УДК.531.39

Бабенко А.Е., Лавренко Я.И.

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт», Киев, Украина

Исследование динамических характеристик центрифуги

Введение. Центрифуги используются для разделения смесей, состоящих из веществ разной плотности на фракции. Высокоскоростные центрифуги работают при скоростях до 15000 оборотов в минуту.

Быстрый рост рабочих скоростей механизмов и машин в последнее десятилетие поставил перед механиками и техникой ряд новых научных прикладных задач. Одна из них – исследование динамики роторов, которые работают с закритическими скоростями первого и высших порядков.

Рис.1. Центрифуга РІСО21 и экспериментальное обеспечение

Экспериментальное исследование. Исследовалась динамика лабораторной центрифуги РІСО 21, которая используется в медицине для быстрого приготовления образцов (Рис.1). Выявлены режимы нестабильного функционирования центрифуги, которые ухудшают результаты работы.

Экспериментальные исследования проводились с частичным использованием лабораторной базы института механики Отто-фон-Герике Университета Магдебурга (Германия) [1,2].

Лабораторная центрифуга разгонялась до максимальных оборотов, после чего выключалось питание и измерялось ускорение изгибных колебаний пьезоакселерометром прикрепленным на магнитной основе к двигателю центрифуги.

Для определения спектра собственных частот колебаний исследуемого объекта использовалась методика малого возбуждения. Схематическое изображение стенда экспериментального определения собственных частот приведено на рис.2.

Рис.2. Схематическое изображение стенда

Сигналы колебаний снимались с объекта акселерометром типа NP-3141 и передавались в многоканальную станцию DS-2000, которая позволяет определять пиковые значения амплитуды колебаний в зависимости от объекта исследования. С прибора DS-2000 развернутый сигнал передается на преобразователь DS-0297A, который анализирует его и отображает полученные ускорения на экран ПК. Результаты исследования приведены на рис.3.

Рис.3. Зависимость ускорения от скорости вращения

Экспериментальным и расчетным путем определялись собственные частоты центрифуги.

По диаграммам (рис.3) определяются пиковые величины амплитуд, которые отвечают собственным частотам. Данные эксперимента коррелируют с результатами полученными аналитически.

Полученные результаты дают возможность избежать высоких амплитуд для критических режимов путем быстрого прохождения через критические скорости во время разгона и остановки испытаний.

Выводы

1. Разработана экспериментальная методика определения динамических параметров центрифуги. На ее основании определено влияние скорости вращения на собственные частоты.

2. Показано, что расчетные и экспериментальные зависимости имеют достаточно высокую степень корреляции.

3. Проведенные исследования дали возможность определить нестабильные режимы и тем самым определить область рабочих режимов центрифуги.

Список використаної літератури

1. Fischer J., Strackeljan J.: Stability Analyses of High Speed lab centrifuges considering internal damping in rotor shafts, Technische Mechanik, Band 26, Heft 2, 2006, pp. 131-147.

2. Бабенко А.Е., Лавренко Я.И., Штракельян Й. Динамика центрифуги на нелинейно упругом основании. // Вестник НТУУ “КПИ”,Машиностроение.
— К.: НТУУ "КПИ". - 2011. — Вып. 61 Т1. - c. 91–94.