621.833.51 Моделирование динамики планетарного перемешивающего устройства с неравномерным вращательным движением рабочего органа

Приходько А. А. (Кубанский государственный технологический университет), Коптева А. А. (Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского)

ОДНОМАССОВАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ПЛАНЕТАРНЫЙ МЕХАНИЗМ, ЭЛЛИПТИЧЕСКИЕ ЗУБЧАТЫЕ КОЛЕСА, ЗАКОН ДВИЖЕНИЯ, НЕРАВНОМЕРНОЕ ДВИЖЕНИЕ, ПЕРЕМЕШИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО.


doi: 10.18698/2309-3684-2020-1-88102


Представлены результаты математического моделирования динамики перемешивающего устройства с неравномерным движением рабочего органа. Конструкция аппарата с мешалкой рассматривается как механическая система с одной степенью свободы, в основе которой лежит предложенная авторами планетарная передача с эллиптическими зубчатыми колесами. Решение дифференциального уравнения движения перемешивающего устройства предложено осуществить двумя методами: методом энергомасс и с использованием интерполяционной функции Эрмита третьего порядка. Представлена кинематическая модель механизма, описывающая взаимосвязи между геометрическими параметрами звеньев и позволяющая привести силы, массы и моменты к начальному звену. В качестве примера проведен анализ перемешивающего устройства по заданным исходным данным, проведены расчеты момента сопротивления на рабочем органе, движущего момента и момента инерции маховика, имеющие большое значение на этапе проектирования машины. Определены и построены законы движения входного звена без учета и с учетом установки маховика. Подтверждена сходимость результатов, полученных различными методами.


[1] Брагинский Л.Н., Бегачев В.И., Барабаш В.М. Перемешивание в жидких средах: физические основы и инженерные методы расчета. Ленинград, Химия, 1984, 336 с.
[2] Мудров А.Г. Конструкции и модель смешения в аппаратах с мешалкой. Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета, 2018, № 1, с. 226–233.
[3] Torubarov N.N., Serov M.V., Malyshev R.M., Torubarov S.N. Design of actuator of the drives of nonstationary mixers. Chemical and Petroleum Engineering, 2018, vol. 54, no.7–8, pp. 552–559.
[4] Смелягин А.И., Приходько А.А. Кинематический анализ сложного исполнительного механизма возвратно-вращательного перемешивающего устройства. Наука. Техника. Технологии (Политехнический вестник), 2014, № 4, с. 79–86.
[5] Ганиев Р.Ф., Ревизников Д.Л., Сухарев Т.Ю., Украинский Л.Е. Профилирование поверхностей рабочих элементов перемешивающих устройств. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2019, № 3, с. 3–9.
[6] Senda S., Komoda Y., Hirata Y., Takeda H., Suzuki H., Hidema R. Fluid Deformation Induced by a Rotationally Reciprocating Impeller. Journal of Chemical Engineering of Japan, 2014, vol. 47, no. 2, pp. 151–158.
[7] Senda S., Yamagami N., Komoda Y., Hirata Y., Suzuki H., Hidema R. Power Characteristics of a Rotationally Reciprocating Impeller. Journal of Chemical Engineering of Japan, 2015, vol. 48, no. 11, pp. 885–890.
[8] Мудров А.Г. О новой группе пространственных аппаратов с мешалкой. Вестник Казанского ГАУ, 2016, № 2, с. 77–82.
[9] Смелягин А.И., Сачков В.Г., Чусовитин Н.А. Устройство для перемешивания. Пат. Российская Федерация № 2113897, бюл. № 18.
[10] Torubarov N.N., Malyshev R.M., Serov M.V. Apparatus with intracyclic variation of the velocity of the anchor agitator. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 52, no. 5–6, pp. 379–385.
[11] Torubarov N.N., Malyshev R.M., Kolebanov A.V., Frantsuzov A.I., Rusinov V.V., Uskov A.A. Mixers with nonstationary motion of the stirrers. Chemical and Petroleum Engineering, 2016, vol. 52, no. 5–6, pp. 327–331.
[12] Приходько А.А., Коптева А.А. Структурный синтез исполнительных механизмов перемешивающих устройств с неравномерным движением рабочего органа. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2019, № 5–6, с. 87–90.
[13] Саламандра К.Б., Тывес Л.И. Интегральный принцип в задачах динамического анализа переключений в автоматических коробках передач. Проблемы машиностроения и надежности машин, 2017, № 5, с. 22–29.
[14] Брискин Е.С., Калинин Я.В., Малолетов А.В. Об оценке эффективности цикловых механизмов, Изв. РАН. МТТ, 2017, № 2, с. 13–19.
[15] Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. Москва, Наука, 1979, 576 с.
[16] Брискин Е.С., Приходько А.А., Смелягин А.И. О математическом моделировании динамики планетарного возвратно-вращательного перемешивающего устройства. Известия Волгоградского государственного технического университета, 2017, № 14, с. 11–18.
[17] Смелягин А.И. Теория механизмов и машин. Москва, Новосибирск, Инфра-М, 2006, 262 с.
[18] Осипов А.В. Расчет амплитуды колебаний виброперемешивающих устройств. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 1979, № 7, с. 8–9.
[19] Приходько А.А., Смелягин А.И. Исследование затрат мощности в перемешивающем устройстве с возвратно-вращательным движением рабочего органа. Химическое и нефтегазовое машиностроение, 2018, № 3, с. 9–12.
[20] Приходько А.А., Смелягин А.И. Определение момента сопротивления среды на рабочем органе возвратно-вращательного перемешивающего устройства. Инновации в машиностроении: Сборник трудов VII Международной научно-практической конференции, Кемерово, Изд-во КузГТУ, 2015, с. 516–519.
[21] Wójtowicz, R. Flow pattern and power consumption in a vibromixer. Chemical Engineering Science, 2017, vol. 172, pp. 622–635.


Приходько А.А., Коптева А.А. Моделирование динамики планетарного перемешивающего устройства с неравномерным вращательным движением рабочего органа. Математическое моделирование и численные методы. 2020. № 1. с. 88–102.


Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и
администрации Краснодарского края в рамках научного проекта
№ 19-41-233002


Скачать статью

Количество скачиваний: 403