Механизм с непрерывным вращательным и регулируемым возвратно-поступательным движением для механических оборудований обогатительных фабрик

Статья посвящена исследованию структурного и кинематического анализа исполнительного механизма механического оборудования обогатительной фабрики. Исследуемый механизм выполнен в виде двойного карданного шарнира, который в своей конструкции включает только шарнирные соединения, т.е. вращательные пары. Такое устройство применяется в вращательно-вибрационных мешалках для интенсивного и равномерного перемешивания рудной пульпы, предотвращения оседания твёрдых частиц, ускоренного растворения и диспергирования реагентов, а также для получения стабильных однородных смесей в процессах флотации, сгущения, реагентного кондиционирования и пульпоприготовления на обогатительных фабриках. Данный механизм конструктивно отличается от известных двойных карданных шарниров тем, что когда его ведущие и ведомые валы соосны, механизм работает как обычной двойной карданной шарнир, а если отклонит ведущей вал от оси вращения ведомого вала на угол больше нуля до 90˚, то ведомое звено начинает совершает новый вид движения, т.е. совмещает вращательное движение с регулируемым возвратно-поступательным движением. Первая часть статьи посвящена структурному анализу механизма. В данной части подвижности и избыточные связи механизма определены поконтурным методом, предложенным Решетовым, где излишние угловые подвижности заменяются недостающими линейными. В результате создана структурная схема механизма без избыточных связей, которая отвечает требованиям самоустанавливающиеся механизмов. Кроме того, в процессе исследования установлена, что механизм удовлетворяет требованиям механизма переменной конструкции, поскольку в зависимости от взаимного расположения валов ведомый вал может совершать либо вращательное, либо вращательное и регулируемое возвратно-поступательное движение. По результатам исследования были аналитически получены уравнения движения звеньев рассматриваемого механизма и построены их графические зависимости с использованием специализированных программных средств.

Тошов Ж. Б., Я. Хусанов, Тошов Б. Р., Хамроев Б. Д., Эрматов Р. О. Механизм с непрерывным вращательным и регулируемым возвратно-поступательным движением для механических оборудований обогатительных фабрик // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 12-3. — С. 136—151. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_123_0_136.

Тошов Жавохир Буриевич — докт. техн. наук, профессор, http://orcid.org/0000-0003-4278-1557, начальник отдела, Ташкентский государственный технический университет, 100095, Ташкент, ул. Университетская 2, Узбекистан, e-mail: javokhir.toshov@yandex.ru;
Хусанов Янгибой — начальник отдела, OOO «GIDRO STANKO SERVIS», 210100, Навои, Экономическая зона 3, Узбекистан, e-mail: yangiboy.xusanov1948@mail.ru, http://orcid.org/0009-0008-3796-2840;
Тошов Бури Раджабович — канд. техн. наук, доцент, http://orcid.org/0009-0006-4058-1702, заведующей кафедрой, Навоийский государственный горно-технологический университет, 210100, Навои, ул. Галаба шох, Узбекистан, e-mail: toshovb@mail.ru;
Хамраев Бахтиёр Джаббарович — директор, OOO «GIDRO STANKO SERVIS», 210100, Навои, Экономическая зона 3, Узбекистан, e-mail: gss-1965@inbox.ru, http://orcid.org/0009-0000-2715-1843; 
Эрматов Рустам Олимжонович — ведущий конструктор, OOO «GIDRO STANKO SERVIS», 210100, Навои, Экономическая зона 3, Узбекистан, e-mail: rustam.ermatov.1097@mail.ru, http://orcid.org/0009-0003-4414-4532.

Тошов Жавохир Буриевич, e-mail: javokhir.toshov@yandex.ru.

1. Prikhod’ko, A. A., Smelyagin, A. I. Investigation of Power Consumption in a Mixing Device with Swinging Movement of the Actuating Element. Chem Petrol Eng 54, 150–155 (2018). https://doi.org/10.1007/s10556-018-0454-7. 

2. Kevin Castelli, Marco Gavioli, Yevheniy Dmytriyev, Hermes Giberti. Mechanical Design and Development of a Continuous Rotational Variable Stiffness Actuator. 3rd International Congress on Human-Computer Interaction, Optimization and Robotic Applications (HORA). 2021. https://doi.org/10.1109/hora52670.2021.9461398 

3. Тверсков Б. М. Карданные шарниры // Вестник Курганского государственного университета. Серия «Технические науки». — 2016. — Вып. 11. — С. 41–49.

4. Khusanov Y., Khamraev B. D., Razzokov F. T., Makhmudov L. N. Hinge coupling. UZ IAP 06791. Official Bulletin, No. 3, 03/31/2022.

5. Karakuş R. A Novel Compliant Four-Bar Mechanism-Based Universal Joint Design and Production // Machines 2025, 13(3), 250; https://doi.org/10.3390/machines13030250 

6. Targ S. M., Brief Course of Theoretical Mechanics, Vysshaya Shkola, Moscow (1986).

7. Kumaresan T., Joshi J. B., “Effect of impeller design on the flow pattern and mixing in stirred tanks,” Chem. Eng. J., 115, No. 3, 173–193 (2006).

8. Khusanov Y., Zhuraev A. The phase separation mechanism during the movement of the link in the tenglamalar state leads to deformation of the link. The Journal of Puzzle Mechanics. Publishing House of the Academy «Fan» of the Republic of Uzbekistan. 3−1998.

9. Khusanov Ya.Kh., Gubaidulin F. N., Chepurnoy A. I. Spatial mechanism of the lever-hinge drive mechanism. Tractors and Agricultural Machinery magazine. №4, 2001.

10. Кукушкин Е. В. Уравнения движения карданного шарнира // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. — 2021. — № 2. — С. 79–86.

11. Zulpiev S. M. Analysis of the positions of the links of the hinge-lever coupling with elastic elements. The territory of science. Journal of Yaroslavl State University. 2015. №1.

12. Toshov Zh.B., Rahutin M. G., Toshov B. R., Baratov B. N. The method of constructing the scans of the toroidal belts of the faces during drilling wells // EURASIAN MINING. 2024. No. 1. pp. 62–66. DOI: 10.17580/em.2024.01.15

13. Torubarov N. N., Malyshev R. M. “Mixing devices with complex law of motion of the mixer,” Khim. Neftegaz. Mashinostr., No. 3, 19–21 (2013).

14. Коробчук М. В., Веригин А. Н., Незамаев Н. А. Особенности конструирования, пути и проблемы совершенствования аппаратов с вибрационным перемешиванием // Известия Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета). — 2021. — № 59. — С. 85–93.

15. Perry, J. C.; Oblak, J.; Jung, J. H.; Cikajlo, I.; Veneman, J. F.; Goljar, N.; Bizovicar, N.; Matjacic, Z.; Keller, T. Variable Structure Pantograph Mechanism with Spring Suspension System for Comprehensive Upper-Limb Haptic Movement Training. J. Rehab. Res. Dev. 2011, 48, 317–334.

16. Kukushkin E. V. Equation of motion of a gimbal joint. Bulletin of PNPU. Mechanical engineering, materials science. vol.23, No.2, 2021.

17. Gorshkov A. D. Determination of the kinematic characteristics of the Hook hinge by the analytical method. EUROPEAN SCIENCE. February 2016, No. 2(12), page 26−30.

18. Toshov J. B., Fozilov D. M., Yelemessov K. K., Ruziev U. N., Abdullayev D. N., Baskanbayeva D. D., Bekirova L. R., Increasing the durability of drill bit teeth by changing its manufacturing technology // Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2024, vol. 26, no. 4, pp. 112–124. http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2024-26.4−112−124 (In Russian).

19. Приходько А. А., Герасименко Е. О. Исследование эффективности теплообмена в перемешивающем устройстве с неравномерным движением мешалки // Теоретические основы химической технологии. — 2023. — Т. 57. — № 2. — С. 228–237.

20. XLu, B.; Kang, S.; Zhou, L.; Hua, D.; Yang, C.; Zhu, Z. Development and Testing of a Dual-Driven Piezoelectric Microgripper with High Amplification Ratio for Cell Micromanipulation. Machines 2024, 12, 722.

21. Zhang B., Sun J. Hu H. Deployment dynamics and experiments of a tendon-actuated flexible manipulator // Chinese Journal of Aeronautics. Volume 38, Issue 2, February 2025, 103008. https://doi.org/10.1016/j.cja.2024.03.045 

22. Fava, M., Parenti-Castelli, V., Conconi, M. et al. Manufacturing and characterization of compliant Cardan joints obtained by a new combined fabrication process. Meccanica (2025). https://doi.org/10.1007/s11012−025−01956-w 

23. Palmieri, G., Palpacelli, M. C., Callegari, M. Study of a fully compliant u-joint designed for minirobotics applications // (2012) Journal of Mechanical Design, 134 (11), art. no. 111003.

24. Toshov, J., Toshniyozov, L., Shahani, N. M. et al. Designing Efficient Drill Bits Using The Finite Element Analysis Method. Mining, Metallurgy & Exploration (2025). https://doi.org/10.1007/s42461−025−01406-x

25. Yiwei LIU, Shipeng CUI, Yongjun SUN. Mechanical design and analysis of a novel variable stiffness actuator with symmetrical pivot adjustment. Front. Mech. Eng. 2021, 16(4): 711–725. https://doi.org/10.1007/s11465-021-0647-1