Експериментальне визначення закономірностей прояву ефекту Зомерфельда в кульовому автобалансирі

Автор(и)

  • Геннадій Борисович Філімоніхін Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-2819-0569
  • Володимир Володимирович Яцун Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-4973-3080
  • Анатолій Миколайович Мацуй Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-5544-0175
  • Любов Сергіївна Олійніченко Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-9351-6265
  • Віктор Вікторович Пукалов Центральноукраїнський національний технічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-0848-5861

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265578

Ключові слова:

інерційний віброзбудник, резонансна вібромашина, усталений рух, ефект Зомерфельда, автобалансування, стійкість руху

Анотація

Запропонований експериментальний метод дослідження ефекту Зомерфельда в автобалансирах чи збудниках резонансних вібрацій маятникового, кульового чи роликового типу. Метод ґрунтується на обробці сигналів, що поступають з аналогових датчиків обертів і віброприскорень з використанням регресійного аналізу. Метод перевірений на спеціально створеному стенді ротора на ізотропних пружно-в’язких опорах, що здійснює просторовий рух і автобалансира з однією кулею.

Перевірка точності методу з застосуванням стробоскопічного освітлення демонструє точність визначення швидкості обертання ротора, кулі, частоти коливань ротора тощо з похибкою у декілька сотих відсотку.

При фіксації кулі щодо ротора одержується класичний інерційний збудник вібрацій. У ротора виявлені дві резонансні швидкості. Ефект Зомерфельда майже не проявляється. При поступовому збільшенні частоти струму монотонно зростає швидкість обертання ротора. Істотного ковзання чи стрибків у швидкості обертання ротора не спостерігається. На АЧХ два чітко виражених піка. Тому для збудження резонансних вібрацій такий віброзбудник сам по собі не підходить.

При вільному розміщенні кулі у маслі поведінка системи істотно змінюється в околі першої резонансної швидкості. У ротора зникає перший вузький резонансний пік. Натомість з’являється довгий пологий резонансний підйом. Він триває при частоті струму від 9.4 Гц до 19.3 Гц. Амплітуда у контрольній точці на резонансному підйомі зростає від 0.7 мм до 2.84 мм. Тому зміною частоти струму можна плавно змінювати амплітуду коливань ротора майже у 4 рази. Максимальна амплітуда коливань ротора така ж сама, як і на першому резонансі при фіксованій кулі. Через пологість резонансного підйому вільно встановлена куля сама по собі є надійним збудником резонансних вібрацій.

Біографії авторів

Геннадій Борисович Філімоніхін, Центральноукраїнський національний технічний університет

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра деталей машин та прикладної механіки

Володимир Володимирович Яцун, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра будівельних, дорожніх машин і будівництва

Анатолій Миколайович Мацуй, Центральноукраїнський національний технічний університет

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра автоматизації виробничих процесів

Любов Сергіївна Олійніченко, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра деталей машин і прикладної механіки

Віктор Вікторович Пукалов, Центральноукраїнський національний технічний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра деталей машин та прикладної механіки

Посилання

  1. Sommerfeld, A. (1902). Beiträge zum dynamischen Ausbau der Festigkeitslehre. Zeitschrift des Vereines Deutscher Ingenieure, 46, 391–394.
  2. Blekhman, I. I. (2000). Vibrational mechanics: nonlinear dynamic effects, general approach, applications. World Scientific, 536. doi: https://doi.org/10.1142/4116
  3. Kononenko, V. O., IGladwell, G. M. L. (Ed.) (1969). Vibrating systems with a limited power supply. London: Iliffe, 236.
  4. Balthazar, J. M. (Ed.) (2022). Nonlinear Vibrations Excited by Limited Power Sources. Springer Nature, 422. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-96603-4
  5. Yaroshevich, N., Puts, V., Yaroshevich, Т., Herasymchuk, O. (2020). Slow oscillations in systems with inertial vibration exciters. Vibroengineering PROCEDIA, 32, 20–25. doi: https://doi.org/10.21595/vp.2020.21509
  6. Samantaray, A. (2021). Efficiency considerations for Sommerfeld effect attenuation. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 235 (21), 5247–5260. doi: https://doi.org/10.1177/0954406221991584
  7. Lanets, O. V., Shpak, Ya. V., Lozynskyi, V. I., Leonovych, P. Yu. (2013). Realizatsiia efektu Zommerfelda u vibratsiinomu maidanchyku z inertsiinym pryvodom. Avtomatyzatsiia vyrobnychykh protsesiv u mashynobuduvanni ta pryladobuduvanni, 47, 12–28. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Avtomatyzac_2013_47_4
  8. Kuzo, І. V., Lanetc, O. V., Gurskii, V. M. (2013). Synthesis of low-frequency resonance vibratory machines with an aeroinertia drive. Naukovyi visnyk Natsionalnoho hirnychoho universytetu, 2, 60–67. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2013_2_11
  9. Ryzhik, B., Sperling, L., Duckstein, H. (2004). Non-synchronous Motions Near Critical Speeds in a Single-plane Autobalancing Device. Technische Mechanik, 24, 25–36. Available at: https://journals.ub.uni-magdeburg.de/index.php/techmech/article/view/911
  10. Lu, C.-J., Tien, M.-H. (2012). Pure-rotary periodic motions of a planar two-ball auto-balancer system. Mechanical Systems and Signal Processing, 32, 251–268. doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2012.06.001
  11. Jung, D. (2018). Supercritical Coexistence Behavior of Coupled Oscillating Planar Eccentric Rotor/Autobalancer System. Shock and Vibration, 2018, 1–19. doi: https://doi.org/10.1155/2018/4083897
  12. Drozdetskaya, O., Fidlin, A. (2021). Passing through resonance of the unbalanced rotor with self-balancing device. Nonlinear Dynamics, 106 (3), 1647–1657. doi: https://doi.org/10.1007/s11071-021-06973-4
  13. Artyunin, A. I., Eliseyev, S. V. (2013). Effect of “Crawling” and Peculiarities of Motion of a Rotor with Pendular Self-Balancers. Applied Mechanics and Materials, 373-375, 38–42. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/amm.373-375.38
  14. Artyunin, A. I., Barsukov, S. V., Sumenkov, O. Y.; Radionov, A., Kravchenko, O., Guzeev, V., Rozhdestvenskiy, Y. (Eds.) (2020). Peculiarities of Motion of Pendulum on Mechanical System Engine Rotating Shaft. Proceedings of the 5th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2019). ICIE 2019. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham: Springer, 649–657. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-030-22041-9_70
  15. Filimonikhin, G., Yatsun, V. (2015). Method of excitation of dual frequency vibrations by passive autobalancers. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (76)), 9–14. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.47116
  16. Filimonikhin, G., Yatsun, V., Filimonikhina, I., Ienina, I., Munshtukov, I. (2019). Studying the load jam modes within the framework of a flat model of the rotor with an auto­balancer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (101)), 51–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.177418
  17. Yatsun, V., Filimonikhin, G., Podoprygora, N., Pirogov, V. (2019). Studying the excitation of resonance oscillations in a rotor on isotropic supports by a pendulum, a ball, a roller. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (102)), 32–43. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.182995
  18. Varanis, M., Balthazar, J. M., Silva, A., Mereles, A. G., Pederiva, R. (2018). Remarks on the Sommerfeld effect characterization in the wavelet domain. Journal of Vibration and Control, 25 (1), 98–108. doi: https://doi.org/10.1177/1077546318771804
  19. Yatsun, V., Filimonikhin, G., Nevdakha, A., Pirogov, V. (2018). Experimental study into rotational-oscillatory vibrations of a vibration machine platform excited by the ball auto-balancer. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (94)), 34–42. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.140006
Determining experimentally the patterns of the manifestation of the Sommerfeld effect in a ball auto-balancer

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-10-31

Як цитувати

Філімоніхін, Г. Б., Яцун, В. В., Мацуй, А. М., Олійніченко, Л. С., & Пукалов, В. В. (2022). Експериментальне визначення закономірностей прояву ефекту Зомерфельда в кульовому автобалансирі. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5(7 (119), 96–104. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.265578

Номер

Том 5 № 7 (119) (2022): Прикладна механіка

Розділ

Прикладна механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Gennadiy Filimonikhin, Volodymyr Yatsun, Anatolii Matsui, Lubov Olijnichenko, Viktor Pukalov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.