Rotator with constant speed

Authors

  • Igor P. Popov Kurgan State University

Keywords:

stabilized rotator, pendulum, rotation frequency, potential energy, kinetic energy, angular momentum, cyclotron motion

Abstract

The aim of the work is to find a mechanical analogue of cyclotron motion and to determine the scheme of the corresponding device to be appropriately called a stabilized rotator. The topic of speed stabilization is relevant. From the key circumstance determining the possibility of generalizing cyclotron motion to mechanics, consisting in the fact that the Lagrangian of an electron is twice as large as its kinetic energy, which, as applied to a stabilized rotator, should be interpreted as the equality of kinetic and potential energies, it follows that a stabilized rotator should include elements, capable to store both of these types of energy, namely, the load and the spring. The natural frequency of rotation of a stabilized rotator is strictly fixed (it does not depend on either the moment of inertia or the angular momentum) and remarkably coincides with the natural frequency of oscillations of a pendulum with identical parameters. When the angular momentum changes, the radius and tangential velocity change (while the rotation frequency does not change and is equal to the natural). At zero torque in the stationary mode, the rotational frequency of the stabilized rotator cannot be random and takes on a single value. Just as the forced oscillation frequency of the pendulum does not coincide with its natural frequency, the rotation frequency of a stabilized rotator under loading does not coincide with its natural rotation frequency. A stabilized rotator can be used to control the natural frequency of a radial oscillator, although in this case it may meet strong competition from mechatronic systems. On the contrary, as a rotation stabilizer, its competitive capabilities are undeniable and are determined by the extreme simplicity of the design.

Author Biography

Igor P. Popov, Kurgan State University

Ph.D. in Engineering Science, Assistant Professor of the Department of Mechanical Engineering, Metal-Cutting Machines and Tools

References

Попов И.П. Реактансы и сассептансы механических систем // Вестн. Томск. гос. ун-та. Математика и механика. 2021. № 70. С. 64–75.

Павлов В.Д. Накопитель энергии транспортно-технологической машины с возможностью автоматического управления // Автоматизированные технологии и производства. 2021. № 2 (24). С. 7–10.

Попов И.П. Электромагнитный маховик для ориентирования орбитальных объектов // Оборонный комплекс – научно-техническому прогрессу России. 2019. № 2. С. 15–17.

Павлов В.Д. Теоремы об излучении заряда // Инженерная физика. 2021. № 6. С. 37–40.

Вершинин А.С. Варианты построения высокоточных систем стабилизации скорости вращения вала электродвигателя постоянного тока // Вестн. Полоцк. гос. ун-та. Сер. С. Фундаментальные науки. 2020. № 12. С. 77–86.

Исломов И.И. Функциональная схема стабилизации частоты вращения ветрогенератора с использованием электромагнитного редуктора // Энергетик. 2017. № 5. С. 41–43.

Николаев В.Т. Исследование компенсационной схемы стабилизации скорости вращения миниатюрного коллекторного электродвигателя постоянного тока // Электронные информационные системы. 2021. № 3 (30). С. 25–32.

Каюмов О.Р. Оптимальное по быстродействию перемещение тележки с маятником // Изв. Рос. акад. наук. Теория и системы управления. 2021. № 1. С. 30–41.

Гладков С.О., Богданова С.Б. Теория детерминированного хаоса в системе n взаимодействующих компланарных маятников // Инженерная физика. 2019. № 3. С. 9–21.

Попов И.П. Применение символического (комплексного) метода для исследования околорезонансных явлений // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2020. № 4. С. 145–153.

Гайсина Г.А. Порядок роста ряда экспонент вблизи границы области сходимости // Алгебра и анализ. 2021. Т. 33. № 3. С. 31–50.

Беляев В.А. О сходимости по диагоналям и абсолютной сходимости степенных рядов с действительными коэффициентами // Электронный журнал: наука, техника и образование. 2019. № 1 (23). С. 98–107.

Тимошенко В.В. К сходимости в смысле Чезаро числовых рядов // Итоги науки и техники. Современная математика и ее приложения. Тематические обзоры. 2020. Т. 179. С. 78–80.

Анахаев К.Н. О ротационном (вращательном) движении математического маятника // Доклады Академии наук. 2015. Т. 462. № 4. С. 412–417.

Маркеев А.П. О маятнике на вращаюшемся и вибрирующем основании // Доклады Академии наук. 2017. Т. 477. №5. С. 542–546.

Шишкин В.М., Левашов А.П. Моделирование затухающих колебаний пластины с учетом амплитудно-зависимого рассеяния энергии в материале // Advanced Science. 2017. № 3 (7). С. 367–376.

Стец А.А. Аппроксимация затухающих колебаний крупногабаритных космических конструкций // Вестн. Москов. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2021. № 3 (96). С. 64–76.

Бояркина И.В., Бояркин Г.Н. Математическое моделирование расчёта переходных процессов затухающих колебаний пневмоколеса // Строительные и дорожные машины. 2021. № 4. С. 8–13.

Попов И.П. Источники гармонических силы и скорости в мехатронных автоматических системах // Мехатроника, автоматизация, управление. 2021. № 22 (4). С. 208–216.

Молодцов Н.А., Петров С.П. Использование микроконтроллера для стабилизации скорости вращения ротора двигателя постоянного тока // КИП и автоматика: обслуживание и ремонт. 2021. № 10. С. 4–7.

Published

2022-10-31

How to Cite

Попов, И. П. (2022). Rotator with constant speed. Modern Technologies. System Analysis. Modeling, (3(75), 10-17. Retrieved from http://ojs.irgups.ru/index.php/stsam/article/view/752

Issue

Section

Machine construction and theoretical engineering