Влияние точки приложения вынуждающей силы в двухмассовой колебательной системе на ее энергоэффективность

Аннотация

Введение. Целью данной статьи является выполнение сравнительного анализа энергозатрат при работе резонансной двухмассовой механической системы в зависимости от точки приложения вынуждающей силы к первой или ко второй массе. Объектом исследований является колебательная система вибромашины, состоящая из двух масс, связанных между собой упругим и диссипативным элементом. Кроме того, первая масса через упругий и диссипативный элемент соединена с неподвижным основанием.
Материалы и методы. В исследованиях использованы основные положения теоретической механики, математического моделирования и имитационного эксперимента в среде Matlab-Simulink.
Результаты. По результатам исследований на математической модели двухмассовой колебательной системы с точкой приложения вынуждающей силы к первой массе установлено, что при вынуждающей силе 10 кH и частоте 80 рад/с амплитуда колебаний первой массы составляет 0,6 мм, а второй –1,8 мм, при этом коэффициент усиления по амплитуде составляет 3,94. Для достижения указанной вынуждающей силы дебалансный возбудитель направленного действия при массе дебалансов 10 кг должен иметь эксцентриситет – 0,16 м, а мощность, необходимую на привод возбудителя колебаний – 21,2 кВт. В случае приложения вынуждающей силы ко второй массе достичь той же амплитуды колебаний первой массы (0,6 мм) можно при вынуждающей силе 5 кН, эксцентриситете 0,078 м и мощности на привод возбудителя 4,9 кВт, при этом коэффициент усиления по амплитуде составляет 8,44.
Выводы. Таким образом, в силу динамических свойств двухмассовой системы вариант с точкой приложения вынуждающей силы ко второй массе оказывается в 4,3 раза энергоэффективнее по сравнению с вариантом приложения вынуждающей силы к первой массе.