Моделирование и оптимизация двухамплитудного дебаланса с подвижной внутренней массой

Рассмотрен вибровозбудитель вибрационного катка, выполненный на основе пустотелых дебалансов с сыпучей внутренней массой. Такая конструкция позволяет уменьшить негативные эффекты ударов и резонансных явлений при реверсировании и разгоне дебалансного вала. Однако в научной литературе отсутствуют сведения о методиках проектирования таких вибровозбудителей. Также неясен характер движения сыпучей массы внутри дебаланса при его разгоне и во время равномерного вращения. В связи с этим проведено динамическое моделирование, которое выявило характерные особенности движения внутренней массы. На основе этой информации предложен способ определения объема сыпучей внутренней массы и ее рабочего эксцентриситета. Построена параметризованная модель дебаланса и сыпучей массы для установившегося движения. По управляемым параметрам выполнена многопараметрическая оптимизация с помощью программного комплекса IOSO NM. Предложенный подход позволяет проектировать вибровозбудители с заданными характеристиками вибрации для различных типов вибрационных катков.

Литература

[1] Kodikara J., Islam T., Sounthararajah A. Review of soil compaction: History and recent developments. Transp. Geotech., 2018, vol. 17B, pp. 24–34, doi: https://doi.org/10.1016/j.trgeo.2018.09.006

[2] Popov Y.G., Chabutkin E.K. Increasing efficiency of vibratory rollers through adjusting magnitude of disturbing force. In: ICIE 2019. Springer, 2020, pp. 567–576, doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22063-1_60

[3] Yao Y., Feng, Z., Chen S. et al. Design and fabrication of a road roller with double-frequency composed vibration and its compaction performance. Arab. J. Sci. Eng., 2014, vol. 39, no. 12, pp. 9219–9225, doi: https://doi.org/10.1007/s13369-014-1469-9

[4] Tao-ping Y. Vibration frequency vibratory roller stepless design and analysis of the hydraulic system. CECNet, 2011, pp. 4621–4624, doi: https://doi.org/10.1109/CECNET.2011.5768984

[5] Grzegorz C. Verification of the nomogram for amplitude determination of resonance vibrations in the run-down phase of a vibratory machine. J. Theor. Appl. Mech., 2009, vol. 47, no. 2, pp. 295–306.

[6] Li S., Hu C. Study on dynamic model of vibratory roller — soil system. IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci., 2018, vol. 113, art. 012187, doi: https://doi.org/10.1088/1755-1315/113/1/012187

[7] Тюремнов И.С., Морев А.С., Фурманов Д.В. К вопросу обоснования значения присоединенной массы грунта при реологическом моделировании процесса уплотнения грунта вибрационным катком. Проблемы машиноведения. Мат. межд. науч.-тех. конф. Ч. 1. Омск, ОмГТУ, 2019, с. 215–223.

[8] Asif Imran S., Commuri S., Zaman M. A 2 dimensional dynamical model of asphalt-roller interaction during vibratory compaction. Proc. 12th Int. Conf. on Informatics in Control, Automation and Robotics. Vol. 1. SciTePress, 2015, p. 533–540, doi: https://doi.org/10.5220/0005536405330540

[9] SEM518. Semmachinery.com: веб-сайт. URL: https://www.semmachinery.com/AME_EN/products/Soil-Compactor/SEM518.html (дата обращения: 20.03.2023).

[10] Swanson D.J., Potts D.R., Dubay G.H. et al. Vibratory mechanism. Patent US 6551020. Appl. 24.07.2001, publ. 22.04.2003.

[11] Goebel K.L. Compaction machine. Patent US 10227737. Appl. 03.11.2017, publ. 12.03. 2019.

[12] Stanton R.J. Vibratory mechanism. Patent US 4586847. Appl. 06.08.1984, publ. 06.05.1986.

[13] Gursky V., Krot P., Korendiy V. et al. Dynamic analysis of an enhanced multi-frequency inertial exciter for industrial vibrating machines. Machines, 2022, vol. 10, no. 2, art. 130, doi: https://doi.org/10.3390/machines10020130

[14] Direct support, and general support repair parts and special tools list. Washington, Diane, 2003. 325 p.

[15] CP-563D, CS-563D, CS-573D and CS-583D vibratory compactors vibratory system caterpillar. avsmanual.com: веб-сайт. URL: https://avsmanual.com/i.caterpillar/i00793205/ (дата обращения: 10.03.2023).

[16] Egorov I., Kretinin G., Leshchenko I. et al. The main features of IOSO technology usage for multi-objective design optimization. AIAA Papers, 2004, no. 2004–4610, doi: https://doi.org/10.2514/6.2004-4610

[17] Sloane N.J.A. The packing of spheres. Sci. Am., 1984, vol. 250, no. 1. pp. 116–125, doi: https://doi.org/10.1038/scientificamerican0184-116