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

17 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

71732. Методы статистической обработки выборочных данных 165 KB
  Что показывает корреляционная зависимость между статистическими совокупностями Характеристика корреляционной зависимости по значению коэффициента парной корреляции. Связь коэффициентов уравнений регрессии с коэффициентом корреляции и их геометрический смысл.
71733. Основы спектроскопии и колориметрии 2.64 MB
  Охарактеризуйте электромагнитные волны различных диапазонов по способу получения того или иного вида излучения. Назовите виды спектров излучения и поглощения. Как изменяется спектр излучения твердого тела при нагревании Как связаны спектры излучения и поглощения с атомным...
71734. Основы использования поляризованного света в медико-биологических исследованиях 148.5 KB
  Цель работы: Познакомиться со способами получения поляризованного света. Какова природа света Чем естественный свет отличается от поляризованного Укажите способы получения поляризованного света. Что общего и в чем отличие в получении поляризованного света после прохождения призмы Николя...
71735. Изучение законов радиоактивного излучения 183.5 KB
  Чем объясняется ослабление бета-излучения при прохождении через вещество Охарактеризовать способность вещества поглощать ионизирующее излучение. Методы регистрации ионизирующего излучения. В качестве еще одной из характеристик поглощения бета-излучения веществом используют слой...
71736. Изучение работы термодатчиков 83.5 KB
  Объяснить зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Объяснить зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Какие вещества называются жидкими кристаллами На каком свойстве жидких кристаллов основано измерение температуры различных участков...
71737. Изучение работы фотодатчиков 41 KB
  Как возникает контактная разность потенциалов В чем заключается явление внешнего и внутреннего фотоэффекта Устройство и принцип действия селенового фотоэлемента. Как изменяется фото ЭДС при изменении силы света источника площади поверхности и угла между падающим лучом и перпендикуляром...
71738. Физические основы использования магнитного поля в биологии и медицине. Изучение аппаратов для низкочастотной магнитотерапии “Полюс – 1” и “Магнитер” 354.5 KB
  Познакомиться с физическими основами воздействия на биологические объекты постоянного и низкочастотного магнитного поля. Исследовать распределение в пространстве магнитного поля индукторов при работе аппаратов. Определение магнитного поля.
71739. Изучение операционных усилителей 162.5 KB
  Цель работы: ознакомление с принципами построения усилителей электрических сигналов на базе операционного усилителя ОУ выполненного на интегральной микросхеме. Коэффициент усиления усилителя. Обратная связь в электронных усилителях.
71740. Цифровые логические устройства 98.5 KB
  Принцип построения и работы устройств предназначенных для выполнения этих задач основывается на виде системы счисления способе записи чисел цифровыми знаками. Известны так называемые позиционные системы счисления в которых значение каждой входящей в число цифры зависит от ее положения в записи числа.