Розділ 2
Вибір методики досліджень та оцінки результатів теоретичного та
експериментального аналізу
2.1 Засоби оцінки об’єктів досліджень
Вибір оптимальних режимів обробки для розроблених вібраційних машин в даній
науковій роботі ґрунтується на комплексному аналізі результатів теоретичного та
експериментального дослідження основних параметрів кожної з установок. В якості
об’єктів дослідження використовуються розроблені вібромашини для механічної дії
на сільськогосподарську сировину, а саме для дроблення, різання, перемішування,
сепарації та здійснення транспортно-технологічних операцій. Всі з даних машин
характеризуються енергозберігаючим та інтенсивним технологічним впливом на
об’єкт обробки.
Серед основних параметрів досліджуваних вібромашин, що використовуються при
оптимізації режимів обробки, можна виділити амплітудно-частотні, силові та
енергетичні характеристики. Амплітудно-частотні характеристики дозволяють
виявити ділянки резонансних піків та установленого режиму роботи виконавчих
органів машин. Силові та енергетичні характеристики дають можливість оцінити
витрати енергії на привод та побудувати баланс потужності віброзбуджувачів.
Комплексний аналіз означених параметрів дозволяє знайти режими, що відповідають
максимальній динамічності системи за мінімальних енерговитрат на привод. Крім
того, досліджувані вібраційні машини барабанного та дискового типів оснащені
механізмом ступінчастої зміни ексцентриситету приводного валу (рис. 2.2).
Це дає можливість відтворювати та порівняльно оцінити на означених машинах
дебалансний, ексцентриковий та комбінований механічний віброзбуджувачі з
варіюванням ексцентриситету приводного вала. В якості критеріїв порівняльної
оцінки використовуємо амплітуди коливань приводного вала та контейнера,
потужність змушуючої сили та витрати енергії на привод, коефіцієнти
ефективності, віддачі та постачання енергії. Амплітуда коливань контейнера
виступає як міра динамічності коливальної системи, в той час як амплітуда
коливань приводного вала дозволяє оцінити зрівноваженість та відповідно
довговічність роботи його опорних вузлів, які є найбільш завантажені при
експлуатації вібраційної машини. Означені енергетичні параметри обґрунтовують
техніко-економічну ефективність використання досліджуваних віброзбуджувачів.
Рис. 1.10. Класифікація вібраційних конвеєрних машин
В процесі теоретичного аналізу та за допомогою ЕОМ чисельним методом
розв’язуємо необхідні диференціальні рівняння руху досліджуваних коливальних
систем та оцінюємо основні параметри їх віброзбуджувачів. При виконанні
експериментальних досліджень шукані параметри вібраційних машин отримуємо,
використовуючи апаратуру Robotron, а саме аналізатори спектру, вимірювачі рівня
та віброметри (рис. 2.3), які дозволяють отримати для заданих режимів обробки
величини амплітуди коливань, віброшвидкості та віброприскорення, траєкторії
коливань та інші параметри вібраційного поля.
Рис. 2.2. Пристрій для ступінчастої зміни ексцентриситету
приводного вала віброзбуджувача:
а – принципова схема барабанної вібромашини з пристроєм для зміни
ексцентриситету приводного вала; б – напівмуфта з ексцентриковою втулкою; в –
фотографія машини з пристроєм для зміни ексцентриситету: 1 – двигун; 2 –
робочий барабан; 3 – приводний вал; 4, 5, 16 – напівмуфти; 6, 9 – ексцентрикові
втулки; 7 – регулювальні болти; 8, 13 – отвори для регулювальних болтів; 10 –
технологічне середовище; 11, 14 – пружна муфта; 12, 15 – противага.
При обробці результатів експериментальних досліджень скористаємось статистичним
аналізом, який базується на теорії випадкових похибок, що дає можливість з
певною ймовірністю вирахувати дійсне значення виміряної величини і оцінити
можливі похибки.
Для оцінки та регулювання параметрів електричного струму використовуємо пульт
керування, представлений на рис. 2.4.
Основу теорії випадкових похибок складають твердження про те, що при великій
кількості вимірювань випадкові похибки однакової величини, але різного виду,
зустрічаються однаково часто; більші похибки зустрічаються рідше, ніж малі;
ймовірність появи похибки зменшується з ростом її величини; при нескінченно
великій кількості вимірів істинне значення вимірюваної величини рівне
середньоарифметичному значенню всіх результатів вимірювання, а поява того чи
іншого результату вимірювання як випадкової події описується нормальним законом
розподілу.
Теорія випадкових похибок дозволяє оцінити точність і надійність вимірів при
даній кількості вимірювань або визначити мінімальну кількість замірів, яка
гарантує необхідну точність і надійність вимірювань.
Загальними оціночними характеристиками вимірювань є:
дисперсія, яка обумовлює однорідність вимірів:
, (2.1)
де xi і - відповідно поточне і середнє значення вимірюваного параметра;
коефіцієнт варіації для оцінки змінності вимірів:
(2.2)
довірча ймовірність РД, величина якої приймається рівною 0,9
- мінімальна кількість дослідів:
, (2.3)
де - середньоарифметичне значення середньоквадратичного відхилення або
середня похибка досліду.
n – кількість вимірів;
s - середньоквадратичне відхилення.
Для статистичної обробки вимірювань використовується метод, запропонований
англійським математиком В.С. Госсетом (Стьюдентом). Цей метод, оснований на
тому, що при кількості вимірювань, що наближається до нескінченності, криві
розподілу Стьюдента переходять в криві нормального розподілу, що дозволяє
використовувати для оцінки малу виборку. При
- Київ+380960830922