Параметрические стандарты

Рассмотрим область неустойчивости, связанную с параметром а, равным единице. Если в уравнении (7.221) положить а2=0, то получим уравнение свободных колебаний (без сил сопротивления) с частотой р\2=а\. После перехода к времени TI [соотношение (7.223)] получаем а=4р!2/и2. Параметр а равен единице при m=2pi, т. е. при частоте изменения параметра со, равной удвоенной частоте свободных колебаний системы. Область неустойчивости на диаграмме Айнса — Стретта, соответствующая а=1, называется областью главного параметрического резонанса. Области, связанные с точкой а=4, соответствуют условию ш=рь Из рассмотрения полученных областей неустойчивости (диаграмма' Айнса — Стретта) следует одна из основных особенностей параметрических колебаний, из-за которой эти колебания представляют большую опасность в технике. Неустойчивые колебания (параметрические резонансы) возможны не для одной фиксированной частоты со, как, например, при обычных резонансах, а для интервала значений со.

Механические воздействия на аппаратуру. Аппаратура и приборы, установленные на объекты, подвергающиеся в условиях эксплуатации воздействию знакопеременных сил, испытывают вибрационные нагрузки, могущие привести к их неисправности и поломке. Действие вибрационных нагрузок сказывается также при транспортировании аппаратуры, при работе мощных механизмов рядом с ней. Причины возникновения вибрации различные, например, в механизмах вибрация может быть вызвана периодическими силами, возникающими при движении с ускорениями неуравновешенных масс вследствие периодических толчков, из-за неодинаковой жесткости различных элементов конструкций. Около 70—80 % отказов изделий в машиностроении являются результатом действия вибрации. Интенсивность воздействия вибрации на изделие определяется не только амплитудой колебаний, но и максимальным ускорением. Наибольшую опасность для аппаратуры, находящейся под воздействием вибрации, создают резонансные эффекты, когда частота вибрации близка к собственным частотам колебаний элементов конструкции. Значительную трудность в распознавании представляют параметрические резонансы элементов аппаратуры, борьба с которыми затруднена в связи с тем, что параметрические колебания происходят в низкочастотных и высокочастотных диапазонах частот.

Для реальной параметрической системы (при наличии дисси-пативных сил) всегда можно так подобрать коэффициент возбуждения, 'что система для любого соотношения собственной и вынужденной частот будет динамически устойчивой. Для этого необходимо, чтобы коэффициент возбуждения р. был меньше величины Hi (рис. 50). Так как предполагаем, что параметрическая нагрузка представляет собой случайный процесс с постоянным спектром, то для системы вся зона выше прямой АВ является неустойчивой. Поэтому при изменении параметрической нагрузки по случайному закону будем определять величину предельного значения коэффициента затухания или, что то же самое, предельное значение коэффициента возбуждения, при котором в системе возникает основной параметрический резонанс. Параметрические резонансы более высокого порядка не рассматриваются.

Проведенные исследования сверхзвуковой решетки подтвердили результаты, полученные для одиночных сопл и придали им необходимую общность. Подтверждено, что конденсационная нестационарность не распространяется в косой срез сопла. Обнаружены параметрические резонансы различной физической природы, возникающие на расчетных режимах под воздействием внешних источников возмущений.

Весьма важно обнаруженное в опытах МЭИ снижение интенсивности пульсаций в тех областях потока, где возникают параметрические резонансы, и, в частности, в вихревом следе. Как следует из рис. 9.6, введение ОДА в поток, обтекающий пластину, привело к более чем двухкратному снижению амплитуд пульсаций на рас-

К внутренним помехам следует отнести колебания, зависящие от параметров и режимов механической системы и не связанные с поведением окружающей среды. Например, побочные колебания шипа в подшипнике от некруглости шипа и тел качения, автоколебания, параметрические резонансы, влияние приводного устройства; местные резонансы отдельных частей конструкций колеблющейся системы и др.

Параметрические резонансы существенно отличаются от резонансов при вынужденных колебаниях, Основные свойства и математические методы исследования колебаний параметрически возбуждаемых линейных систем описаны в т. 1, гл. VII,

б) комбинационные параметрические резонансы, когда

2. Параметрические резонансы..................... II?

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ РЕЗОНАНСЫ И 7

2. ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ РЕЗОНАНСЫ

Утвержденные многочисленные «типажи» вскоре потеряли свое значение; промышленность перестала ими пользоваться вначале частично, а затем и полностью, тогда как государственные параметрические стандарты имеют, как правило, длительный срок действия -и по мере необходимости пересматриваются или частично изменяются. Сроки действия параметрических стандартов в решающей степени зависят от тех идей, которые закладываются в технические задания на их разработку.

Не следует считать, что при комплексном осуществлении стандартизации все соответствующие взаимосвязанные стандарты должны разрабатываться обязательно одновременно. В ряде случаев это неосуществимо, а в целом не вызывается необходимостью. Параметрические и конструктивно-унифицированные ряды машин (оборудования) дают основание для унификации их узлов и деталей. Из этого следует, что в первую очередь подлежат разработке именно государственные параметрические стандарты, а затем связанные с ними стандарты последующих порядков, т. е. необходима опережающая разработка параметрических стандартов, сопровождаемая последовательной разработкой стандартов технических требований, стандартов методов испытаний и всех необходимых стандартов на общие узлы и детали данных машин. При этом тематика стандартов, полнота содержания и сроки их введения в действие должны находиться в определенной взаимосвязи. При осуществлении стандартизации без соблюдения принципа Комплексности имеет место -эпизодичность тематического планирования и разработка, например, параметрических стандартов на типы машин часто не сопровождается разработкой необходимых стандартов технических требований и методов испытаний.

Можно привести пример, показывающий возможность использования метода математической статистики для установления обоснованного показателя веса станков, подлежащего включению в параметрические стандарты. Следует заметить, что весовой параметр вызывает наибольшие споры при согласовании проектов стандартов. Этот показатель включается в государственные стандарты для того, чтобы работа конструкторов имела четкую направленность в снижении веса создаваемой новой техники и экономии металла. Такое нормирование веса вновь проектируемых машин и оборудования, основанное - на учете их прочности, габаритных размеров, мощности и других параметров, имеет большое практическое значение и является одной из важных задач стандартизации.

ПАРАМЕТРИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ НА МАШИНЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

Параметрические стандарты призваны устанавливать целесообразные для народного хозяйства показатели и технические характеристики машин (оборудования), подлежащих освоению и изготовлению в установленные сроки.

Применение в конструкциях машин большого количества литых деталей приводит к увеличению их веса. Без необходимости расходуется большое количество литья. Это свидетельствует о целесообразности включения в параметрические стандарты показателей веса, характеризующих совершенство не только конструкции, но и технологии производства.

На начальной стадии создания основ параметрической стандартизации машин и оборудования можно было предполагать, что номенклатура их главных параметров широка и разнохарактерна, но исследования в данной области показали, что это совсем не так. Бывшей лабораторией научных основ стандартй'за-ции были проанализированы-параметрические стандарты, а также технические характеристики 27 видов металлорежущих станков, 20 видов кузнечно-прессового оборудования, 9 типов тракторов и 30 видов строительных и дорожных машин, различных по конструкции и функциональному назначению. В результате этой работы были подготовлены методические материалы, представляющие и в настоящее время практический интерес для развития работ в области создания размерных рядов и параметрических стандартов на машины и оборудование '. Систематизация характеристик упомянутых 86 видов машин и оборудования показала, что их главные параметры могут быть сведены в следующую систему.

Параметрические стандарты на машины и оборудование, как это следует из табл. 14, относятся к первому и второму порядкам. Каковы их особенности и чем они существенно отличаются от имеющихся общеизвестных параметрических стандартов? Прежде всего стандарты первого порядка отличаются фиксированием в них только главных параметров, которые характеризуют основные особенности базовых моделей машин и оборудования, что дает возможность значительно быстрее, более эффективно и более смело в масштабах страны решать вопросы стандартизации опережающих и перспективных типов машин и других объектов машиностроения. Такие стандарты могут быть разработаны, согласованы и подготовлены к утверждению значительно быстрее, чем многие существующие более подробные параметрические стандарты на машины и оборудование, включающие соподчиненные и вспомогательные параметры и характеристики. На базе стандартов первого порядка, решающих кардинальные вопросы установления основньГх типов необходимых машин (оборудования), может быть более рационально выполнена разработка стандартов второго порядка, предусматривающих конструктивно-унифицированные и агрегатированные ряды тех же машин (оборудования), включающие как основные (базовые) их модели, так и все целесообразные для народного хозяйства модификации специализированного назначения.

Выше в качестве примеров (а их можно было бы увеличить во много раз) использования рядов предпочтительных чисел были рассмотрены некоторые действующие параметрические стандарты на различные машины и оборудование. По своим конструкциям, функциональному назначению, масштабам производства и условиям эксплуатации все это различные объекты машиностроения, однако почти во всех случаях их параметрические ряды построены на основе либо ряда R10 и его производных, либо на незакономерных рядах, но наиболее близких" к значениям предпочтительных чисел, входящих в ряд R10. Это дает основание считать, что ряд R10 (и его производные) является в настоящее время наиболее распространенным и целесообразным для построения параметрических стандартов на машины и оборудов-а-ние, необходимые народному хозяйству с учетом перспектив его развития.

Практика показывает, что отдельные, даже технически правильные, экономически эффективные и перспективные параметрические стандарты иногда все же не получают внедрения. Так, например, произошло с комплексом параметрических стандартов на вагоны унифицированных конструкций различного назначения и разной грузоподъемности для железных дорог колеи 750 мм. Надо обеспечить организационно-технические условия, способствующие полноценному внедрению стандартов в проектирование и производство.

Некоторые параметрические стандарты образуют конструктивно-унифицированные ряды машин, эффективные в производстве и эксплуатации. Такие параметрические стандарты включают целесообразные (в данный момент или с учетом перспективы) модификации машин, необходимые народному хозяйству. Однако далеко не все параметрические стандарты предусматривают конструктивно-унифицированные ряды машин. Большинство действующих параметрических стандартов включают только основные типоразмеры машин (оборудования), представляя потребителям возможность заказа по их заданиям модифицированных объектов, а конструкторам — возможность осуществить выполнение модификаций на основе стандартизованных базовых конструкций, называемых в таких случаях «основанием». Но есть и такие параметрические стандарты, которые не предусматривают возможность изготовления модифицированных объектов, т. е. оставляют данный вопрос открытым. Для внедрения такого параметрического стандарта (т. е. не включающего характеристики модификаций) необходима, как первый этап внедрения, разработка конструктивно-унифицированного ряда, направленного к обеспечению наиболее широкой унификации агрегатов, узлов и деталей как между отдельными типоразмерами машин, так и между отдельными их исполнениями.

Глава IX. Параметрические стандарты на машины и оборудование . 150