Научное обоснование выбора оптимальных параметров сборочных единиц, составляющих основу виброизмерительного оборудования для определения параметров ударных импульсов мелющей загрузки в мельницах различных типов

Представлен обзор отечественных и зарубежных источников информации о малогабаритных вибропреобразователях, включая перспективы использования современных пьезоматериалов. Определены тенденции развития исследуемого объекта техники, а именно – особенностей новых конструкций и технологий изготовления малогабаритных вибропреобразователей с повышенной чувствительностью в ультразвуковом диапазоне частот для регистрации высокочастотных составляющих сигналов при измерении нагрузок до 20 000 g с включением исследований перспективных пьезоматериалов. Рассмотрены требования, предъявляемые к вибропреобразователям с повышенной чувствительностью и с выносными малошумящими предварительными усилителями сигналов, работающих в требуемом частотном диапазоне. Определены близкие к объекту исследования разработки, которые могут быть использованы в объекте исследования. Представлены результаты информационно-аналитических исследований возможностей создания малогабаритных вибропреобразователей с повышенной чувствительностью для регистрации высокочастотных составляющих сигналов при измерении нагрузок до 20 000 g. Приведены конструктивные и динамические схемы датчиков, динамические схемы преобразователей. 

Ключевые слова: мельницы различных типов, малогабаритные вибропреобразователи, пьезоматериалы, усилители сигналов, конструктивные и динамические схемы датчиков, динамические схемы преобразователей, уравнения состояния пьезоэлектрических преобразователей, уравнения колебаний пьезокерамических тел, чувствительный элемент.

Как процитировать:

Редюшев А. А., Козлов Н. И., Цыганов А. Е. Научное обоснование выбора оптимальных параметров сборочных единиц, составляющих основу виброизмерительного оборудования для определения параметров ударных импульсов мелющей загрузки в мельницах различных типов // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 12. – С. 161–170. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_12_0_161.

Благодарности:

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-67-00009, https://rscf.ru/project/25-67-00009/

Информация об авторах:

Редюшев Андрей Андреевич¹ — директор, e-mail: redushev@globaltest.ru,
Козлов Никита Игоревич¹ — исполнительный директор, главный конструктор, e-mail: mail@globaltest.ru,
Цыганов Алексей Евгеньевич¹ — инженер-конструктор, e-mail: cyganov@globaltest.ru,
¹ ООО «ГлобалТест».

 

Контактное лицо:

Редюшев А.А., e-mail: redushev@globaltest.ru.

Список литературы:

1. Дмитрак Ю. В., Кравцов А. А., Адамова Л. С., Кутуев Р. Р., Цыганов А. Е. О влиянии метода математического моделирования движения мелющей загрузки в помольных камерах мельниц на точность и достоверность получаемых результатов / Инновационные процессы комплексной и глубокой переработки природного и нетрадиционного минерального сырья (Плаксинские чтения — 2025): Материалы международной конференции. — Екатеринбург: Изд-во «Форт-Диалог Исеть», 2025. — С. 97—99.

2. Chanturia V. A., Dmitrak Y. V., Kravtsov A. A., Zadkov D. A., Klyuev R. V., Kondratiev V. V., Karlina A. I., Martyushev N. V. Digital simulation of rock grinding process in ball mill // Scientific Reports. 2025, vol. 15, article 45653. DOI: 10.1038/s41598-025-30289-7.

3. Дмитрак Ю. В., Кравцов А. А., Адамова Л. С., Кутуев Р. Р., Цыганов А. Е. Научный анализ математических моделей движения мелющей загрузки в помольных камерах мельниц различных типов // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2025. — № 9-1. — С. 53—72. DOI: 10.25018/0236_1493_2025_91_0_53.

4. Редюшев А. А., Козлов Н. И., Цыганов А. Е. Научный анализ теоретических и экспериментальных исследований по определению параметров ударных импульсов с применением различных типов чувствительных элементов // Устойчивое развитие горных территорий. — 2025. — Т. 17. — № 3. — С. 661—673. DOI: 10.21177/1998-4502-2025-17-3-1331-1341.

5. Zhang X., Li H., Sun W. Design considerations for integrated power management in MEMS sensors // IEEE Sensors Journal. 2021, vol. 21, no. 8, pp. 9956—9965.

6. Chen Y., Xu Y. Performance evaluation of high-precision vibration test systems for MEMS sensors // Microsystems & Nanoengineering. 2021, vol. 7, article 46.

7. Kim D., Park S. Recent advances in accelerometer calibration techniques // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2021, vol. 70, 3509011.

8. Gupta P., Kumar S. Advances in low-noise design for piezoelectric accelerometers // Sensors and Actuators A: Physical. 2021, vol. 320, article 112564.

9. Rivera C., Martinez J. Integrated control boards for fiber-optic accelerometers: Design and case studies // Sensors. 2021, vol. 21, article 6194.

10. Lee Y., Choi K. A multi-stage filter design for low-power sensor applications // Microsystems & Nanoengineering. 2021, vol. 7, article 87.

11. Gautschi G. Piezoelectric sensors / Piezoelectric Sensorics: Force Strain Pressure Acceleration and Acoustic Emission Sensors Materials and Amplifiers. Berlin, Heidelberg: Springer Berlin Heidelberg, 2002, pp. 73—91.

12. Foss G., Meloy J., Valentino M., Walter P. Sensors and their signal conditioning for dynamic acceleration, force, pressure, and sound applications // Handbook of Experimental Structural Dynamics. Springer, New York, 2022, pp. 1—57. DOI: 10.1007/978-1-4939-6503-8_33-1.

13. Yang F., Kong D., Kong L. Accurate measurement of high-frequency blast waves through dynamic compensation of miniature piezoelectric pressure sensors // Sensors and Actuators A: Physical. 2018, vol. 283, pp. 344—352. DOI: 10.1016/j.sna.2018.09.055.

14. Nguyen T., Park H. Optimization techniques for capacitance-based MEMS sensor circuits // IEEE Access. 2020, vol. 8, pp. 220889—220898.

15. Богуш М. В. Проектирование пьезоэлектрических датчиков на основе пространственных электротермоупругих моделей. — М.: Техносфера, 2014. — 312 с.

16. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков. Пер. с японского. — М.: Энергия, 1976. — 336 с.

17. Кирпичёв А. А. Повышение эффективности вибродиагностики с использованием пьезоэлектрических и вихретоковых преобразователей. Автореф. дис. … канд. техн. наук. — М.: МГУПИ, 2006. — 22 с.

18. Wang G., Li Y., Cui H., Yang X., Yang C. Research on piezoelectric pressure sensor for shock wave load measurement // ISA Transactions. 2020, vol. 104, pp. 382—392. DOI: 10.1016/j.isatra.2020.05.018.

19. Wang G., Li Y., Cui H., Yang X., Yang C. Acceleration self-compensation mechanism and experimental research on shock wave piezoelectric pressure sensor // Mechanical Systems and Signal Processing. 2021, vol. 150, article 107303. DOI: 10.1016/j.ymssp.2020.107303.

20. Шарапов В. М., Мусиенко М. П., Шарапова Е. В. Пьезоэлектрические датчики. — М.: Техносфера, 2006. — 632 с.