Frol_126-262 (1074091), страница 25
Текст из файла (страница 25)
3. Ударные воздействия также могут явиться причиной разрушения объекта. Часто повреждения, вызываемые ударом, носат характер хрупких разрушений. Однако многократные удары могут приводить и к устаностным разрушениям, особенно в тех случаях, когда периодическое ударное воздействие оказывается способным вызвать резонансные колебания объекта.
4. Внбрационные и ударные воздействия, не вызывая разрушений объектов, могут приводить к нарушению их нормального функционирования. Например, вибрации металлорежущвх станков и другого технологического оборудования, вызванные действием различных источников, приводят к снижению точности и чистоты обработки, а также и к другим нарушениям технологических процессов. Механические воздействия существенно влияют на точность приборов, устанавлываемых в системах управления движеыием и служащих для измерения параметров движений. Под действием вибраций и ударов резко увеличивается «уход» гироскопических приборов, а следовательно, н ошибка измерений, производимых этими приборамы; приборы, содержащие измерительное устройспю маятникового тина, обнаруживают склоыность к смещению нулевого цоложення. Нарушение функционирования объекта, не связанное с разрушениями или с другими ыеобратимыми изменениями, называют отказом.
Способность объекта не разрушаться при механических воздействиях называют вибропрочностью, а способность нормально фуыкцыонировать — виброустойчивостыо. Цель виброзащиты технических объектов — повышение нх вибропрочиостн и внброустойчнв ости. 5. Вибрация, возникающая при работе машин различных типов и оборудования, оказывает вредное влияние на людей, находящихся вблизи источника вибрации или в непосредственном контакте с ннм. Вибрация вызывает нарушения физиологического и функционального состояния человека-оператора. Стойкие физиологические изменения называют вибрациоыной болезнью. Функциональные ыарушеыия могут выражаться в ухудшении зрения, изменении реакции вестибулярного аппарата (нарушенне коордяыации двюкеннй; возникновение галлюцинаций, относящихся к ориентации тела, и т.
п.), а также к более быстрой утомляемости. В первую очередь вибрация оказывает вредное влияние на рабочих, использующих ручные механизированные инструменты, на персонал„обслуживающий вибрационные машиыы (виброгрохоты, вибромолоты, внброштамповки свай, труб и т. и., виброкоывейеры, внброкатки, виброуплотнители, вибросепараторы, вибраторы жидкого металла, средства вибрационной очистки и т. д.), а также многие строительные, дорожные и сельскохозяйственные машины (бульдозеры, грейдеры, скреперы, тракторы, комбайны н т. д.). В несколько меньшей степени действие вибрации обычно испытывает персонал, связанный с работой машын и механизмов, содержащих неуравновешенные движущиеся элементы, а также с работой всех видов траыспортыых средств.
В перечисленных случаях возникает необходимость огранычеыня вредного воздействия вибрации на человека. Допустимые для человека динамические воздействия регламентируются санитарнымн нормами н правилами. Создаыие эффективных методов и средств индивидуальной и комплексной виброзащиты человека-оператора является одной из ваэкнейьиих технико-экономических и соииальных задач современной техники. 1 11.3. АНАЛИЗ ДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИЙ Хлрактер нарушеынй условий функционирования объектов (механизмов, приборов) под действием вибраций определяется ввдом механических воздействий и свойствами объекта.
255 (Н/11ир () )14 хвд) т Рвс. 11.4 Рис. 11.5 Модель объекта должна отражать осыовыые черты реальной системы, влыяющие на оценку ее динамической реакции, и вместе с тем быль удобной для анализа и интерпретации результатов. Наиболее приемлемой в этих условиях является лынейная модель, достаточно передающаа свойства. широкого класса конструкций 'при малых колебаыиях. Удобной формой описания свойств линейного объекта в условиях вибрационыых воздействий являются олеРатоРы динамической податливости 1вл(Р), свазываюп1ие силУ бв(1), приложенную в заданном направлении в точке В объекта, с проекцией перемещения х„(1) точки А на некоторое направление: хл(г)=1вл(р)Ов(г).
Обратные операторы квл(р)=1„'(р) называют онераторами динамической жесткости. Характеристики 1„(р), кл (р), связывающие силу, приложенную в точке А, с проекцией перемещения этой же точки на ыаправлеыие действия силы, называют операторами динамической нодатливости ы динамической жесткости в точке А.
Частотные характеристики объекта 1вл(ко), квл(ко) называют соответственно динамической нодатливостью и динамической жесткостью. На рис. 11.4 показан примерный выд зависимости модуля дивамической податливости от частоты. Выражение для оператора двнамической податливости может быль представлено в ниде 1л (р)= !' ~ я*+2р,Оэ,а+ш„ Здесь щ — собственные частоты консерватывной системы; ев,— нормированные коэффицыенты «-й формы колебаний в точках А и В; ф„— безразмерный коэффициент линейного демпфирования на «-й форме колебаний. Пры р= ко, опуская малые величины второго порядка, имеем частотную характеристику объекта: п ввел.
1 (1со) — Х (го2 из !ало ) (вР— ив) 2 + 4Р„всвР Таким образом, динамическая податливость объекта с л степенями свободы представлена в виде суммы податливостей л систем с одной степенью свободы, имеющих собственные частоты консервативной системы (системы, для которой при колебаниях полная механическая энергия постоянна). На этих частотах (ш = ш„) динами- ческая податливость возрастает по модулю ввиду появления в знаменателе «-го слагаемого малого члена 2ф,ю„С увеличением номера «-й формы колебаний максимальная величина модуля динамической податливости уменьшается. При рассмотрении математических моделей конкретных линейных систем выражения дла динамических податливостей могуг быть вычислены непосредственно путем отыскания решения от действия гармонической силы с единичной амплитудой.
Во многих случаях допустимо пренебрежение всеми формами колебаний, за исключением одной преобладающей. Такие объекты обычно моделируются системами с одной степенью свободы (рис. 11.5, а, б), имеющими массу т, коэффициент упругости с и коэффициент вязкого трения Ь. При возбуждении системы силой 0(г) модуль динамической податливости имеет следующий вид: И' (кля =т ' 1(газ — газ)~+4)РаРи~1 Ф=Ь/( о). Реакция объекта на механическое воздействие может вычисляться как во временных, так и в частотных представлениях. Реакцию системы на вибрационное воздействие удобнее вычислять в частотных представлениях. Для гармонических и полигармоническвх воздействий вычисления амплитудных и фазовых искажений осуществляют дла каждой гармонической компоненты процесса.
В силу линейности объекта эффект от действия нескольких гармонических компонент равен сумме воздействий от каждой из них. Ввброизоляцвя. В и б р о и з о л я т о р, или амортизатор,— элемент виброзащитной системы, наиболее существенная часть которого — упругий элемент. В результате внугреннего трения в упругом элементе происходит демпфирование колебаний.
Кроме того, в ряде конструкций амортизаторов применяют специальные демпфирующие устройств адла рассеяния энергии колебаний. Динамические характеристики амортизатора существенно зависят от его статических характеристик, причем и те и другие, являются нелиненными.
Нелинейность характеристик амортизатора определяется ридом причин: нелинейными свойствами упругого элемента (например, резины), внутренним трением в упругом элементе, наличием конструктивных особенностей амортизатора типа ограничительных упоров, демпферов сухого трения, нелинейных пружин н т. д. На рис.
11.6 изображены различные амортизаторы н их силовые характеристики (по оси абсцисс — перемещения, по оси ординат — реакции): а — резююметаллический; 6 — сетчатый; е — с упругими ограничителями хода; г — декщферный; д — с конической пруииной. В любом амортизаторе могут быть определены три взаюано перпендикулярных направления х, у, г, такие, что перемещение точки крепленая амортизатора в одном из зтих направлений вызывает силовую реакцию амортизатора в противоположном направлении.
Эти направления называются главными. Если через Х, У и Е обозначить проекцни реакции амортизатора иа главные направления и учесть упругие и демпфирующие свойства реальных амортнзаторов при малых колебаниях, то можно предполов1ить следующее: реакции ЛО глаВным напраВлениям заВисят тОлькО От соответствующих перемещений и их первых производных по времени. Тогда функции Х=Х(х, х), Т= У(у, у), 2=2(г, г) называют дииамичвжими характеристиками амортизатора. При анализе малых колебаний амортизируемого объекта Вблизи полонения равнОвесия мозно считать перемещеиия х, у и г малыми и линеаризовать динамические характеристики (11.7), разлагая их в ряд Маклорена и Отбрасывая члены, имею.щие порядок выше ПЕРВОГО: Х(х, х)=с г+Й,х, Т(у, у)-с,,у+)с„у, 2(г, г)=с,г+к,г, где дХ дг д2 с„= — (О, 0)1 су= — (О, О); с,= — (О, 0) дх ду дг гт дг стеф я — жесткости амортизатора в главных направлениях, а дх дт й.= — (О, О); й,= — (О, О); дх ду а й,= — (о, о) да — коэффициенты демпфироРяс.
11.7 ванна. Рассмотрим малые колебания амортнзированного объекта (рис. 11.7, а), имеющего массу ул. Для вывода уравнения движения амортизнрованных систем можно использовать принцип Даламбера. В произвольный момент времени 1 при значении текущей координаты я на массу т действует реакция Е(г, й) амортизатора. Приравнивая нулю сумму сил, приложенных к массе т, и силы ннерцин иа в соответствии с (11.8), получаем дифференциальное уравнение движения массы т: тг+й,я+с а=О. (11.9) Соответствующее харяктеркстическое уравнение оп~+я,1+с,=О. (11.10) Иго корни а.= — '<-к+,Ж 4~~).
Общее решение уравнения (11.9) имеет вид гв яда я=А,е +Аэе, где Аг н Аз — произвольные постоянные, эависялше от начальных условйй; Б,д — корни характеристического уравнения (11.10), кото- рые для удобства можно представить в таком ниде: ~1л = — В~о ~~Л* — 1е1о, 1п.а основнык мктоды виврозАв(иты Уменьшение интенсивности колебаний объекта может быть достигнуто следующвмн способами. Ояижевве виброактввиоств источника.
Возбуждение колебаний 259 где с,/т = аф я,1(2~/с,т) = ~; ве — собственная частота амортизированной системы; ~ — безразмерный коэффициент затухания. На рис. 11.7, б дана схема системы амортизации прн изоляции фундамента от колебаний г~-— Ее я1п ом. может быть обусловлено различнымн причинами. Ъ'лобио разделить возмущающие факторы на две группы. К первой группе относят явления, связанные с трением в кннематических парах. Снижение виброахгивности факторов этой группы связано с изменением свойств материалов трущихся поверхностей н может быть достигнуто способами, специфическими для каждого частного случая, например применением специальных смазок.
Вторая группа возмущающих факторов связана с движущимися телами (вращение роторов, перемещение звеньев механизмов). Снижение виброактивности источника в этом случае заключается в уменьшении динамических реакций с помощью уравновешивания движущихся масс ~(а. гл.7). Изменение квветруицвв объекта. Можно указать два способа снижения холебаний, общих для всех механических систем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
