The object of research, development or design (in Russian) : Эксцентриковый кривошипно-ползунный механизм перемешивания, взбивания и взбалтывания

The object of research, development or design (in Kazakh) : Араластырғыш, илегіш және шайқағыш эксцентрикті қос иінді сырғақты механизм

Aim of work (in Russian) : Исследование динамики кривошипно-ползунного механизма, качественно новых нелинейных явлений, предназначенных для осуществления силовой, энергетически и технологически эффективных процессов перемешивания-взбивания и взбалтывания суспензии, ориентированное на практическое приложение

Aim of work (in Kazakh) : Практикалық қолданысқа бағдарланған, араластыру, илеу және шайқау технологиялық үдерістерін күштік, энергетикалық және технологиялық тиімді жүзеге асыратын қос иінді сырғақты механизмнің және оның жетілдірілген түрінің динамикасын, түбегейлі сапалық жаңа сызықты емес құбылыстарды зерттеу

Методы исследования (на русском) : Методы исследования являются аналитическими. Нелинейные дифференциальные уравнения неидеальной механической системы с базовым эксцентриковым кривошипно-ползунным механизмом перемешивания-взбивания и взбалтывания для двухстороннего движения поршня были построены на основе Лагранжа второго рода. Был осуществлен анализ уравнений движения в зависимости от параметров нелинейных членов. Был выбран для их решения асимптотический метод разделения движения.

Методы исследования (на казахском) : Зерттеу әдістері аналитикалық болып табылады. Поршеннің екі жақты қозғалысына арналған эксцентрлік араластырғыш, илегіш және шайқағыш қос иінді сырғақ механизмі негізіндегі идеал емес механикалық жүйенің сызықтық емес дифференциалдық теңдеулері екінші типтегі Лагранж теңдеулері негізінде құрылды. Сызықтық емес мүшелердің параметрлеріне байланысты қозғалыс теңдеулеріне талдау жүргізілді. Оларды шешу үшін қозғалысты бөлудің асимптотикалық әдісі таңдалды.

Obtained results and novelty (in Russian) : Был проведен обзор и анализ различных моделей неидеальных систем и методов их динамического анализа, в т.ч. с применением в кривошипно-ползунных механизмах различного назначения. Были построены дифференциальные уравнения движения, выведенные из уравнений Лагранжа второго рода, неидеальной механической системы с базовым эксцентриковым кривошипно-ползунным механизмом перемешивания-взбивания и взбалтывания для двухстороннего движения поршня. В результате решения уравнений движения в соответствии с разработанной методологии были получены выражения зависимостей угловой скорости вращения приводного звена от его угла поворота и угла поворота вала приводного двигателя от времени, и параметров системы. Были получены результаты анализа влияния параметров механизма и реологических свойств технологической среды на угловую скорость и коэффициент неравномерности вращения приводного звена (вала двигателя), на силу перемешивания-взбивания и коэффициент энергоэффективности, на расход суспензии через отверстие поршня и сообщающуюся трубу и на их отношение, были найдены границы области устойчивости. Были сравнены аналитические и численные решения уравнений движения. Была опубликована статья: Zh. Iskakov, A. Kamal, A. Abduraimov & B. Makhmutov, The Sommerfeld Effect in a Non-ideal Anisotropic Gyroscopic Rotor System and the Effect of Nonlinear Damping, MMS (Scopus: CiteScore 1.1, Highest percentile 22%), Vol. 147 (2023) 846–856. https://doi.org/10.1007/978-3-031-45705-0_82.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Идеал емес жүйелердің әртүрлі модельдеріне, соның ішінде әртүрлі мақсаттағы қос иінді-сырғақты механизмдердің қолданысына және оларды динамикалық талдау әдістеріне шолу және талдау жүргізілді. Екінші типтегі Лагранж теңдеулерінен алынған поршеннің екі жақты қозғалысына арналған эксцентрикті араластырғыш, илегіш және шайқағыш қос иінді сырғақ механизмі негіздегі идеал емес механикалық жүйе дифференциалдық қозғалыс теңдеулері құрылды. Қозғалыс теңдеулерін әзірленген әдістемеге сәйкесті шешу нәтижесінде жетек буынының бұрыштық айналу жылдамдығының оның айналу бұрышына және жетек қозғалтқышының білігінің айналу бұрышының уақытқа және идеал емес механикалық жүйенің параметрлеріне тәуелділіктерінің өрнектері алынды. Механизм параметрлерінің және технологиялық ортаның реологиялық қасиеттерінің жетек буынының (қозғалтқыш білігінің) бұрыштық жылдамдығы мен біркелкі емес айналу коэффициентіне, араластыру-ұру күшіне және энергия тиімділігі коэффициентіне, поршень саңылауы мен қатынас құбыр арқылы суспензия ағынына және олардың қатынасына әсерін талдау нәтижелері алынды, жүйенің тұрақтылық аймағының шекаралары табылды. Қозғалыс теңдеулерінің аналитикалық және сандық шешімдері салыстырылды. Zh. Iskakov, A. Kamal, A. Abduraimov & B. Makhmutov, The Sommerfeld Effect in a Non-ideal Anisotropic Gyroscopic Rotor System and the Effect of Nonlinear Damping, MMS (Scopus: CiteScore 1.1, Highest percentile 22%), Vol. 147 (2023) 846–856 мақаласы жарияланды.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Устройство на базе кривошипно-ползунного механизма состоит из двигателя постоянного тока, от него через привод (редуктор и муфту) вращающийся кривошип, движение предает через шатун ползуну и далее поршню. Поршень при колебательном движении сбивает и перемешивает первичную продукцию, подводимую в цилиндр. Дополнительная трубка предназначена для движения жидкости вверх и вниз (взбалтывания). Поршень выполнен в виде цилиндрического диска с круглыми отверстиями. Геометрические размеры производственного объема устройства следующие. Высота цилиндра составляет 1,0 – 1,2 м, цилиндр заполняется 60 – 100 л жидкости, т.е. на 60 – 70% общего объема. Следовательно, амплитуда колебаний поршня лежит в пределах 0,30 – 0,35 м. Диаметр цилиндра равен 0,16 – 0,25 м. Сбивание и вымешивание жидкости производятся в вертикальном положении поршня, 50 - 60 раз в минуту. Для этого рукоятка поршня (сбивалки) вставляется через центральное отверстие верхней крышки цилиндра. Продольные отверстия поршня (в виде диска) облегчают его ход вверх и вниз, а также вымешивают жидкость. Уменьшив радиуса поршневого отверстия и их количеств, увеличив скорость движения поршня, радиуса поперечного сечения сообщающейся трубки и их количеств можно увеличить расход жидкости через трубку перемычку, тем самым придадим интенсивность технологическому процессу взбалтывания.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Қос иінді-сырғақты механизмге негізделген құрылғы тұрақты ток қозғалтқышынан тұрады, одан жетек (редуктор және муфта) арқылы қозғалыс айналмалы қос иіннен, шатунь арқылы сырғаққа және одан әрі поршеньге беріледі. Поршень тербелмелі қозғалыс кезінде цилиндрге жеткізілетін бастапқы өнімді илейді және араластырады. Қосымша түтік сұйықты жоғары және төмен қозғалтуға арналған (шайқау). Поршень дөңгелек тесіктері бар цилиндрлік диск түрінде жасалған. Құрылғының өндірістік көлемінің геометриялық өлшемдері келесідей. Цилиндрдің биіктігі 1,0-1,2 м, цилиндр 60 – 100 литр сұйықпен толтырылады, яғни жалпы көлемнің 60 – 70%. Демек, поршеннің тербеліс амплитудасы 0,30-0,35 м аралығында болады. Цилиндрдің диаметрі 0,16-0,25 м. Сұйықты илеу және араластыру поршеннің тік күйінде, минутына 50 - 60 рет жасалады. Ол үшін поршень тұтқасы цилиндрдің жоғарғы қақпағының орталық саңылауы арқылы енгізіледі. Поршеннің бойлық тесіктері (диск түрінде) оның жоғары және төмен жүруін жеңілдетеді, сонымен қатар сұйықты араластырады. Поршеньдік тесіктің радиусын және олардың мөлшерін азайтып, поршеннің қозғалу жылдамдығын, қатынас түтігінің көлденең қимасының радиусын және олардың мөлшерін көбейте отырып, қатынас түтігі арқылы сұйықтың ағынын көбейтуге болады, осылайша біз шайқау процесіне қарқындылық береміз.

Level of implementation (in Russian) :

Level of implementation (in Kazakh) :

Efficiency (in Russian) : В результате реализации проекта нелинейная динамика, в т.ч. теории неидеальной механической системы будет развита с результатами применения теории неидеальной механической системы к исследованию откликов динамики кривошипно-ползунных механизмов для технологических процессов: перемешивания-взбивания и взбалтывания суспензии при взаимодействии с источником возбуждения, при ротационном режиме движения приводного звена. Теория нелинейных дифференциальных уравнений будет обогащена методологиями анализа и решения сильно нелинейных дифференциальных уравнений движения в зависимости от параметров нелинейных членов, характера взаимодействия механизма с технологической средой. Наука по механизмам и машинам и в целом механическая наука получать оригинальные методы динамического моделирования неидеального устройства с базовым кривошипно-ползунным механизмом перемешивания-взбивания и взбалтывания суспензии. Разработка устройства с базовым кривошипно-ползунным механизмом перемешивания-взбивания и взбалтывания с учетом соотношения и интенсивностей разновидностей технологических процессов, соответствующих различным режимам движения приводного звена значительно повысить их функциональные возможности и его простота существенно сократить расходы на их изготовление.

Efficiency (in Kazakh) : Жобаны іске асыру нәтижесінде сызықты емес динамика, оның ішінде идеал емес механикалық жүйе теориясы, идеал қозу көзімен өзара әрекеттесу, жетек буынының айналмалы қозғалыс режимі кезінде суспензияны араластыру-илеу және шайқау технологиялық үдерістері үшін қос иінді-сырғымалы механизмдер динамикасының жауаптарын зерттеуге идеал емес емес механикалық жүйе теориясын қолдану нәтижелерімен дамиды. Сызықты емес дифференциалдық теңдеулер теориясы сызықты емес мүшелердің параметрлеріне, механизмнің технологиялық ортамен өзара әрекеттесу сипатына байланысты қозғалыстың жоғары сызықты емес дифференциалдық теңдеулерін талдау және шешу әдістемелерімен байытылады. Механизмдер мен машиналар туралы ғылым және жалпы механикалық ғылым суспензияны араластыру-илеу және шайқаудың қос иінді-сырғымалы механизмі бар негіздегі идеал емес құрылғыны динамикалық модельдеудің ерекше әдістерін алады. Жетек буынның әртүрлі қозғалыс режимдеріне сәйкес келетін технологиялық үдерістер түрлерінің арақатынасы мен қарқындылығын ескере отырып, араластырудың-илеудің және шайқаудың қос иінді-сырғымалы механизмі негізіндегі құрылғыны әзірлеу олардың функционалдығын едәуір арттырады және оның қарапайымдылығы оларды өндіруге кететін шығындарды едәуір азайтады.

Field of application (in Russian) : Областью применения ожидаемых результатов являются университеты, научные центры и исследовательские институты, конструкторское бюро, заводы изготовители устройства с базовым кривошипно-ползунным механизмом перемешивания-взбивания и взбалтывания, аппаратов и оборудований химической и пищевой промышленности, целевыми потребителями являются ученые-исследователи, профессионалы отрасли, студенты, сектора экономики потребительских товаров.

Field of application (in Kazakh) : Университеттер, ғылыми орталықтар мен ғылыми-зерттеу институттары, конструкторлық бюро, қос иінді сырғақты механизмнің негізіндегі құрылғыны және де химия, тамақ өнеркәсібі аппаратары мен жабдықтарын өндіруші зауыттар күтілетін нәтижелердің қолданылу облысы, ал зерттеуші ғалымдар, сала мамандары, студенттер (магистранттар мен докторанттар), тұтыну тауарлары экономикасы секторы мақсатты тұтынушылары болып табылады.