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

18 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

76462. Соглашения в семейном праве (понятие, виды, особенности) 16.85 KB
  Соглашений в СК РФ немного это: соглашение об уплате алиментов; соглашение об имени ребенка; соглашение о месте жительства ребенка; соглашение о порядке осуществления родительских прав родителем проживающим отдельно от ребенка; соглашение о разделе имущества. этой же статьи звучит другая формулировка: Место жительства детей при раздельном проживании родителей устанавливается соглашением родителей. Соглашение в семейном праве средство добровольного разрешения наиболее важных как для членов семьи так и для общества...
76463. Сроки в семейном праве и их правовое значение 19.31 KB
  следующие виды сроков: сроки существования имущественных семейных прав пресекательные сроки: так право на алименты на содержание несовершеннолетних детей сохраняется до достижения ими восемнадцатилетнего возраста; сроки ожидания испытательные сроки до истечения которых не могут быть совершены отдельные семейно-правовые акты: согласно п. 11 СК РФ заключение брака производится по истечении месячного срока со дня подачи заявления в органы загса; сроки до наступления которых не допускается возникновение определенных прав и...
76464. Осуществление и защита семейных прав 16.22 KB
  7 СК граждане вправе по своему усмотрению распоряжаться принадлежащими им правами если иное не установлено СК. Пределы осуществления семейных прав имеют свои ограничения. Так семейные права могут быть ограничены требованиями закона.
76465. Семейно-правовая ответственность (понятие и особенности) 17.48 KB
  Специфика семейно-правовой ответственности заключается в том что во-первых ее субъекты связаны уже возникшим семейным правоотношением во-вторых к ней не могут быть привлечены третьи лица не участвующие в данном правоотношении. Основания наступления семейно-правовой ответственности зависят от того какая сфера пострадавшего лица личная или имущественная подверглись воздействию в результате правонарушения. Семейное законодательство не содержит указания на формы вины но на практике они играют важную роль особенно при определении объема...
76466. Меры защиты в семейном праве и их отличие от семейно-правовой ответственности 16.31 KB
  Защита нарушенных или оспариваемых семейных прав происходит в судах в порядке искового производства взыскание алиментов раздел совместно нажитого супружеского имущества; защита охраняемых интересов происходит в порядке особого производства установление факта признания отцовства фактов регистрации рождения усыновления брака развода. В административном порядке защита семейных прав осуществляется путем обращения в государственные органы или к конкретному должностному лицу органы исполнительной власти органы опеки и...
76467. Понятие брака, условия и порядок его заключения 19.11 KB
  Основаниями для брака признаются правовые нормы а не моральные: брачный союз лишь определяет систему прав и обязанностей. Современный институт брака находится в состоянии трансформации. Заключение брака Брак заключается в государственных органах записи актов гражданского состояния по истечении месячного срока после подачи женихом и невестой совместного заявления.
76468. Прекращение брака. Основание, причины и мотивы развода 16.87 KB
  В случае смерти супруга или объявления судом одного из супругов умершим не требуется какого-либо специального оформления прекращения брака. В таких случаях брак считается прекращенным с момента смерти супруга или с момента вступления в законную силу решения суда об объявлении супруга умершим
76469. Расторжение брака в органах загса 17.21 KB
  Расторжение брака в органах загса по заявлению обоих супругов. 19 СК расторжение брака в органах загса по заявлению обоих супругов производится при наличии двух оснований: супруги выразили взаимное согласие на расторжение брака; супруги не имеют общих несовершеннолетних детей. Взаимное согласие супругов на расторжение брака выражается в их совместном письменном заявлении установленной формы в орган загса.
76470. Расторжение брака в судебном порядке 19.54 KB
  У супругов имеются общие несовершеннолетние дети кроме случаев когда один из супругов признан судом безвестно отсутствующим недееспособным или осужден за совершение преступления к лишению свободы на срок свыше трех лет; отсутствует согласие одного из супругов на расторжение брака; в один из супругов несмотря на отсутствие у него возражений уклоняется от расторжения брака в органе загса например отказывается подать совместное заявление. Рассмотрение дел о расторжении брака осуществляется судом в порядке искового...