Формирование динамической модели передачи

ВВЕДЕНИЕ

 

Постоянное повышение потребительских показателей вновь создаваемых машин приводит к увеличению их быстроходности, повышению энергонапряженности силовых передач, усложнению их конструктивных схем и законов нагружения. Вследствие этого в современных машинах усложняется характер колебаний и увеличиваются нагрузки от них на детали. Большая часть повреждений в машинах происходит в результате возникновения тех или иных колебаний. Эти колебания детали машин совершают при воздействии на них периодически изменяющихся сил и моментов, определяемых условиями эксплуатации. Особенно опасными такие колебания становятся в резонансных зонах.

Борьба с колебаниями становится неотъемлемым условием обеспечения высокого качества машин. Она ведется на этапах их проектирования, доводки, серийного производства и эксплуатации. Конструктор должен уметь выполнить оценку динамики проектируемой машины и владеть методиками эффективной борьбы с колебаниями.

Причиной крутильных колебаний в валопроводах трансмиссионных систем является неравномерность крутящих моментов от движущих сил и сил сопротивления, которая вызывает изменение угловой скорости вала, т.е. то ускорение, то замедление его вращения. Так как вал обладает упругостью и на нем размещаются массы, в каждом сечении вала будет своя степень неравномерности частоты вращения. Последнее объясняется тем, что массы в одинаковые промежутки времени поворачиваются на разные углы и, следовательно, движутся с разными скоростями.

Колебания масс относительно друг друга, вызывающие закрутку отдельных участков вала, называют КРУТИЛЬНЫМИ.

В большинстве случаев валопроводы трансмиссий имеют сложную конструктивную форму. Чтобы определить угол смещения при колебаниях одного сечения вала по отношению к другому, необходимо, кроме действующих моментов, знать жесткость участков вала и значения моментов инерции вращающихся масс. На основе этой информации возможно определить частоты и амплитуды собственных и вынужденных колебаний.

Колебания валопроводов силовых передач обычно изучаются методом моделирования. При этом сначала строится сложная многомассовая разветвленная модель, по возможности наиболее полно описывающая реальную динамическую систему, а далее она редуцируется, то есть подвергается упрощению. Динамические параметры упрощенной модели должны быть такими, чтобы она была эквивалентной действительной системе в отношении крутильных колебаний.

Используемый для выполнения данного курса лабораторных работ программный комплекс DASP предназначен для разработки динамической модели передачи и анализа и синтеза ее динамических характеристик.

1. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

 

Автоматизированная система DASP1 позволяет формировать динамическую модель передачи в диалоге с ЭВМ, целенаправленно формировать ее собственный частотный спектр, выполнять исследование вынужденных резонансных и нерезонансных колебаний, управлять динамической нагруженностью участков модели передачи за счет изменения ее упруго-инерционных и демпфирующих характеристик.

При запуске программного комплекса на экран дисплея выводится главное меню, предлагающее выбрать нужную программу. Идентификаторы расчетных и иных параметров программ даны в таблицах 1.1-1.6. Если тот же идентификатор используется в нескольких программах, он указан в одной из таблиц (предыдущей).

 

1.1. Определение упруго-инерционных характеристик деталей

 

Программа RMIJT комплекса позволяет в диалоговом режиме определять величины моментов инерции деталей передачи и крутильные жесткости соединений. Для расчетов необходимо иметь только чертежи деталей или таблицы их размеров. Одновременно с определением упруго-инерционных характеристик деталей формируется начальная динамическая модель передачи.

При определении моментов инерции деталь или сборочная единица разбивается на произвольное число элементарных цилиндров. Для точного описания деталей сложной формы число разбиений может быть как угодно большим. Полости внутри деталей представляются также в виде цилиндров. Момент инерции детали определяется суммированием моментов инерции всех цилиндров детали за вычетом моментов инерции цилиндров полостей.

В программе определяются моменты инерции деталей типа тела вращения; деталей, вращающихся одновременно вокруг своей и иной оси, а также деталей, движущихся поступательно, но масса которых в колебательной системе заменяется моментом инерции массы, вращающейся относительно определенной оси.

Типовыми связями между массами силовой передачи являются обычно связи через вал, шлицевые или шпоночные соединения и зубчатые зацепления. В программе в режиме диалога определяется жесткость каждого участка передачи, составленного из произвольного числа перечисленных элементов. Предусмотрено также введение в начальную динамическую модель элементов с известными упруго-инерционными характеристиками.

 

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ

Лабораторная работа № 1

 

Лабораторная работа № 2

Лабораторная работа № 3

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОФОРМЛЕНИЮ ВЫВОДОВ

Выводы по выполнению заданий каждой лабораторной работы рекомендуется представлять в конце отчета в виде единого раздела «ВЫВОДЫ». Их содержание может быть примерно следующим.

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

 

Постоянное повышение потребительских показателей вновь создаваемых машин приводит к увеличению их быстроходности, повышению энергонапряженности силовых передач, усложнению их конструктивных схем и законов нагружения. Вследствие этого в современных машинах усложняется характер колебаний и увеличиваются нагрузки от них на детали. Большая часть повреждений в машинах происходит в результате возникновения тех или иных колебаний. Эти колебания детали машин совершают при воздействии на них периодически изменяющихся сил и моментов, определяемых условиями эксплуатации. Особенно опасными такие колебания становятся в резонансных зонах.

Борьба с колебаниями становится неотъемлемым условием обеспечения высокого качества машин. Она ведется на этапах их проектирования, доводки, серийного производства и эксплуатации. Конструктор должен уметь выполнить оценку динамики проектируемой машины и владеть методиками эффективной борьбы с колебаниями.

Причиной крутильных колебаний в валопроводах трансмиссионных систем является неравномерность крутящих моментов от движущих сил и сил сопротивления, которая вызывает изменение угловой скорости вала, т.е. то ускорение, то замедление его вращения. Так как вал обладает упругостью и на нем размещаются массы, в каждом сечении вала будет своя степень неравномерности частоты вращения. Последнее объясняется тем, что массы в одинаковые промежутки времени поворачиваются на разные углы и, следовательно, движутся с разными скоростями.

Колебания масс относительно друг друга, вызывающие закрутку отдельных участков вала, называют КРУТИЛЬНЫМИ.

В большинстве случаев валопроводы трансмиссий имеют сложную конструктивную форму. Чтобы определить угол смещения при колебаниях одного сечения вала по отношению к другому, необходимо, кроме действующих моментов, знать жесткость участков вала и значения моментов инерции вращающихся масс. На основе этой информации возможно определить частоты и амплитуды собственных и вынужденных колебаний.

Колебания валопроводов силовых передач обычно изучаются методом моделирования. При этом сначала строится сложная многомассовая разветвленная модель, по возможности наиболее полно описывающая реальную динамическую систему, а далее она редуцируется, то есть подвергается упрощению. Динамические параметры упрощенной модели должны быть такими, чтобы она была эквивалентной действительной системе в отношении крутильных колебаний.

Используемый для выполнения данного курса лабораторных работ программный комплекс DASP предназначен для разработки динамической модели передачи и анализа и синтеза ее динамических характеристик.

1. ОПИСАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА

 

Автоматизированная система DASP1 позволяет формировать динамическую модель передачи в диалоге с ЭВМ, целенаправленно формировать ее собственный частотный спектр, выполнять исследование вынужденных резонансных и нерезонансных колебаний, управлять динамической нагруженностью участков модели передачи за счет изменения ее упруго-инерционных и демпфирующих характеристик.

При запуске программного комплекса на экран дисплея выводится главное меню, предлагающее выбрать нужную программу. Идентификаторы расчетных и иных параметров программ даны в таблицах 1.1-1.6. Если тот же идентификатор используется в нескольких программах, он указан в одной из таблиц (предыдущей).

 

1.1. Определение упруго-инерционных характеристик деталей

 

Программа RMIJT комплекса позволяет в диалоговом режиме определять величины моментов инерции деталей передачи и крутильные жесткости соединений. Для расчетов необходимо иметь только чертежи деталей или таблицы их размеров. Одновременно с определением упруго-инерционных характеристик деталей формируется начальная динамическая модель передачи.

При определении моментов инерции деталь или сборочная единица разбивается на произвольное число элементарных цилиндров. Для точного описания деталей сложной формы число разбиений может быть как угодно большим. Полости внутри деталей представляются также в виде цилиндров. Момент инерции детали определяется суммированием моментов инерции всех цилиндров детали за вычетом моментов инерции цилиндров полостей.

В программе определяются моменты инерции деталей типа тела вращения; деталей, вращающихся одновременно вокруг своей и иной оси, а также деталей, движущихся поступательно, но масса которых в колебательной системе заменяется моментом инерции массы, вращающейся относительно определенной оси.

Типовыми связями между массами силовой передачи являются обычно связи через вал, шлицевые или шпоночные соединения и зубчатые зацепления. В программе в режиме диалога определяется жесткость каждого участка передачи, составленного из произвольного числа перечисленных элементов. Предусмотрено также введение в начальную динамическую модель элементов с известными упруго-инерционными характеристиками.

 

 

Формирование динамической модели передачи

 

Программа FKST комплекса позволяет в диалоговом режиме осуществить приведение величин моментов инерции и крутильной жесткости связей к выбранному участку схемы, определить парциальные частоты колебаний каждой массы и осуществить редукцию (упрощение) колебательной схемы.

Редукция разветвленной схемы основана на замене элементарной двухмассовой колебательной системы (рис. 1.1, а) одномассовой (рис. 1.1, б) путем объединения двух масс в одну и пропорционального изменения податливостей объединенной массы.

 

 

Рис. 1.1. Схемы парциальных систем

 

При этом способе первая и последняя массы системы не участвуют в редукции – их масса не может быть распределена между другими, также и к ним не может быть добавлена масса, иначе редуцированная модель может отличаться по динамическим свойствам от нередуцированной. Таким образом, программа позволяет редуцировать модель не менее чем с тремя массами.