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

61609. Спортивные игры на уроке физической культуры 82.06 KB
  Задачи урока: Образовательные: Совершенствовать технику выполнения ведения баскетбольного мяча Закреплять технику выполнения бросков и ловли волейбольного мяча Совершенствовать простейшую тактическую и техническую подготовку в игре в пионербол.
61610. Работа с графическими изображениями и Word Art в программе Word 111.98 KB
  На прошлых уроках вы проходили тему Текст учились работать с ним: выравнивать изменять цвет и заливку изменять размер шрифта и сам шрифт. Актуализация знаний: Какие параметры у шрифта вы научились изменять на прошлом уроке размер цвет наклон...
61611. Графические изображения и инструмент WordArt в MS Word 268.67 KB
  Цели урока: Образовательная - научить вставлять и редактировать изображения в документ Word, Научить работать с инструментом WordArt; Воспитательная – воспитание информационной культуры учащихся, внимательности, аккуратности, дисциплинированности, усидчивости...
61612. Знакомство с витражом как одним из видов декоративно прикладного искусства 15.28 KB
  Развивающие: развитие творческой фантазии сформировать навыки работы над имитацией техники витража. Вы знаете что это такое Мы познакомимся с витражом как с одним из видов ДПИ с его особенностями техникой изготовления и выполним эскиз витража.
61613. Зимний пейзаж в ночи 16.17 KB
  Задачи урока: образовательные: формирования представления о графике как способа создания художественного произведения линией пятном; формирование навыков рисования кистью белилами на темном фоне; развивающие: развивать воображение фантазию; расширять художественный кругозор учащихся...
61615. Музеи архитектуры 16.55 KB
  Цели задачи: систематизировать знания об архитектуре музеях и рассказать о музеях архитектуры под открытым небом заповедных зонах культуры; дать понятия гармония и агрессивность архитектуры; формировать умения рисовать по представлению анализировать и преображать форму...
61616. Опора тела и движение 36.37 KB
  Образовательные: формировать представление о скелете человека как опоре организма о правильной осанке и умении сохранять ее в покое и движении. а беседа – организм человека 9:339:37 С какой темой вы знакомились на прошлом уроке Какие полезные советы вы можете дать по уходу за кожей...