Обнаружение, исследование и практическое использование явления самосинхронизации механических вибровозбудителей

Насколько нам известно, в Советском Союзе явление самосинхрониза­ции механических дебалансных вибровозбудителей было обнаружено в ле­нинградском институте «Механобр» в 1947—1948 гг. при выполнении ис­следовательской работы, проводившейся под руксшидсшим Д. А. Плисса. Интересу к этому явлению и пониманию связанных с ним возможностей способствовало следующее наблюдение. На стенде института проходила дли­тельные испытания вибрационная машина с двумя номинально одинако­выми независимыми дебалансными возбудителями, приводимыми от отдель­ных асинхронных электродвигателей (схема машины была подобна изобра­женной на рис. 2, б). При установке на неподвижном основании роторы таких возбудителей неизбежно вращались бы с несколько различными уг­ловыми скоростями и случайными фазами. Это обусловлено неточностью изготовления двигателей и возбудителей. Однако будучи установленными на общем вибрирующем органе машины, оба возбудителя работали в сред­нем синхронно и синфазно. При этом тенденция к синхронному вращению роторов оказалась столь сильной, что их вращение не нарушилось даже при случайном обрыве провода, подводящего питание к одному из электродви­гателей: обрыв был обнаружен лишь через несколько часов, па протяжении которых машина практически нормально работала (и продолжала работать до выключения второго двигателя). Иными словами, здесь имело место вибрационное поддержание вращения неуравновешенного ротора — явле­ние, представляющее частный случай самосинхронизации, о котором, под­робнее будет сказано в § 12.

Сделанное наблюдение было зафиксировано Д. А. Плиссом и И. М. Аб­рамовичем в отчете института «Механобр» [232] (1948 г.), причем было об­ращено внимание на существенное значение этого явления для вибрацион­ной техники.

Первая из известных нам зарубежных публикаций, касающихся само­синхронизации вибровозбудителей, появилась позднее — в 1950 г. в виде патента на конкретные простейшие вибрационные устройства, выданного на имя шведского изобретателя Сигнула [327, 328]; соответствующая заявка, однако, была сделана в Швеции в 1946 г.

В 1953 г. автором было дано физическое объяснение и математическое описание эффекта самосинхронизации механических вибровозбудителей [31], затем результаты этой статьи былп развиты и дополнены как в рабо­тах автора, так и других отечественных исследователей — П. М. Алабуже - ва, JI. К. Балабатько, О. П. Барзукова, И. И. Быховского, JI. А. Вайсберга, И. И. Виткуса, Ю. Ю. Гецявичуса, Л. А. Гольдина, В. В. Гузева, Г. А. Дени­сова, П. Б. Зарецкого, А. К. Зуева, Е. II. Иванова, М. Ш. Кирнарского,

И. И. Круша, A. JI. Кумпикаса, Б. П. Лаврова, А. И. Лурье, Ю. И. Марченко, Р. Ф. Нагаева, К. А. Олехновича, Е. И. Плохотиюка, И. А. Поповой, В. Н. По - тураева, К. М. Рагульскиса, А. Д. Рудина, Н. Г. Тимофеева, А. Д. Учителя, К. В. Фролова, К. Ш. Ходжаева, А. Г. Червоненко, О. Я. Шехтер, Л. М. Шиф - рина [5, 14—17, 35—38, 40—43, 45—49, 51, 53, 55—59, 63, 64, 79, 91, 99, 104, 105, 114—118, 130—132, 140, 148, 459, 230, 231, 235, 241, 242, 246, 249, 256, 275, 283, 284, 293, 300, 306]. Из зарубежных публикаций по теории самосин­хронизации вибровозбудителей, появившихся после 1965 г., отметим работы Р. Миклашевского 1320], В. Богуша, и 3. Энгеля [307], Л. Шперлинга Г329, 330], Араки Иосиаки, Иноуэ Дзюнкити, Хаяси Сэцуко, Мияура Суга и Окада Юкимаза [323].

Основные результаты перечисленных исследований изложены в данной главе с соответствующими ссылками или же упомянуты в кратком обзоре, приведенном в п. 7 § 8. Более полный обзор работ, выполненных до 1970 г. включительно, приведен в книге [57].

Развитие теории и разработка методов расчета устройств с самосин* хронизирующимися вибровозбудителями привело к созданию и внедрению в промышленности нового класса вибрационных машин — конвейеров, пита­телей, грохотов, дробилок, мельниц, концентрационных столов, специаль­ных стендов и других. К настоящему времени в СССР зарегистрировано более ста изобретений, основанных на использовании эффекта самосинхро­низации. Заметим, что многие из этих изобретений, ио-видимому, не могли бы быть сделаны при отсутствии соответствующих теоретических исследо­ваний и методов ‘ расчета. Дело в том, что как будет показано ниже, ряд закономерностей самосинхронизации вибровозбудителей вряд ли может быть предсказан на основе чисто интуитивных соображений или обнару­жен на основе нецеленаправленного экспериментирования. Описание ряда устройств с самосинхронизирующимися вибровозбудителями приведено в § 15.

Следует отметить, что большинство теоретических исследований и экс­периментально-конструкторских разработок устройств с самосинхронизи­рующимися вибровозбудителями выполнено сотрудниками ленинградского института «Механобр».

Обнаружение явления самосинхронизации вибровозбудителей позволя­ет по-новому подойти к проблеме групповых фундаментов под неуравнове - лснпыо машины — речь идет о случае, когда па одном фупдаменто разме­щают несколько машин с вращающимися или колеблющимися неурав­новешенными массами. В этом особом случае самосинхронизация может оказаться не только вредной, но и весьма опасной: если в возникающем синхронном движении фазы вращения роторов таковы, что неуравновешен­ности от отдельных машин складываются, то это может привести (и дейст­вительно иногда приводило) к недопустимо большим колебаниям фундамен­та и даже к разрушениям строительных конструкций. С другой стороны, при расчете и проектировании группового фундамента с учетом результатов теории самосинхронизации часто можно обеспечить взаимную компенсацию неуравновешенных сил, возникающих при работе отдельных машин, и тем самым значительно снизить уровень колебаний фундамента.

Работы по теории синхронизации вибровозбудителей привели еще к од­ному результату: они стимулировали развитие общей теории синхрониза­ции и способствовали формированию взгляда на тенденцию к синхрониза­ции как на общее свойство материальных объектов самой различной приро­ды. В частности, было обнаружено, что синхронизация естественных и ис­кусственных небесных тел подчиняется тем же основным закономерностям, что и синхронизация неуравновешенных роторов. Так, например, и в том и в другом случае оказывается справедливым так называемый интеграль­ный критерий (экстремальное свойство) устойчивости синхронных движе­ний (см. гл. 7).

Комментарии закрыты.