Теория механизмов и машин (стр. 12 )

Высокочастотные вибрационные воздействия могут передаваться объекту не только через элементы механических соединений его с источником, но и через окружающую среду (воздух, воду). Такие воздействия называемые акустическими, оказываются особенно интенсивными на современных реактивных летательных ап­паратах. Интенсивность акустических воздействий характеризуется давлением  акустического  поля. Связь между абсолютной и относительной интенсивностями выражается формулой

p=p010D/20

где р — давление, Па; D — относительное давление, дБ; p0 — пороговое давление, соответствующее D = 0; обычно принимают р0=2*10-5 Па.

Примерные значения амплитуд отдельных гармоник полигармо­нических кинематических воздействий, лежащих в различных час­тотных диапазонах, следующие:

Случайные вибрационные возбуждения зачастую не явля­ются полностью предсказуемыми, подобно гармоническому или полигармоническому возбуждению. Например, такие процессы, как аэродинамический шум струи газа, пульсация жидкости при ее движении в трубопроводе, вибрации платформы, на которой установлено несколько агрегатов, вибрации, обусловленные шероховатостями пар трения, являются по своей природе стохастическими. Эти процессы трудно аппроксимировать регулярными функциями. Стохастический сигнал не может быть представлен графически наперед заданным, так как он обусловлен процессом, содержащим элемент случайности.

Ударными называют кратковременные механические воздействия, в которых максимальные значения сил являются весьма большими. Функция, выражающая зависимость силы, момента силы или ускорения при ударе от времени, называется формой удара. Основными характеристиками формы являются длительность удара и его амплитуда — максимальное значение механического воздействия при ударе.

Возбуждения кинематического ударного типа возникают при резких изменениях скорости движения источника (например, при посадке самолета, запуске ракеты, наезде. колеса автомобиля на глубокую выбоину, при пересопряжении зубьев зубчатых колес и т. п.). Часто эти явления сопровождаются возникновением коле­баний конструкций источника и возбуждением вибрационных воздействий.

В некоторых случаях ударное воздействие можно рассматри­вать как классический удар, сводящийся к «мгновенному» изменению скорости движения источника или к приложению «мгно­венных» сил и моментов. В этих случаях

x(t)=∆qд(t),

где Дq — приращение скорости, импульс силы или момента силы за время удара. Использование такого представления допустимо лишь в тех случаях, когда продолжительность удара существенно меньше наименьшего из периодов собственных колебаний объекта. В осталь­ных случаях необходимо учитывать форму удара, которая обычно определяется непосредственными измерениями в натурных условиях.

2.Основные методы виброзащиты

Уменьшение интенсивности  колебаний объекта может быть достигнуто следующими способами.

Снижение виброактивности источника. Возбуждение колебаний источниками возбуждения может быть обусловлено различными причинами. Удобно разделить возмущающие факторы на две группы. К первой группе относят явления, связанные с трением в кинематических парах. Снижение виброактивности факторов этой группы связано с изменением свойств материалов трущихся поверхностей и 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 к уменьшении динамических реакций с помощью уравновешивания движущихся масс.

Изменение конструкции объекта. Можно указать два способа снижения колебаний, общих для всех механических систем. Первый способ состоит в устранении резонансных явлений. Если объект обладает линейными свойствами, то задача сводится к соответствующему изменению его собственных частот. Для нелинейных объектов должны выполняться условия отсутствия резонансных явлений. Второй способ заключается в увеличении диссипации механической энергии в объекте. Этот способ виброзащиты, назы­ваемый демпфированием, будет рассмотрен ниже.

Динамическое гашение колебаний. Динамический виброгаситель (кратко— гаситель) формирует дополнительные динамические воздействия, прикладываемые к объекту в точках присоединения гасителя. Динамическое гашение осуществляется при таком выборе параметров гасителя, при котором эти дополнительные воздействия частично уравновешивают (компенсируют) динамические воздействия, возбуждаемые источником.

Виброизоляция. Действие виброизоляции сводится к ослаблению связей между источником и объектом; при этом уменьшаются дина­мические воздействия, передаваемые объекту. Ослабление связей обычно сопровождается возникновением некоторых нежелательных явлений: увеличением статических смещений объекта, увеличением амплитуд относительных колебаний при низкочастотных воздейст­виях и при ударах, увеличением габаритов системы. Поэтому при­менение виброизоляции как метода виброзащиты, в большинстве случаев связано с нахождением компромиссного решения, удовле­творяющего всю совокупность требований.

Виброзащитные устройства и их эффективность. Демпферы, динамические гасители и виброизоляторы образуют в совокупности виброзащитные устройства. Пассивными называют" устройства, состоящие из инерционных, упругих и диссипативных элементов. Активные устройства могут кроме перечисленных содержать элементы немеханической природы и, как правило, обладают неза-висимым источником энергии. Эффективность виброзащитных систем принято оценивать отношением величины какого-либо характер­ного параметра колебаний объекта с виброзащитным устройством, к величине того же параметра при отсутствии виброзащиты. Это отношение называется коэффициентом эффективности вибрационной защиты.

Вопросы для подготовки для самоконтроля:

1. Источники колебаний и объекты виброзащиты.

2. Основные методы виброзащиты

3. Внешняя виброактивность механизма и машины.

4. Внешняя виброактивность роторных систем

Внешняя виброактивность упругого ротора. Внутренняя виброактивность механизма. Возмущающий момент.

7. Методы уменьшения внутренней виброактивности.

Рекомендуемая литература:

8.1.1.   Теория механизмов и машин.- М.; Наука, 1968

8.1.2. ёКурс теории механизмов и машин.- Высшая школа, 1985

8.1.3. Теория механизмов и машин.-Минск.; Высшая школа, 1968

8.1.4. Теория механизмов и машин. М.:1998.

  3.1.  Практическое занятия. 

№1.Определения класса плоского механизма. Формула строение механизма.

Методические рекомендации.

Задача об определении класса плоского механизма решается в следующей последовательности:

а) Вычерчивается схема механизма, и подсчитывается степень подвижности его по формуле Чебышева.

в) Выбирается ведущее звено, которое обязательно должно входить в кинематическую пару І класса со стойкой.

г) Производится отделение группы Ассура возможно более низкого класса.

д) Записывается формула строения механизма, указывается его класс.

Масштабы для планов положений, скоростей и ускорений подбирают так, чтобы планы получились досточно точными и лучше использовалось поле чертежа.

  СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. . . Сборник задач по теории механизмов и машин — M.: Наука,  1968. Задачи 31-70, страницы 24.

  №2 Кинематическое исследования механизмов методом планов скоростей.

  Методические рекомендации.

Задачи о положениях, скоростях применительно к группам  Ассура, которыми образован механизм.

а) Проводится структурный анализ и классификация механизма по Ассуру.

в) Выбирается ведущее звено, которое обязательно должно входить в кинематическую пару І класса со стойкой. За ведущее звено обычно выбирают звено, которое совершает вращательное движение и может совершить полный оборот вокруг неподвижной оси. Задается закон движения этого звена (как правило, задается равномерное вращение этого звена).

г)Выбирается масштаб чертежа и на чертеже наносятся неподвижное элементы кинематических пар механизма. По заданной обощенной координате строится положение ведущего звена.

д) Строятся планы скоростей.

Рекомендуемая литература:

1. . . Сборник задач по теории механизмов и машин — M.: Наука,  1968. Задачи 103-110, страницы 41

№3 Кинематическое исследования механизмов методом планов ускорений.

  Методические рекомендации.

Эти задачи решаются в такой последовательности.

а)Проводится структурный анализ и классификация механизма по Ассуру.

в) Выбирается ведущее звено, которое обязательно должно входить в кинематическую пару І класса со стойкой. За ведущее звено обычно выбирают звено, которое совершает вращательное движение и может совершить полный оборот вокруг неподвижной оси. Задается закон движения этого звена (как правило, задается равномерное вращение этого звена).

г)Выбирается масштаб чертежа и на чертеже наносятся неподвижное элементы кинематических пар механизма. По заданной обощенной координате строится положение ведущего звена.

д) Строятся планы ускорений.

Рекомендуемая литература:

1. . . Сборник задач по теории механизмов и машин — M.: Наука,  1968. Задачи 111-126, страницы 56.

№4 Силовое исслеование механизмов. Определение уравновешивающей

  силы.

  Методические рекомендации.

В  задачу силового  расчета входит определние  всех сил  и моментов  пар сил, которые приложены к  каждому отдельному звену  механизма. Эти  силы  или  моменты  надо знать, тнапример, для расчета на  почность отдельных звеньев механизма или  их  частей  (деталей).

  Силовой расчет производится  в следущей  последоательности.

а) Определяюся  все  внешние  силы, приложенные  к  звеньями  механизма,  от  действия  которых  требуется  найти  реакции  в  кинематических  парах механизма.

в) Выбирается ведущее  звено. Устанавливается, что  приводит в  движение извне это  звено  ( для механизмов  рабочих машин) или что приводится  в движение  вовне  этим  звеном ( для  механизмов двигателей), для  решения вопроса о том, должна  ли  быть  риложена  к  ведущему  звену уравновешивающая сила Р у или уравновешивающий  момент М у, чтобы  был  обеспечен заданный  закон движения ведущего  звена.