Проаналізовано закон зміни струму та зусилля на електромагніті резонансної вібраційної машини у разі живлення її за допомогою ШІМ синусоїди. Показано доцільність застосування ШІМ синусоїди з частотою, вдвічі меншою, ніж резонансна частота машини.

Наведено методику розрахунку необхідної потужності двигуна приводу дебалансного вала вібраційних технологічних машин резонансного типу.

Розроблено, створено та досліджено енергоощадні адаптивні вібраційні технологічні машини (АВТМ) з керованими вібропроводами. Здійснено аналіз і класифікацію керованих систем віброприводу, резонансних вібраційних технологічних машин, за спільними ознаками дії віброприводу на робочий орган. На підставі аналізу позитивних і негативних факторів існуючих керованих систем вібраційних приводів синтезовано структурні схеми для керованих систем з дисбалансним і електромагнітним віброприводом, які дозволяють керувати параметрами вібраційного поля ВТМ на резонансній робочій частоті вібромашини та підтримувати постійний резонансний режим роботи ВТМ незалежно від зміни маси завантаження робочого органу. Розроблено алгоритм функціонування АВТМ резонансного типу. Даний алгоритм реалізовано на промисловому мікроконтролері та перетворювачі частоти на базі широтно-імпульсно модульованої (ШІМ). Розроблено комплексну методику розрахунку електромагнітного віброприводу за використання ШІМ для живлення у АВТМ резонансного типу. Для АВТМ даного типу з дебалансним віброприводом проведено дослідження з використанням експериментальної моделі адаптивної технологічної машини. За результатами досліджень установлено взаємозв'язок енергетичних характеристик вібраційного поля АВТМ резонансного типу й енергетичних затрат дебалансного віброприводу для їх створення. Розроблено комплексну методику та принципи розрахунку дебалансного віброприводу резонансних АВТМ.

Висвітлено результати теоретичних і експериментальних досліджень динаміки керованих вібраційних машин з дебалансним і електромагнітним віброприводами. Розглянуто основні положення теорії адаптивного керування віброприводами та синтезу вібросистем з мінімально можливими затратами електроенергії. Запропоновано методику розрахунку керованих дебалансних і електромагнітних віброприводів для вібромашин резонансного типу.

Застосування двох контурів керування у кожному модулі керування тороїдальною вібромашиною адаптивного пристрою для вібраційної шпиндельно-планетарної обробки деталей надає змогу автоматизувати процес налаштування на постійний резонансний режим роботи тороїдальної вібромашини.

Проаналізвано енергетичні затрати на дебалансний привід вібраційних технологічних машин. У процесі досліджень виявлено найефективніші режими роботи з точки зору енергетичних затрат.

Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено методику, за якою можна розрахувати дебалансний привід АВТМ для резонансних режимів роботи.

Розглянуто перехідні процеси у вібраційних технологічних машинах із дебалансним приводом. За допомогою експериментально одержаних характеристик обгрунтовано методику, що дозволяє одержати мінімальні перехідні процеси в момент запуску та зупинки (АВТМ ВТМ) із дебалансним приводом.

Наведено математичні моделі, які дозволяють встановити зв'язок між прямокутною широтно-імпульсно модульованою циклічною вимушуючою силою електромагнітного віброприводу із швидкістю та прискоренням робочого органу адаптивної вібраційної технологічної машини (АВТМ). Показано, що за критерій оцінки резонансного режиму роботи АВТМ слід брати зсув фаз між швидкістю робочого органу та прямокутною широтно-імпульсно модульованою циклічною вимушуючою силою електромагнітного віброприводу.

Розроблено структурну модель вібромлина із просторово-циркуляційним рухом завантаження, котрий у разі зміни маси робочого органа в процесі відокремлення і вивантаження подрібненого матеріалу з помольної камери може постійно адаптуватися до резонансного режиму роботи за заданих технологічно оптимальних параметрів (продуктивності) та мінімальних енергозатрат на вібропривід.

Розроблено електромеханічну модель енергозберігаючої адаптивної вібраційної машини з тороїдальним робочим контейнером, яка здатна автоматично забезпечити стабільність технологічно оптимальних параметрів вібраційного поля тороїдальної камери у разі заданого часу (циклу) віброобробки під час постійного резонансного режиму роботи віброприводу і довільної маси загрузки робочої камери оброблюваними деталями і середовищем.

Розроблено методику розрахунку потужності електродвигуна приводу дебалансного вала вібраційних технологічних машин резонансного типу, яка дозволяє визначити необхідну потужність двигуна, враховуючи геометричні параметри дебалансного приводу, дисипативні характеристики коливної системи та режим роботи вібромашини на певному робочому діапазоні частот.

Розроблено структурну модель віброзмішувача сипких матеріалів, котрий за довільної маси завантаження сировиною камери змішувача самостійно адаптується до резонансного режиму роботи і в разі цього реалізовує задані технологічно оптимальні параметри вібраційного поля (коефіцієнт перевантаження) для забезпечення необхідної (наперед заданої) якості технологічного процесу змішування за мінімальних енергозатрат на вібропривід.

Для очищення бурових розчинів від вибуренної породи застосовують обладнання двох типів: для механічного очищення і для розділення фракцій твердої фази, різних за величиною і щільністю, за допомогою відцентрових сил. Механічне очищення, здійснюване за допомогою вібраційних сит, забезпечує видалення з суспензій частинок, розмір яких визначається величиною чарунок сита. Наведено електромеханічну модель адаптивного вібросита яке, на відміну від класичних варіантів руху ситових полотнищ разом із віброрамою по замкненій круговій чи еліптичній траєкторії, дозволяє при довільній та змінній в часі масі завантаження адаптивного вібросита буровим розчином: автоматично генерувати додатково повздовжні коливання ситових полотнищ відносно віброрами при одночасній круговій чи еліптичній траєкторії коливань самої віброрами, автоматично забезпечувати мінімальні енергозатрати на технологічний процес віброочищення за рахунок постійного резонансного режиму коливань віброрами, автоматично забезпечувати (стабільну питому роботу вібраційного поля, питому потужність вібраційного поля) технологічно оптимальні параметри вібраційного впливу сіткових полотнищ на буровий розчин.

Ідентифіковано критерії для чіткого та однозначного визначення адаптивною системою керування динамічних параметрів віброприводів положення робочої точки вібраційної технологічної машини на її амплітудно-частотній характеристиці у процесі реалізації довільного технологічного вібропроцесу.

Розроблено методику керування динамічними параметрами керованих віброприводів, для забезпечення стабілізації глибини проникнення механічних низькочастотних коливань у шари віброкип'ячого сипкого матеріалу робочого органа за власної резонансної робочої частоти адаптивної вібраційної технологічної машини.

Проведено аналіз факторів, що впливають на зниження коефіцієнту внутрішнього тертя в сипучих матеріалах. Встановлено оптимальні умови для віброперемішування та вібропереміщення сипучого матеріалу в технологічних процесах, при яких сипучі матеріали набувають плинності, що характерна для в'язкої рідини, і можуть бути охарактеризовані звичайними реологічними константами. Показано, що при прискоренні зовнішнього вібраційного впливу на робочий орган адаптивної вібромашини, більшому за прискорення вільного падіння, відбувається перехід вібросистеми із стану вібророзрідження у стан віброкипіння і даний процес характеризується зміною коефіцієнта ефективної динамічної в'язкості mu на декілька порядків. Для забезпечення інтенсифікації тепломасообмінних процесів у сипучих середовищах із різними фізико-хімічними властивостями шляхом забезпечення сталого віброперемішування (віброкипіння) доцільно забезпечувати мінімальне (або задане технологічно оптимальне) значення коефіціента ефективної динамічної в'язкості mu сипучого середовища. У дослідженні показано, що існуючі методи стабілізації динамічних параметрів вібраційного поля віброкиплячого середовища, в яких у випадку зміни завантаження робочого органу або за необхідністю зміни режиму роботи адаптивної вібраційної технологічної машини система керування коригує частоту та амплітуду вимушуючих коливань віброприводу робочого органу, нездатні забезпечити стабілізацію в часі на технологічно оптимальному рівні величину коефіцієнта ефективної динамічної в'язкості mu сипучого середовища. Виходячи з особливостей поведінки сипучого середовища при переході зі стану вібророзрідження у стан віброкипіння, запропоновано метод керування динамічними параметрами пустотілого робочого органу адаптивних вібраційних технологічних машин, що дозволяє забезпечити мінімальні енергозатрати на вібропривод (резонансний режим роботи) та стабілізувати в часі в'язкість mu віброкиплячого середовища середовища в їх робочому органі на заданому технологічно оптимальному рівні. Даний метод керування динамічними параметрами робочого органу дозволяє оптимізувати роботу електромеханічної коливної системи вібромашини за технологічним параметром (mu) постійно адаптуючи динамічні параметри віброприводу до енергозберігаючого резонансного режиму роботи вібромашини.

Проведено аналіз існуючих конструктивних рішень інерційних електромеханічних віброприводів. На основі даного аналізу з'ясовано основні конструктивні, динамічні й силові недоліки, що не дозволяють створювати на базі існуючих електромеханічних віброприводів автоматизовані вібромашини (адаптивні вібромашини) для інтеграції таких технологічних процесів, як вібросепарування, грохотіння, вібротранспортування та віброживлення (штучними заготовками й т.ін.), віброзміцнення (підвищення мікротвердості, створення залишкових напружень), віброабразивна обробка (віброшліфування та віброполірування), віброзачистка (видалення облоя, заусенців, округлення кромок), віброочистка (очистка заготовок і деталей від окалини, корозії, нагару), вібросушка, віброзмішування, вібраційне подрібнення (на основі вібромлинів) у робототехнічні комплекси та складні високоавтоматизовані гнучкі технологічні лінії. Запропоновано конструктивне рішення (повноцінну твердотілу 3D модель) симетричного інерційного електромеханічного віброприводу, яке дозволяє створити плоске вібраційне поле, в якому коливання валу електромеханічного віброприводу вимальовуватимуть форму еліпса у вертикальній площині, що є перпендикулярною до приводного валу електромеханічного віброприводу, й в автоматичному режимі незалежно керувати частотою та амплітудою циклічної вимушуючої сили керованого симетричного інерційного електромеханічного віброприводу при постійному енергозберігаючому резонансному режимі роботи протягом усього циклу віброобробки адаптивною вібраційною технологічною машиною. Застосування запропонованого інерційного електромеханічного віброприводу дозволяє реалізувати комплексний підхід до розширення технологічних можливостей існуючих вібромашин та зменшення ними енергозатрат у випадку їх модернізації або при проектуванні та створенні принципово нових адаптивних вібраційних технологічних машин.

Запропоновано конструктивне рішення автоматизованого пристрою для віброабразивної обробки деталей сільськогосподарських машин.

Мета роботи - розробка оптимального способу керування динамічними параметрами віброприводів адаптивних вібраційних технологічних машин (АВТМ). Робота базується на створені прямої нейромережевої моделі АВТМ і застосуванні технології гібридного нейро-ПІД управління для формування коригувального впливу на основі пропорційно-інтегрально-диференційного закону на кожнім такті керування, для мінімізації помилки зворотного зв'язку по амплітуді коливань робочого органу вібромашини. Розроблено спосіб керування, який надає можливість забезпечувати резонансний режим роботи АВТМ завдяки постійній корекції частоти циклічної вимушуючої сили віброприводу, за даного способу керування на резонансній частоті АВТМ проводиться стабілізація питомої роботи вібраційного поля АВТМ шляхом автоматичної корекції амплітуди коливань робочого органу за допомогою нейромережевого ПІД-регулятора з самонастройкою на основі прямого нейроемулятора АВТМ. Вперше отримано структурну схему, математичну модель і проведено моделювання роботи гібридного нейромежевого ПІД-контролера на основі прямого нейроемулятора АВТМ для стабілізації питомої роботи вібраційного поля вібромашин на резонансній робочій частоті. Запропонований спосіб стабілізації технологічно оптимальних параметрів вібраційного поля надає можливість забезпечити мінімальні енергозатрати на вібропривод за стабільних технологічно оптимальних параметрів вібраційного поля адаптивної вібраційної технологічної машини на протязі всього технологічного циклу віброобробки.