний // Транспорт Урала. 2017. № 3 (54). С. 56-63. DOI: 10.20291/1815-9400-2017-3-56-63

  46. Елисеев А.В., Елисеев С.В. Особенности динамических свойств диады в подходах с позиций мезомеханики // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2019. Т. 62. № 2. С. 23–33. DOI: 10.26731/1813-9108.2019.2(62).23–33

  47. Елисеев А.В., Николаев А.В., Миронов С.В. Диады в механических колебательных системах: модель формирования динамических взаимодействий // Седьмая международная научная конференция «Проблемы механики современных машин» (Улан-Удэ, 25–30 июня 2018): сборник трудов. - Улан-Удэ: Изд-во Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления. 2018. Т. 1. С. 33-40.

  48. Николаев А.В., Елисеев А.В. Математическое моделирование: особенности динамических свойств структурных образований в составе механических колебательных систем // Автоматизированное проектирование в машиностроении. 2018. № 6. С. 63-65.

  49. Елисеев А.В., Кузнецов Н.К., Николаев А.В. Характерные особенности распределения амплитуд в свободных колебаниях механических систем: введение дополнительных связей, структурные образования // Материалы международной научно-практической конференции «Машиностроение: инновационные аспекты развития» (Санкт-Петербург, 15 марта 2019): сборник трудов. – СПб.: Санкт-Петербургский филиал Научно-исследовательского центра «МашиноСтроение», 2019. Т. 2. С. 50-57. DOI: 10.26160/2618-6810-2019-2-50-57

  50. Елисеев А.В., Выонг К.Ч. Некоторые возможности управления одномерным вибрационным полем технологической машины // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2016. № 1 (49). С. 33-41.

  51. Елисеев А.В., Мамаев Л.А., Ситов И.С. Некоторые подходы к обоснованию схемы инерционного возбуждения в технологических вибрационных машинах // Системы. Методы. Технологии. 2015. № 4 (28). С. 15-24.


Скачать статью

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2000—2024

 Вход