Демпфирующих характеристик

24. Тройников А.А., Пичугин А.Д. Вопросы технологии изготовления упруго-демпфирующих элементов из материала МР // Вибрационная прочность и надежность двигателей и систем летательных аппаратов. Куйбышев: КуАИ, 1981, с. 101-112.

ками по частоте аналогичны параметрам в формулах (2. 1) и (2. 2). Эти величины г//( или лучше Q?;- = гг/-ю (= jj,i7), могут использоваться в расчетах установившихся вынужденных колебаний для каждого значения частоты как числовые константы «демпфирующих» элементов в определителях. Сама величина их, зависящая от материала, формы стержней и вида напряженного состояния, определяется для единицы объема материала по формулам (2. 6) и (2. 35) или для всего объема стержня АЛ — по формулам (2. 7) и (2. 36). При однородности напряженного состояния сравнение коэффициентов по ft,, и АЛ „ в случае растяжения-сжатия дает одинаковый результат, а для касательных напряжений — разный. Сравнение по Фт дает соотношение коэффициентов, справедливое в отдельных точках тела при равномерном угле сдвига у, например при поперечном сдвиге, сравнение же по Ay4t найденных для условий крутильных колебаний валов дает усредненный результат по всему объему вала. Сравнив формулы (2. 1) и (2. 25), получим

Наиболее эффективными путями увеличения долговечности узлов и деталей являются: улучшение системы смазки и подбор смазок, применение накладок из синтетических и других антифрикционных материалов, использование высококачественных и легированных сталей для ответственных и тяжелонагруженных деталей, наплавка трущихся поверхностей твердыми сплавами, объемная и поверхностная закалка, упрочнение, снижение удельного давления на контактных поверхностях, применение демпфирующих элементов в сочленениях деталей.

Применяемые конструкторами методы борьбы с вибрациями, как, например, введение упругих опор и демпферов, не исключают требований высококачественной балансировки роторов ТРД. Упругие опоры сами по себе не могут уничтожить критический режим, а лишь смещают его. Причем указанный способ не всегда применим для скоростных самолетов, совершающих маневрирование в воздухе, так как это приводит к большим перегрузкам упругих элементов. Эффективность же работы демпфера относительно невелика вследствие значительного демпферования самой конструкции ротора. Однако даже при наличии демпфирующих элементов балансировка роторных систем на рабочих оборотах остается необходимой для увеличения ресурса и надежных условий эксплуатации.

Постановкой демпфирующих элементов — дросселей, подпорных клапанов — можно добиться скользящего режима движения исполнительного механизма. В этом случае привод, по существу, приближается к обычному (непрерывного действия) с отличиями лишь конструктивного характера (описание и расчет характеристик подобного привода, сконструированного В. А. Со-сонкиным, рассмотрены в его статье, «Станки и инструменты», № 5, 1964).

Универсальная диаграмма, изображенная на рис. 1, оказывается полностью пригодной для решения задач анализа и синтеза также и в случае произвольного числа синхронно работающих дебалансных вибровозбудителей, плоскости вращения центров тяжести роторов у которых, как и выше, проходят через центр тяжести вспомогательного тела О] и перпендикулярны к одной из главных центральных осей инерции этого тела; направления вращения валов возбудителей могут при этом быть и различными. Твердое тело не предполагается свободным: оно может быть связано с неподвижным основанием, а также с другими телами системы посредством произвольной «плоской» системы линейных упругих или демпфирующих элементов (рис, 2). Вибровозбудители также могут быть любыми (электромагнитные, пневматические и др.); предполагается лишь, что они порождают гармонические силы или моменты, действующие в плоскости хОу. В указанных предположениях малые колебания тела могут быть представлены в виде

Та же система, что ц в п 2, но с твердым телом связана посредством упругих элементов жесткости с и демпфирующих элементов с коэффициентом сопротивления дополнительная симметрично расположенная масса Л12 [Э]

В табл, 6 приведены выражения для элементов «12 и а22 матрицы переноса А'1' инерционного виброизолирующего устройства для различных сочетаний упругих и Демпфирующих элементов. Подставляя значения а12 и а22 в (45), (47) и (48), полу-

Для эффективной виброизоляции в диапазоне частот 2—20 Гц собственная частота колебаний пассивной системы виброизоляции должна составлять около 1 Гц (статическое перемещение сиденья с телом человека в этом случае может составлять 25 см). Существуют разнообразные схемы систем пассивной виброизоляции человека, различающиеся комбинациями упругих и демпфирующих элементов, направляющих механизмов и механизмов преобразования движения. Наибольшее распространение получили системы виброизоляции с направляющими механизмами, обеспечивающие

характерного для рассматриваемых систем. На устойчивость синхронных движений не влияет также и нейтральная устойчивость несущего тела Ва по координатам х, у и ф, определяющим его плоское движение Заметим, что в реальных системах рассмотренного типа (см. т. 4) тело В0 связывается с неподвижным основанием системой демпфирующих элементов, при учете которых несущая система оказывается асимптотически устойчивой; рассмотрение подобной системы потребовало бы несколько более сложных вычислений, хотя результат в случае «достаточно мягких» упругих элементов остался бы прежним.

Взаимодействие колебательных систем с источником возбуждения ограниченной мощности. Систематическое рассмотрение данной проблемы на основе использования асимптотических методов, а также соответствующие библиографические сведения приведены в гл. VII. При изучении вопроса с помощью изложенного выше подхода будем исходить из схемы системы и уравнений движения, представленных в п. 3 таблицы. Первое из уравнений является уравнением движения ротора; обозначения параметров, характеризующих ротор и действующие на него моменты, то же, что в п. 2 таблицы. Через М (ф, и) обозначен момент сил, действующих на ротор вследствие колебаний тела, на котором он установлен*. Второе уравнение описывает движение колебательной части системы, предполагаемой линейной (и есть вектор ее обобщенных координат). Колебательная часть системы может, в частности, состоять из некоторого числа твердых тел Вх ..... Вп, связанных одно с другим, а также с неподвижным основанием системой линейных упругих и демпфирующих элементов. Через М, С и К обозначены матрицы соответственно инерционных, квазиупругих коэффициентов и коэффициентов демпфирования, а через F (ф) — вектор обобщенных возмущающих сил, действующих на колебательную систему при вращении ротора-возбудигеля.

В то же время создание совершенно нового кузова и его рамы (или основания) дает возможность конструкторам использовать новые, легкие материалы для широкого и эффективного использования. Во многих случаях правильно спроектированные детали могут быть использованы для выполнения нескольких функций. Конструкционные детали могут быть также декоративными и коррозионно-стойкими (без дополнительной коррозионной защиты) и работать в качестве изоляции и демпфирующих элементов (уменьшающих внутри транспортного средства уровень шума, вибрации и колебаний температуры). Все эти явления были продемонстрированы на примере автомобиля «Шевроле» модели ХР-898, который представлял собой цельнопластиковое транспортное средство монококовой конструкции. Большие панели кузова и несущие детали представляли собой поверхностно напряженные многослойные конструкции, обеспечивающие суммарную жесткость и прочность. Трубчатая конструкция служила структурным элементом. Введение пигментов или текстурирующих добавок позволило исключить операцию отделки и окрашивания.

закручивание контура лопаток (под действием крутящих нагрузок), изгиб по хорде и размаху. Для устранения таких деформаций и повышения жесткости металлических лопаток используют ребра жесткости или бандаж, что, однако, приводит к повышению массы и ухудшению аэродинамических качеств. Повышение жесткости и демпфирующих характеристик лопаток, выполненных из композиционных материалов, позволяет исключить бандажирование. Подсчитано, что широкое применение композиционных материалов в вентиляторах, компрессорах, корпусе двигателя, дисках и корпусах редукторов может обеспечить общее снижение массы на 35%.

Методы измерений и используемая аппаратура определяются размерами исследуемого объекта и целью выполнения работы. При лабораторных исследованиях динамических и демпфирующих характеристик материалов часто используется метод затухающих колебаний с записью сигналов от акселерометров или датчиков перемещения на пленку шлейфового осциллографа. Метод затухающих колебаний используется также при исследованиях динамических характеристик крупных объектов типа ферм и корпусов судов, когда из-за малой мощности возбудителей не удается создать достаточных для регистрации амплитуд колебаний на всей протяженности конструкции. Несмотря на простоту такого метода возбуждения, им трудно пользоваться при исследованиях машиностроительных конструкций, так как требуется длительное поддержание постоянного режима колебаний для обследования достаточно большого числа точек конструкции.

В настоящей работе рассматривается решение задачи контроля параметров механических связей системы известной структуры, т. е. параметров жесткостных и демпфирующих характеристик, на базе использования в качестве оператора В так называемой функциональной динамической модели (ФДМ), а в качестве элементов множества Т — параметры ФДМ.

Возбуждающие силы имеют как детерминированные, так и случайные составляющие, характеризуемые широким спектральным составом и амплитудами, меняющимися по случайному закону. В этом случае колебательная система станка достаточно хорошо определяется конечным числом сосредоточенных параметров. Расчет упругой системы станка проводится в три этапа. Первый этап включает в себя идеализацию конструкции, построение динамической модели и расчет ее упругих, инерционных и демпфирующих характеристик. На втором этапе производится составление урав-

Для вычисления демпфирующих характеристик стержневой системы необходимо в процессе экспериментального исследования определить резо-.нансную частоту и амплитуду свободного конца стержня при различных формах колебания. Это проще всего сделать путем анализа амплитудно-фазовых характеристик системы. Были выбраны такие способы измере-яия, которые исключают непосредственный контакт колеблющейся си-

Таким образом, из анализа амплитудно-фазовой характеристики перемещения для характерной точки стержневой системы можно определить резонансную частоту v и выделить амплитуду чистой резонансной формы колебания Урез- Далее, используя метод определения демпфирующих характеристик стержневой системы, изложенный выше, можно рассчитать значения линеаризованных коэффициентов р — внутреннего их — внешнего аэродинамического трения.

Значительное влияние на уровень напряжений с собственными частотами рабочего колеса оказывают его демпфирующие характеристики. Сложность конструкции рабочего колеса, наличие кольцевых и торцевых зазоров по нижнему и верхнему ободьям, неопределенность характеристик потока, воздействующего на рабочее колесо,— все это затрудняет определение теоретическим путем его демпфирующих характеристик. Тем не менее знание этих характеристик необходимо для оценки возбудимости собственных колебаний рабочих колес, что позволит различать среди резонансных колебаний рабочих колес опасные и неопасные. Важно также оценить влияние граничных условий и ряда других факторов на характеристики демпфирования рабочего колеса.

являются два резонансных пика, что является следствием расслоения собственных частот, которые располагаются между этими резонансными пиками. При больших расстройках два резонансных . пика могут четко проявиться для точек, -где наблюдается максимум амплитуд. Наоборот, при очень малых расстройках два резонансных пика сливаются в один даже в точках, где резонансные амплитуды были минимальны. Искажение резонансных кривых по сравнению с номинальной резонансной кривой требует особой осмотрительности при использовании результатов тензо-метриравания~ подобных систем для оценки их демпфирующих характеристик по параметрам резонансной -кривой.

тушек, различных соединительных электроизолирующих деталей, прозрачных для радиоволн обтекателей антенн и корпусов приборов и т. д. Армированные углепластики, наполненные углеродными волокнами термопласты и другие композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют высокие значения прочности, жесткости, демпфирующих характеристик, низкий коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства и в то же время способны экранировать электромагнитные волны. В радио- и электротехнике они часто применяются для изготовления конических поверхностей репродукторов, резонаторов звуковых аппаратов, кронштейнов повышенной жесткости, шестерен, кулачков, валов, рефлекторов параболических антенн, элементов конструкций, экранирующих электромагнитные волны и т. д.

тушек, различных соединительных электроизолирующих деталей, прозрачных для радиоволн обтекателей антенн и корпусов приборов и т. д. Армированные углепластики, наполненные углеродными волокнами термопласты и другие композиционные материалы на основе углеродных волокон имеют высокие значения прочности, жесткости, демпфирующих характеристик, низкий коэффициент линейного расширения, антифрикционные свойства и в то же время способны экранировать электромагнитные волны. В радио- и электротехнике они часто применяются для изготовления конических поверхностей репродукторов, резонаторов звуковых аппаратов, кронштейнов повышенной жесткости, шестерен, кулачков, валов, рефлекторов параболических антенн, элементов конструкций, экранирующих электромагнитные волны и т. д.

Для изотропных систем, у которых все направления в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, являются главными для массовых, упругих и демпфирующих характеристик вала ротора и его опор, а нагрузки изотропными, траектории всех точек оси ротора будут круговыми. В этом случае при введении обозначений

вызванные х жизни проблемами создания новой техники и ужесточением норм на вибрацию, — это прежде всего различные аспекты проблемы защиты человека от вибрации, а также вопросы определения и рационального выбора демпфирующих характеристик материалов, широко используемых и специально разрабатываемых в настоящее время для поглощения вибрации.