Modeling effect of a "stuck" pendulum for a mechanical system with two degrees of freedom

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The present work is devoted to new results of investigations of the effect of “sticking” of a pendulum on the rotating shaft of a mechanical system with two degrees of freedom. The essence of this phenomenon is that for a pendulum installed with the possibility of free rotation on the motor shaft of a mechanical system, at a certain ratio between the friction in the pendulum support and its moment of inertia, there is a mode of motion when the shaft rotates with a given angular velocity, and the angular velocity (rotation frequency) of the pendulum coincides with one of the natural frequencies of oscillations of the mechanical system. The studies included the compilation of equations of motion of a mechanical system with a pendulum in generalized coordinates without damping, the introduction of a small parameter to separate stationary and unsteady motion, the transition to the main coordinates with damping, the derivation of an algebraic expression that determines the conditions for the occurrence of the effect of “sticking” of the pendulum on the rotating shaft of the mechanical system, numerical integration of the differential equations of motion of the model in the unsteady mode of motion. As a result of research, the algebraic expression allowing to establish conditions of occurrence of the effect of “sticking” of a pendulum on a rotating shaft of a mechanical system depending on parameters of a pendulum and properties of a mechanical system, also to study possibility of use of a pendulum for experimental finding of natural frequencies of vibrations of mechanical systems is received.

About the authors

A. I. Artyunin

Irkutsk State Transport University

Email: artyunin_ai@irgups.ru
Irkutsk

O. Yu. Sumenkov

Science and Technology University "Sirius"

Email: sumenkov.oy@talantuspeh.ru
Sochi

References

  1. Galileo G. Selected Works. 2 vols. Moscow: Nauka, 1964. 572 p. (in Russian)
  2. Huygens H. Three memoirs on mechanics. Moscow: Publishing House of the USSR Academy of Sciences, 1951. 578 p. (in Russian)
  3. Newton I. Mathematical principles of natural philosophy. Moscow: LENANAD, 2017. 707 p. (in Russian)
  4. Krylov A. N. Vibration of ships. Moscow: ONTI, 1936. 442 p. (in Russian)
  5. Stephenson A. On a new type of dynamic stability // Memoirs and Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society, 1908, vol. 52, no. 8, pp. 1–10.
  6. Bogolyubov N.N. On some statistical methods in mathematical physics. Lvov: Izd-vo AN USSR, 1945. 137 p.
  7. Bogolyubov N.N. Perturbation theory in nonlinear mechanics // Sat. Collection of works of the Inst. of Struct. Mech. in the Academy of Sci. of the USSR, 1950, vol. 14, pp. 9–34.
  8. Kapitsa P.L. Dynamic stability of the pendulum with vibrating suspension point // J. of Experim.&theoret. physics, 1951, vol. 21, no. 5, pp. 588–597.
  9. Kapitsa P.L. Pendulum with vibrating suspension // Success in physics sciences, 1951, vol. XLIV, no. 1, pp. 7–20.
  10. Chelomey V.N. Selected works. Moscow: Mashinostroenie, 1989. 335 p. (in Russian)
  11. Artyunin A.I., Zharov V.P. New effect in nonlinear mechanics // Interuniversity collection of scientific papers. Mechanics of deformed solids, 1992, pp. 3–11. (in Russian)
  12. Artyunin A.I. Study of the motion of a rotor with an auto-balancer // News of universities. Mechanical engineering, 1993, no. 1, pp. 7–15. (in Russian)
  13. Artyunin A.I., Ermoshenko Yu.V., Popov S.I. Experimental studies of the effect of a pendulum being “stuck” at the resonant frequencies of a mechanical system // Modern technologies. System analysis. Modeling, 2015, vol. 2, no. 46, pp. 20–25. (in Russian)
  14. Artyunin A.I., Eliseev C.V., Sumenkov O.Yu. Experimental Studies on Influence of Natural Frequencies of Oscillations of Mechanical system on Angular Velocity of Pendulum on Rotating Shaft // Lecture Notes in Mech.Engin. ICIE-2018, Proceedings of the 4th Int.Conf.on Industr. Engin., 2018, pp. 159–166.
  15. Eliseev S.V., Artyunin A.I. Mechanical and mathematical modeling of the effect of stuck pendulums on a rotating rotor // Bull. of the Belarus. St. Univ. of Transport: Science&Transport, 2014, no. 2(33), pp. 172–175.
  16. Ryzhik B., Sperling L, Duckstein H. Display of the Sommerfeld Effekt in a Rigid Rotor One-plain Autobalancing Device // Proc. Of XXX Summer School of Advanced Problems in Mechanics, 2002, pp. 25–36.
  17. Ryzhik B., Sperling L., Duckstein H. Non-synchronous Motions Near Speeds in a Single-plane Autobalancing Device // Technische Mechanik, 2004, vol. 24, pp. 25–36.
  18. Lu C.J. Pure-rotary periodic motions of a planar two-ball auno-balancer system // Mech. Syst. and Signal Proces., 2012, vol. 32, pp. 251–268. https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2012.06.001
  19. Timoshenko S.P. Fluctuations in engineering. Moscow: Fizmatgiz, 1959. 439 p. (in Russian)
  20. Den-Hartog J.P. Mechanical vibrations. Moscow: Fizmatgiz, 1960. 580 p. (in Russian)
  21. Iorish Yu.I. Vibrometry. Moscow: Mashgiz, 1963. 773 p. (in Russian)
  22. Vibrations in technology. Directory in 6 volumes / Ed. by Bolotin V.V. Moscow: Mashinostroenie, 1978, vol. 1, 352 p. (in Russian)
  23. Mechanical engineering. Encyclopedia. Dynamics and strength of machines. Theory of mechanisms and machines. Vol. 1–3. Book 2 / Ed. by Kolesnikov K.S. Moscow: Mashinostroenie, 1995. 624 p. (in Russian)
  24. GOST 30630.1.1-99. Interstate standard. Test methods for resistance to mechanical external influences of machines, devices and other technical products. Determination of dynamic characteristics of a structure. Moscow: Izd-vo standartov, 2001. 29 p. (in Russian)
  25. Yablonsky A.A., Noreiko S.S. Course on the theory of oscillations: 5th edition. St.- P.: BHV-Petersburg Publ., 2007. 336 p. (in Russian)
  26. Kononenko V.O. Oscillatory systems with limited excitation. Moscow: Nauka, 1964. 256 p. (in Russian)
  27. Blekhman I.I. Synchronization of dynamic systems. Moscow: Nauka, 1971. 896 p. (in Russian)

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».