№82-14
Особливості динаміки грохота з просторовими коливаннями робочого органа
К.С. Заболотний1,https://orcid.org/0000-0001-8431-0169
О.В. Анциферов1, https://orcid.org/0000-0002-0724-8792
С.С. Гавриленко1 https://orcid.org/0000-0003-0432-9623
1Національний технічний університет «Дніпровська політехніка», Дніпро, Україна
Coll.res.pap.nat.min.univ. 2025, 82:165-174
Full text (PDF)
https://doi.org/10.33271/crpnmu/82.165
АНОТАЦІЯ
Мета. Підвищення ефективності класифікації дрібнодисперсних матеріалів у грохотах шляхом визначення раціональних динамічних параметрів конструкцій із просторовими коливаннями робочого органа.
Методика. Розроблено динамічну модель грохота на основі рівнянь Лагранжа ІІ роду з урахуванням масових, інерційних та пружно-демпфувальних характеристик. Амплітудно-частотні характеристики визначено методом невизначених коефіцієнтів, непружні опори враховано за принципом Вольтерра. Виконано параметричний аналіз впливу геометрії грохота та положення віброзбудника за допомогою математичного моделювання й аналітичних залежностей. Адекватність моделі перевірено шляхом порівняння з відомими експериментальними даними.
Результати. Вперше обґрунтовано вплив взаємного розташування приводу та розмірів грохота на співвідношення лінійних і кутових переміщень у системах із просторовими коливаннями. Це дозволяє цілеспрямовано формувати траєкторії руху матеріалу та оптимізувати швидкість його переміщення. Показано, що правильне налаштування параметрів знижує ризик локальних перевантажень, забезпечує рівномірне завантаження просіювальної поверхні й підвищує стабільність роботи обладнання.
Наукова новизна. Встановлено залежності амплітуд коливань від місця встановлення приводу й геометричних параметрів. Визначено закономірності зміни коефіцієнта вібропереміщення по ширині просіювальної поверхні. Запропонований підхід дозволяє прогнозувати поведінку робочого органа за змінних навантажень і формувати рекомендації для підвищення ефективності процесів сепарації.
Практична значимість. Розроблені рекомендації можуть бути використані при проєктуванні грохотів для гірничо-збагачувальної промисловості. Їх застосування сприятиме підвищенню продуктивності та селективності, зменшенню енергоємності процесів, зниженню витрат на обслуговування та підвищенню надійності обладнання. Отримані висновки є корисними також для інших галузей, де використовуються вібраційні технології, зокрема у переробці сипких будівельних матеріалів та харчовій промисловості.
Ключові слова: грохот, просторові коливання, амплітудно-частотна характеристика, коефіцієнт вібропереміщення, динамічна модель.
Перелік посилань
1. Wang, X., Zhang, Y., Liu, H., & Chen, J. (2021). Dynamic modeling of vibrating screens based on Lagrange method. Mechanical Systems and Signal Processing, 154, 107544. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2021.107544
2. Zhang, Q., & Zhou, Y. (2023). Vibration testing in mining screen dynamics. Journal of Vibration Engineering & Technologies, 11(2), 301–312. https://doi.org/10.1007/s42417-022-00456-z
3. Lee, J., & Liu, Y. (2021). Frequency response of self-synchronizing dual-mass screens. Applied Acoustics, 179, 107895. https://doi.org/10.1016/j.apacoust.2021.107895
4. Han, J., Li, S., Zhang, W., & Zhao, T. (2022). Optimization of vibration parameters in screening systems. International Journal of Mining Science and Technology, 32(1), 15–24. https://doi.org/10.1016/j.ijmst.2021.10.006
5. Falahati, A., & Mohammadi, M. (2024). Modal analysis of industrial vibrating systems. Journal of Applied Mechanics, 91(3), 311–320. https://doi.org/10.1115/1.4055643
6. Noor, S., & Tang, L. (2021). Nonlinear dynamics of forced vibrating screens. Nonlinear Dynamics, 103(3), 2313–2329. https://doi.org/10.1007/s11071-020-06130-6
7. Ding, H., & Wu, Z. (2022). A hybrid analytical-FEM method for vibratory screen design. Engineering Structures, 243, 112677. https://doi.org/10.1016/j.engstruct.2021.112677
8. Patel, K., & Kundu, A. (2023). Smart sensors in vibration diagnosis. Sensors, 23(8), 4045. https://doi.org/10.3390/s23084045
9. Li, Y., & Qiu, Y. (2022). Resonant vibration characteristics of screening decks. Powder Technology, 404, 117429. https://doi.org/10.1016/j.powtec.2022.117429
10. Kim, M., & Oh, K. (2023). Energy-efficient design of vibratory equipment using active damping. Journal of Mechanical Engineering Science, 237(5), 842–853. https://doi.org/10.1177/09544062221141936
11. Бондаренко, В. М. (2021). Системи самосинхронізації вібраційних машин. Вісник Дніпровського національного університету, 71, 56–64.
12. Пугачов, С. О. (2022). Числове моделювання динаміки грохота з ексцентриковими приводами. Гірнича електромеханіка, 68, 112–120.
13. Калініченко, П. Ф. (2023). Дослідження перехідних процесів у грохотах із самосинхронізованими вібраторами. Вібрації в техніці та технологіях, 1, 41–50.
14. Журавель, І. Й. (2024). Аналіз вібраційних спектрів вібромашин на базі LabVIEW. Машинобудування і техніка, 3, 73–81.
15. Остроградський, Д. А. (2023). Порівняння ефективності методів Лагранжа і FEM у моделюванні вібраційних систем. Вісник КНУБА, 90, 44–52.
16. Соловйов, І. П. (2021). Параметрична оптимізація грохота методом кінцевих елементів. Наукові праці ДНУ, 64, 33–39.
17. Туренко, В. І. (2024). Синхронізація вібраторів у перехідних процесах. Східноєвропейський журнал технічних наук, 7, 98–104.
18. Кучеренко, В. О. (2023). Вплив жорсткості елементів грохота на амплітудні характеристики. Гірничий журнал, 6, 91–97.
19. Кошовий, М. Г. (2022). Контроль амплітуди коливань у грохотах з адаптивним управлінням. Вісник механіки, 4, 121–128.
20. Романчук, Л. П. (2023). Цифрова обробка сигналів вібрацій на основі Matlab і Python. Збірник НТУУ «КПІ», 89, 66–72.
21. Shkut, A. P. (2023). A methodological approach to assessing the durability of welded structures of screens using SolidWorks Simulation software. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, 6, 79–85.
22. Shkut, A. P. (2024). Methodology for service life evaluation of screens welded structures. Journal of Engineering Sciences (Ukraine), 11(1), D10–D18.
23. Franchuk, V., Antsiferov, O., & Shkut, A. (2023). Dynamics of a vibrating screen with two motor-vibrators. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1348, 012063. https://doi.org/10.1088/1755-1315/1348/1/012063
дата першого надходження статті до видання – 01.07.2025
дата прийняття до друку статті після рецензування – 02.08.2025
дата публікації (оприлюднення) – 03.09.2025
