41943

Исследование колебаний вращающегося вала

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Теоретический расчет частот собственных колебаний вала и деформаций возникающих при его вращении. Экспериментальное определение прогибов вращающегося вала в различных схемах нагружения. Изза неточности изготовления и сборки центры масс деталей как правило не находятся на оси вращения вала т.

Русский

2013-10-26

214.31 KB

16 чел.

Лабораторная работа №3

Исследование колебаний вращающегося вала

Цель работы:

1.  Теоретический расчет частот собственных колебаний вала и деформаций, возникающих при его вращении.

2.  Экспериментальное определение прогибов вращающегося вала в различных схемах нагружения.

3.Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Введение

Разнообразное технологическое оборудование химических и пищевых производств имеет валы с закрепленными на них вращающимися деталями такими как роторы центрифуг и сепараторов, рабочие колеса центробежных насосов и компрессоров, диски резательных машин и молотковых дробилок, мешалки перемешивающих устройств, шкивы, зубчатые колеса.

Из-за неточности изготовления и сборки центры масс деталей, как правило, не находятся на оси вращения вала, т.е. всегда имеется остаточный дисбаланс.

При вращении вала вследствие дисбаланса возникают переменные по направлению силы инерции, дополнительно нагружающие вал и его опоры и вызывающие механические колебания системы. Под механическими колебаниями понимают многократное поочередное возрастание, и убывание во времени кинематических и динамических параметров, характеризующих техническую систему. Такие колебания проявляются в нарушении режима работы машин, что приводит к увеличению износа, повышению напряжений в деталях конструкции вплоть до их разрушения, ухудшению условий труда (возрастанию уровня шума и вибрационного воздействия на человека и окружающую среду). В связи с этим необходимо исследование колебаний вращающегося вала.

 

Теоретическая часть

Механические колебания, возбуждаемые в конструкциях различными периодически действующими силами, называются вынужденными, а внезапно приложенными силами - свободными. При анализе колебаний упругие системы принято различать по числу степеней свободы, т. е. по числу независимых координат, однозначно определяющих положение системы в любой момент времени.

При угловой скорости вала ωр, равной угловой частоте его собственных колебаний (ω1 или ω2 ) наступает явление резонанса и прогиб вала стремиться к бесконечности. Такая скорость называется критической. Валы машин, эксплуатируемые при скоростях меньших первой критической ( ωр ‹ ω1 ), называются жесткими; а валы работающие в закритической области (ωр › ω1) - гибкими. Для гибких валов характерно свойство самоцентрирования, выражающееся в уменьшении деформаций вала при возрастании его рабочей скорости.

В период разгона присутствуют вынужденные и свободные колебания. Это нестационарный режим работы вала. После выхода на заданную скорость собственные колебания, вследствие потерь энергии на трение о среду и в кинематических парах, быстро затухают. Устанавливается стационарный режим, при котором имеют место только прогибы, вызванные статической . неуравновешенностью вращающихся масс.

Описание экспериментальной установки

Экспериментальное определение амплитуды колебаний вращающегося вала производится на лабораторной установке, схема которой представлена на рис. 1. Установка включает в себя исследуемый вал 19, вращающийся в опорах 18, на котором закрепляются один или два диска 20 в зависимости от схемы нагружения вала. Измерение амплитуды колебаний вала осуществляется с помощью лимба 12, контактного щупа 16 и индикатора 15 с блоком питания 21. Лимб установлен на салазках 11, имеющих возможность перемещаться перпендикулярно к оси вала за счет передачи "винт-гайка". Эта поперечная подача осуществляется вращением маховика 13 и служит для установки фиксированного значения измерительного устройства. Направляющие салазок вместе с суппортом 1, могут двигаться вдоль оси исследуемого вала, что позволяет проводить замеры прогиба вала практически в любой его точке.

 

Рис. 1. Схема экспериментальной установки

Рис. 2. Расчетная схема пролетного вала постоянного сечения

Проверка на виброустойчивость

Безразмерный динамический прогиб

Приведенная масса диска

Масса единицы длины вала

Относительная суммарная масса диска

Безразмерная критическая угловая скорость

Первая частота вращения

Проверка вала на виброустойчивость выполнена

Проверка на жесткость

Относительная координата опасного сечения

Безразмерный динамический прогиб

Смещение вала за счет начальной изогнутости

Смещение оси вала в расчетных сечениях из-за зазоров в опорах

Приведенный эксцентриситет

Приведенная масса вала

Приведенный эксцентриситет массы вала с деталями

В установившемся режиме динамический прогиб оси вала в точке приведения можно найти по формуле

Смещение оси вала за счет динамического прогиба

При

При

При

Динамическое смещение вала

При

При

При

Проверка вала на прочность

Координаты опасных сечений

- диаметр вала;

Динамическое смещение центра масс диска

Динамическое смещение в точке В

Центробежная сила действующая на диск

Реакция опоры А

Реакция опоры В

Крутящий момент

Изгибающий момент

Эквивалентное напряжение

Запас прочности

Условие выполнено

АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ

В лабораторной работе были определены динамические смещения вала теоретически и экспериментально. Полученная погрешность находится в пределах 6,5 – 81,8%.

Также был проведен расчет вала на виброустойчивость, на жесткость и на прочность. В результате вал оказался пригоден для работы в данных условиях.

Вывод:

В результате работы были проверены:

  1. прогибы вращающегося вала
  2. произвели проверку на виброустойчивость, жесткость и прочность

Данный вал удовлетворяет всем этим условиям


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

46815. Сущность и содержание институциональных интересов субъектов рыночной экономики. Трактовка институционального интереса в трудах Т. Веблена, Дж. Коммонса, А. Шюллера, Ф. Петерхоффа 31.54 KB
  К жестким ценностям относят настойчивость высокую значимость работы успех и конкуренцию ценность карьерного роста и др. Харрод в своем исследовании заключается в том чтобы найти механизмы обеспечения такого темпа роста который позволил бы достигнуть полной загрузки производственных мощностей и полной занятости растущего населения. Харрод исходит из того что темп роста главным образом зависит от объема инвестиций и вводит понятие капитальный коэффициент с. Этот коэффициент демонстрирует уровень капиталоемкости прироста т.
46816. Специальные налоговые режимы. Мировая валютная система и формы ее организации 33.55 KB
  Основные элементы мировой и региональной валютных систем: международные платежные средства выполняющие роль мировых денег; условия и режимы обратимости валют; механизм и режим валютных курсов; формы международных расчетов; кредитные орудия обращения и порядок их использования в международных расчетах; международные ликвидные активы и порядок их регулирования; режим международных валютных и золотых рынков и межгосударственные институты регулирующие валютные отношения. А1 Наиболее ликвидные активы денежные средства и краткосрочные...
46817. Медицина. Прнципы абилитации и реабилитации детей с заболеваниями нервной системы и органов чувств 28.4 KB
  Так на фоне самого заболевания у детей могут возникнуть судорожные приступы указывающие на заинтересованность в процессе самого вещества мозга. Воспалительный процесс может переходить с оболочек головного мозга на периферические нервы слуховой и зрительный реже отводящий и тройничный создавая определенную клиническую картину. В ряде случаев при менингитах воспалительный процесс не ограничивается мозговыми оболочками а распространяется на вещество мозга которое также подвергается различным патологическим нарушениям менингоэнцефалит....
46818. Функции менеджмента 31.65 KB
  Экономическое прогнозирование – это предвидение хода экономического развития на предстоящий период для конкретной организации. Стратегическое планирование высший уровень – это попытка взглянуть в долгосрочной перспективе на основополагающие составляющие организации; оценить какие тенденции наблюдаются в ее окружении; определить каким вероятнее всего будет поведение конкурентов. вписываются в такую систему при которой каждый направляет свои усилия на достижение общих и главных целей...
46819. Рыночная система и рыночный механизм 33.07 KB
  Рыночная экономика это экономическая система основанная на принципах свободного предпринимательства многообразия форм собственности на средства производства рыночного ценообразования договорных отношений между хозяйствующими субъектами ограниченного вмешательства государства в хозяйственную деятельность. черты: основа экономики частная собственность на средства производства; многообразие форм собственности и хозяйствования; свободная конкуренция; рыночный механизм ценообразования; саморегулирование рыночной экономики; договорные...
46820. Статистика уровня жизни населения 32.18 KB
  Статистика уровня жизни населения. Доходы и расходы населения. Кроме этих основных показателей выделяют также некоторые информационные показатели: ВНП на душу населения национальный доход на душу населения объем потребления на душу населения и ряд других. Информационными источниками для построения системы показателей по уровню жизни населения являются данные из материалов различных разделов государственной статистики демографической статистики труда статистики цен социальной статистики материалы выборочных обследований бюджетов...
46821. Региональная экономическая политика 33.67 KB
  Участниками бюджетного процесса являются: Президент Российской Федерации; высшее должностное лицо субъекта РФ глава муниципального образования; законодательные представительные органы государственной власти и представительные органы местного самоуправления далее законодательные представительные органы; исполнительные органы государственной власти исполнительнораспорядительные органы муниципальных образований; Центральный банк Российской Федерации; органы государственного муниципального финансового контроля; органы управления...
46822. Социально- трудовые отношения (СТО) и социальное партнерство 32.59 KB
  Социально трудовые отношения СТО и социальное партнерство. Социальнотрудовые отношения характеризуют экономические психологические и правовые аспекты взаимосвязей индивидуумов и социальных групп в процессах обусловленных трудовой деятельностью. Анализ социальнотрудовых отношений обычно проводят по трем направлениям: субъекты; предметы; типы. Субъектами социальнотрудовых отношений являются индивиды или социальные группы.
46823. Понятие об информации, свойства информации 31.93 KB
  Как и всякий объект Понятие информации её виды и свойства. Виды информации: текстовая; числовая; графическая; звуковая; световая; электромагнитная информация электромагнитных волн. Свойства информации.