Методы формирования вибрационных режимов колебаний испытательных стендов с двумя вибровозбудителями

Авторы

Елисеев А. В.^*, Кузнецов Н. К.^**

Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, Иркутск, 664074, Россия

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

Аннотация

Рассматриваются задачи оценки, формирования и коррекции динамических состояний технических объектов, моделируемых механическими колебательными системами. Исследование ориентировано на разработку математических моделей вибрационных стендов для испытаний длинномерных конструкций, критически важных для аэрокосмической техники, таких как лонжероны и лопасти вертолетов. На основе методов структурного математического моделирования, теории колебаний и элементов теории автоматического управления разработана структурная математическая модель стенда с двумя вибровозбудителями. Модель, редуцированная до четырех степеней свободы путем учета жестких сочленений, позволяет анализировать динамику системы. Ключевым результатом является демонстрация возможности реализации режимов одновременного динамического гашения колебаний в двух точках установки возбудителей путем варьирования коэффициента связности между внешними гармоническими воздействиями. Установлено, что сближение частот динамического гашения с собственными частотами системы приводит к специфическим формам колебаний, исключающим резонансные явления. Полученные результаты открывают возможность оптимизации параметров вибрационных стендов для эффективных испытаний сложных аэрокосмических конструкций, где сам испытуемый образец может выполнять функцию динамического гасителя колебаний, что повышает достоверность и безопасность испытаний.

Ключевые слова:

структурное математическое моделирование; механическая колебательная система; передаточная функция; режимы динамического гашения колебаний; вибрационный стенд; режимы одновременного динамического гашения колебаний по двум координатам; динамический гаситель колебаний

Список источников

1. Иориш Ю.И. Виброметрия. М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963. 756 с.
2. Вибрации в технике. Т. 5. Измерения и испытания / Под ред. М.Д. Генкина. М.: Машиностроение, 1981. 496 с.
3. Испытательная техника: справочник. В 2 кн. / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1982. Кн. 1. 528 с.
4. Ганиев Р.Ф. Нелинейные резонансы и катастрофы. Надежность, безопасность и бесшумность. М.: Регулярная и хаотическая динамика, 2013. 592 с.
5. Миль М.Л., Некрасов А.В., Браверман А.С. Вертолеты. Расчеты и проектирование. В 3 кн. / Под ред. М.Л. Миля. М.: Машиностроение, 1967. Кн. 2: Колебания и динамическая прочность. 424 с.
6. Блехман И.И. Теория вибрационных процессов и устройств. Вибрационная механика и вибрационная техника. СПб.: ИД «Руда и Металлы», 2013. 640 с.
7. Пановко Г.Я. Динамика вибрационных технологических процессов. М.; Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных технологий, 2006. 176 с.
8. Копылов Ю.Р. Динамика процессов виброударного упрочнения: монография. Воронеж: ИПЦ «Научная книга», 2011. 568 с.
9. Каминский С.С. Система управления резонансным вибростендом с демабалансным вибровозбудителем для динамических испытаний образцов лопастей вертолета: дис. … канд. техн. наук: 05.13.05. Казань: Казанский государственный энергетический институт, 2000. 160 с.
10. Быховский И.И. Основы теории вибрационной техники. М.: Машиностроение, 1969. 320 с.
11. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний. М.: Наука, 1971. 252 с.
12. Вайсберг Л.А. Проектирование вибрационных грохотов. М.: Недра, 1986. 200 с.
13. Хвингия М.В. Вибрации пружин. М.: Машиностроение, 1969. 286 с.
14. Федоренко И.Я. Численно-аналитическое исследование движения плода при вибрационной уборке // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2019. № 4 (174). С. 142–149.
15. Попов И.П. Источники силы и скорости, резонансы и антирезонансы // Труды МАИ: электрон. журнал. 2021. № 117. С. 1–27. DOI 10.34759/trd-2021-117-01.
16. Cieplok G. Influence of vibratory conveyor design parameters on the trough motion and the self-synchronization of inertial vibrators // Open Engineering. 2024. DOI 10.1515/eng-2022-0434. 
17. Dynamics features of a resonant vibromachine with self-synchronizing inertial vibroexciters / G. Panovko, O. Grishina, A. Shokhin, S. Eremeykin // Journal of Vibroengineering. 2021. Vol. 23, no. 8. P. 1727–1736. DOI 10.21595/jve.2021.22067.
18. Rumiantsev S.A., Azarov E.B., Shikhov A.M. Non-linear dynamics of vibration transport machine as an electromechanical system // Известия высших учебных заведений. Горный журнал. 2024. № 1. С. 9–19.
19. Gursky V., Kuzio I., Krot P., Korendiy V. Energy-Saving Inertial Drive for Dual-Frequency Excitation of Vibrating Machines // Energies. 2021. Vol. 14. P. 71. DOI: 10.3390/en14010071. URL: https://www.mdpi.com/1996-1073/14/1/71 (accessed: 01.07.2024).
20. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов / С.В. Елисеев, Ю.И. Резник, А.П. Хоменко, А.А. Засядко. Иркутск: ИГУ, 2008. 523 с.
21. Елисеев С.В., Хоменко А.П. Динамическое гашение колебаний: концепция обратной связи и структурные методы математического моделирования. Новосибирск: Наука, 2014. 357 с.
22. Елисеев С.В., Нерубенко Г.П. Динамические гасители колебаний. Новосибирск: Наука, 1982. 182 с.
23. Елисеев А.В., Кузнецов Н.К., Миронов А.С. Упругие связи в формировании структуры и динамики механических систем в условиях вибрационных нагружений силовой природы // Труды МАИ: электрон. журнал. 2024. № 137. 38 c. URL: URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=181873.
24. Елисеев А.В., Ситов И.С., Кузнецов Н.К. Формирование динамических эффектов в механических колебательных системах в рамках концепции обобщенного рычага с учетом дополнительных кинематических связей // Системы. Методы. Технологии. 2024. № 1 (61). С. 10–20.
25. Елисеев С.В., Каимов Е.В., Кинаш Н.Ж. Динамический гаситель колебаний как элемент системы возбуждения вибраций // Решетневские чтения. 2015. Т. 1. С. 456–458.
26. Лурье А.И. Операционное исчисление и его приложения к задачам механики. М.; Л.: Гостехиздат, 1950. 432 с.
27. Елисеев С.В., Ермошенко Ю.В. Сочленения звеньев в динамике механических колебательных систем: монография. Иркутск: ИрГУПС, 2012. 156 с.
28. Анищенко Г.А., Молин К.Е. Решение задач динамики вертолета методом конечных элементов с использованием программного комплекса MSC.NASTRAN // Труды МАИ: электрон. журнал. 2011. № 45. 8 с. URL: https://trudymai.ru/upload/iblock/c5e/reshenie-zadach-dinamiki-vertolyeta-metodom-konechnykh-element....
29. Князев А.С. Совместное использование авиасимулятора X-PLANE и среды SimInTech для исследования работы авиационных систем // Труды МАИ: электрон. журнал. 2021. № 117. DOI 10.34759/trd-2021-117-15.
30. Попов Е.П., Верейкин А.А., Насонов Ф.А. Исследование физических особенностей авиационных систем с применением математического моделирования на примере системы воздушного охлаждения // Труды МАИ: электрон. журнал. 2021. № 120. DOI 10.34759/trd-2021-120-15.