Frol_126-262 (Фролов К.В. - Теория механизмов и машин), страница 23

Такым образом, коэффициент о„больший едыыицы, характеризует перегрузку, вызванную динамическими деформациямн. При резонансе, когда со =р=,„/с/У, а,,=с/(/ср)= ~/сХ //с. Как выдыо, резонансное зыачеыые коэффициента динамичности завысит от сопротивления к. Если бы сопротывлеыыя не было (/с = О), то а, со.

Но сопротивление, хоть и небольшое, всегда есть. Следовательно, а, имеет конечную величину, которая, однако, может достигать значений 15 — 20. Поэтому работа на резонансном режиме (го =со,) недопустима. Если все же избежать этого режима никак нельзя, то следует поставить специальный демлфер, который нскусствеыыо увеличит сопротивление н снизит о Расчеты показывают, что если средняя угловая скорость со рабочей.машныы в 1,5 — 2 раза отличается от собственной частоты р, то сопротывленне обычно практически не влияет на величину амплитуды Ъ, вынужденных колебаний и ее можно определять, полоызгв в формуле (10.25) А=О (см:. Феодосьев В. И.

Сопротывлевые материалов. М., 1979). Если угловая скорость со при которой эксцлуатыруегся рабочая машнна, меньше собствпшой частоты р, то надо проверить отсутствие резонанса, вызываемого второй и более высокымы гармоныкамн. Для второй гармонная, частота которой 1 =2о~„, резонанс наступает прн т =р, откуда со,=р/2. График 9,а(о ) амплитуды колебаний, вынуждаемых второй гармоникой, показан на рнс. 10.4, 6 ппрнхамы.

Рассмотрим момент М = -М которым рабочая машина ыагружает передачу, т. е. момент в сечении В (рнс. 10.1, а). Согласно уравнению (10.7), М =Й(ф„— ф,)+с(ср„— ср„). Преобразуем это уравнение с учетом уравнений (10.16), (10.18), (10.19) н (10.23). После простых преобразований получим М =м +(/о)+ д). (10.26) В уравненны (10.26) первое слагаемое — постоянный момент М нагружающый передачу. Двучлен, заключенный в скобки, есть переменная динамическая составляющая ыагруженыя М = /о)+ со. Рассмотрим составляющую М введя возмущение только от первой гармоники: М, =Щ, +сс|,. Для этого иайдем сначала зависимость с), (1). Из уравн~ (10.22) следу 1), я„,сс пп (со 1 ~,), д ид —— Л+11,+7,. Поэтому М,= — Ь)„,и йа(сс с — и )+ +сйж сов(сс с — и,), После элементарных тригонометрических преобразоваиий получим м =ц„.,/эт1~7 (,~-,~сс= =М „соз(в с — а +(1).

Введем по предложению М. 3. Коловского степень динамической нагруженности передачи уд, которую определим как отношение амплитуды первой гармоники М д дииамической составляющей М к амплитуде первой гармоники 1 „вынуждающего момеита с. учипывая уравиеиие (10.25): .,/~*+(йи )' Х (10.27) /1 з г ~2+(в )г График т, = т, (с) показан на рис. 10.5 при неизменном значении со . Если у )1, то имеет место динамическая перегруженность передаточного механизма. При резонансе, когда с=с =саХУ коэффициеиг т, может достигать значеиий, весьма превышающих единицу.

Как следует из уравнения (10.27), при с=с /2 коэффициент т, принимает значение, равное еди-' иице. Можно показать, что если для значения с=с /2 подсчитать НС=~ ~ коэффициеат т для гармоник более высокого порядка, чем первая, то т,<1. Иными словами, если ж ~~~~ с<с ~2=~.'У Р. то амплитуды М в всех гармоник / динамического момента М бу- с,сс Х с„, с дуг меньше, чем амплитуды 1 А,. соответствующих гармоник Рис.

10.5 вынуждающего момента 2 .. Этим можно воспользоваться, чтобы улуаиить динамические характеристики участка АВ машиыного агрегата (см. рис. 10.1, а). Если ыа участке АВ последовательно с передачей П включить упругую муфту, подобрав ее жесткость твк, чтобы общая жесткость участка стала меньше с „/2 (т.

е. меньше гоз У„,/2), то динамическая составляющая М момента, нагружающего передачу, стаыет меньше вынуждающего момента / . При этом, однако, нельзя упускать из виду, что малая жесткость, зыцищаи передачу от перегрузок, может. повлечь за собой слишком большие деформации. Поэтому необходима осторожность в выборе предела снижения жесткосты участка АВ. Кроме того, -при с(с /2 выход на рабочий скоростной режим го во время пуска машинной установки неизбежно будет связан с проходом зоыы резонанса, так как при с<с,„/2 средыяя угловая скорость го рабочей машиыы больше частоты р собственных колебаний установки (зарезоыансный режим).

Проход зовы резонанса сопровождается хоть кратковременными, но значительными динамическими перегрузкамы. Особенно опасен в этом отношениы процесс выбега„. когда после выклгочения двигателя машина, будучи предоставленной самой себе, теряет скорость под действием ыебольших сопротивлений (треыие в кинематических парах и т. и.). Здесь обратный проход зоны резонанса может оказаться достаточно длительным, вследствие чего амплитуды вынужденных колебаыий успеют возрасти до недопустимого предела.

В то же время для конструкции, обладающей большой жесткостью (с> с „), средняя угловая скорость аз рабочей машины меньше частоты собственных колебаний р машиывой установки (дорезонансыый режим), так что проход зовы резонанса с гармоныкой первого порядка (как прямой, так и обратный) попросту отсутствует.

ГЛАВА 11 ВИБРОАКТИВНОСТЬ И ВИБРОЗАЩИТА МАШИН Создаиие высокопроизводительных машин и скоростиых травспортиых средств, форсаровавиых по мощиостям, нагрузкам в другим рабочим харахтеристикам, веизбелзш првводит к уаеличеваю ватеисивиости и расшвреввю спектра вибрацвоииых и виброакусгическвх полей. Этому способствует также широкое использовавие е проыышлеииости и строительстве новых высокозффективвых машви, работающих иа основе вибрациоввых и виброударвых процессов. Ыредиая вибрация иарушмт планируемые конструктором законы движение машин, мехаиизмов в свстем управления, порождает иеустойчиаость рабочих процессов и макет вызвать отказ и полвую расстройку всей системы.

Из-за вибрации увеличвваются динамические вагрузки в злемевтах ковструкцвй (кивематических парах механизмов, стыках и др4 а резуль- тате снижается несущая способность деталей, развиваются трещины, возникают усгалосгвые разрушення. Действие вибрации может изменить внутреннюю и поверхностную структуру материалов, условия трения и износа ва контактных поверхностях деталей машин и привести к нагреву конструкций. Вибрация порождает шум, являющийся важным зкологическвм показателем среды обвтавия человека.

Вибрация оказывает и непосредственное влияние на человека, снижав его функцвональные возможвости и работоспособность. Позтому особое значение приобретают методы и средства оценки виброаативности и уменьшения уровня вибрацив Совокупность таких методов и средств принато называть виброзашвтой. 1 11.1. ИСГОЧНИКИ КОЛЕБАНИЙ И ОБЪЕКТЫ ВИБРОЗАЩИТЫ При постановке задач виброзащиты в исследуемой мехааической системе обычао выделяют две подсистемы: И и О [рис.

11.1), соедиаеаиые между собой связями С. Подсистему И, в которой аепосредствеаао происходят физические процессы, вызывающие колебааия, называют источником колебаний. Подсистема О представляет ту часть механической системы, колебания в которой требуется уменьшить, ее называют обвектом виброзпщиты. Силы, возаикающие в связях С, соединяющих объект с источником колебаний, и вызывающие колебааия объекта, называют силовыми (диндмическими) воздействиями. [о, т. 6; 14]. Рассмотрим некоторые характерные примеры: двигатель (турбиаа, генератор, двигатель внутреннего сгорааия, любой ротораый механизм), установленный аа фундаменте, имеет неуравновешенный ротор.

Здесь источником колебаний является ротор, а объектом виброзащиты — корпус двигателя, динамические воздействия представляют собой динамические реакции опор ротора. Задача виброзащиты — уменьшить колебааия корпуса двигателя, вызваааые аеураваовешеааостью ротора; при решении задачи о защите человека-оператора от вибрации, например при его работе иа автомобиле или аа тракторе, можао стремиться к уменьшению колебаний шасси со всеми устааовлеааыми аа аем агрегатами; можно стремиться к умеаьшеаию колебаний кабилы водителя али только сиденья. В каждом случае объект, источаик и динамические воздействия будут определяться по-разаому. Иаогда бывают заданы ае диаамические воздействия, а перемещеаия точек крепления связей к источнику.

Такие воздействия иазывают кинематическими, и оаи характериы для кулачковых мехааизмов, зубчатых передач и трааспортиых машиа при их движеаии по неровной дороге. Силовые и киаематические воздействия часто объедиаяются общим термином — мехааические воздействия [141. Механические воздействия приаято делить аа три класса: линейные перегрузки; вибрациоааые воздействия; ударные воздействия. Линейными лерегрузками называют киаематические воздействия, возаикающие при ускореааом движении источника колебаний.

Особеаао значительные лиаейаые перегрузки возникают аа транспортаых машинах, в особеиаости аа летательных аппаратах, при увели- чевиы скоросты, торможеыня, а также различных маневрах (виражы, разворот и т. д.). Осыовнымы характеристиками линейных перегрузок являются постоянное ускорение а„(рис. 11.2) и максимальная скорость изменения ускорения ба!а. 'утз Ф'~ ув Вибр~ы1ионные воздейаивия (квыематические и си1говыс) являются колебательыыми процессами. Силовые воздействия'характеризуготся функцвями времени составляющих снл Г(г) илы момеытов сил М(1), действующих ыа объект; хинематыческие воздействия характеризуются ускорениями а (г) точек источынха ко)1ебпннй, связанных с объектом виброзащиты, их скоростями о (г) и перемещениями з(г).