Математика лекции задачи Лекции по электротехнике Теория машин и механизмов Машиностроительное черчение Современные интерьеры архитектура дизайн История искусства Информатика Физика решение задач >

Классификация зубчатых передач Эвольвентное зацепление Качественные показатели зубчатой передачи Цилиндрические косозубные передачи Передачи Новикова Виброизоляция и виброзащита Силой трения покоя Показатели ремонтопригодности


Теория машин и механизмов

Виды трения. Общее сопротивление, возникающее в местах соприкоснове- ния двух тел, которые перемещаются друг относительно друга, называется силой трения. Сопротивление движению возникает из-за упругих вязких и пластических деформаций шерохова­тых поверхностей соприкасающихся тел. Трение в одних случаях является полезным фактором, на- пример: при сцеплении винта и гайки с закрепляемой деталью колес автомобиля или трамвая с дорогой, дисков тормозов различных машин.

Эффективность виброзащиты

Под эффективностью виброзащиты понимается степень реализации виброзащитным устройством целей виброзащиты. При силовом гармоническом возбуждении:

F(t)=; ,

где  и  –– соответственно амплитуда и частота вынуждающей силы; цель защиты может состоять в уменьшении амплитуды  силы, передаваемой на неподвижный объект,

, (91)

или в уменьшении амплитуды  установившихся вынужденных колебаний источника

. (92)

При кинематическом гармоническом возбуждении

  F(t) = 0; (t) = . (93)

Цель защиты может заключаться в уменьшении амплитуды абсолютного ускорения (перегрузки) объекта

W =  , (94)

а также в уменьшении амплитуды его колебаний относительно основания.

Качественно степень реализации цели виброзащиты можно охарактеризовать значениями безразмерных коэффициентов эффективности. Например:

 –– коэффициент виброизоляции, (95)

 –– коэффициент динамичности. (96)

Динамическое гашение виброколебаний

Метод динамического гашения колебаний состоит в присоединении к объекту виброзащиты дополнительных устройств с целью изменения его вибрационного состояния. Работа динамических гасителей основана на формировании силовых воздействий, передаваемых на объект. Этим динамическое гашение отличается от другого способа уменьшения вибрации, характеризуемого наложением на объект дополнительных кинематических связей, например закрепление отдельных его точек.

Изменение вибрационного состояния объекта при присоединении динамического гасителя может осуществляться как путём перераспределения колебательной энергии от объекта к гасителю, так и в направлении увеличения рассеяния энергии колебаний. Первое реализуется  изменением настройки системы «объект –– гаситель» по отношению к частотам действующих вибрационных возмущений путем коррекции упруго инерционных свойств системы. В этом случае присоединяемые к объекту устройства называют инерционными динамическими гасителями. Инерционные гасители применяют для подавления моногармонических или узкополосных случайных колебаний.

При воздействии вибрационных нагрузок более широкого частотного диапазона предпочтительней оказывается второй способ, основанный на повышении диссипативных (рассеивающих) свойств системы путем присоединения к объекту дополнительных специальных демпфирующих (заглушающих) элементов. Динамические гасители диссипативного типа получили название поглотителей колебаний. Если они одновременно корректируют упруго инерционные и диссипативные свойства системы, то их называют динамическими гасителями с трением.

Динамические гасители могут быть конструктивно реализованы на основе пассивных элементов (масс, пружин, демпферов) и активных, имеющих собственные источники энергии (т.е. применение систем автоматического регулирования, использующих электрические, гидравлические и пневматические управляемые элементы).

Динамическое гашение применимо для всех видов колебаний: продольных, изгибных, крутильных и т. д.; при этом вид колебаний, осуществляемых присоединённым устройством, как правило, аналогичен виду подавляемых колебаний.

Примеры инерционных динамических гасителей.

Пружинный одномассный инерционный динамический гаситель

Простейший динамический гаситель 2 (рис. 52, б) выполняется в виде твёрдого тела, упруго присоединяемого к демпфируемому объекту 1 в точке, колебания которой требуется погасить. На рис. 52, а представлен простейший случай, когда демпфирующий объект моделируется сосредоточенной массой m, прикреплённой к основанию линейной пружиной с жёсткостью c. Колебания объекта возбуждаются либо периодической силой , действующей на объект, либо вибрациями основания по закону .

 а)

б)

 в)

 Рис. 52. Пружинный одномассный инерционный динамический гаситель

Под действием приложенного возмущения объект совершает одномерные колебания. Собственная частота демпфируемого объекта . При  колебания объекта 1 существенно возрастают. Для их уменьшения к нему присоединяется динамический гаситель 2 (см. рис. 52, б), имеющий сосредоточенную массу mr, пружину с жесткостью cr и вязкий демпфер с коэффициентом трения br.

Дифференциальные уравнения продольных колебаний системы с гасителем имеют следующий вид:

 (97) 

где x, xr –– абсолютные координаты перемещений масс.

При динамическом гашении крутильных колебаний по схеме, показанной на рис. 52, в, уравнения, записанные относительно абсолютных углов поворота дисков демпфируемого объекта и гасителя , jr, имеют аналогичный вид:

  (98) 

Здесь J,  –– моменты инерции демпфируемого объекта и гасителя; c и cr –– крутильные жёсткости валов; br –– коэффициент вязких потерь при парциальных колебаниях гасителя;  –– амплитуда вибрационного крутящего момента, приложенного к диску демпфируемой системе.

Существуют и другие инерционные динамические гасители, например: катковый, маятниковый, гасители с активными элементами и др. Но все они преследуют цель заглушить колебания и поглотить вибрацию.

В других случаях трение вызывает непроизводительный расход энергии, быстрый износ трущихся деталей. Например, короткий ресурс различных двигателей, редукторов, ряда машин, объясняется быстрым износом контактирующих поверх­ностей звеньев, т. е. кинематических пар. Уменьшая трение в кинематических парах, можно обеспечить уменьшение расхода энергии и увеличить их долговечность, а следовательно повысить ресурс различных машин.
Основные теоремы динамики Теорема сложения скоростей