Периодические возмущения

Спусковые регуляторы скорости в зависимости от принципа действия специального устройства, осуществляющего периодические остановки и пуски механизма, могут быть а) с собственными колебаниями; б) без собственных колебаний.

для удобства эксплуатации машины и планирования ремонта предусматриваются периодические остановки машины для ее ремонта и профилактических мероприятий через заданные, как правило, равные промежутки времени (или после выполнения заданного объема работы);

Так, при кручении алюминиевых призматических образцов (50X50 мм) с продольным острым концентратором напряжений обнаружено замедление роста усталостной трещины после нескольких первых сотен циклов нагружения. Последующее увеличение числа циклов нагружения привело к дальнейшему, периодически замедляющемуся росту трещины. Причем на каждом новом уровне развития прирост трещины был меньше, а замедление более длительным, чем предыдущие. Наконец, при значительном числе циклов нагружения трещина останавливалась совсем. Периодические остановки трещины на фоне общего замедления скорости ее развития при кручении в рассматриваемом примере могут быть объяснены тем, что трещина наталкивается на какие-либо препятствия, например, в виде локально более твердых зерен. В зоне у вершины такой остановившейся трещины с увеличением числа циклов последующего нагружения накапливается пластическая деформация, и когда она превышает критический уровень, трещина вновь растет с противоположной стороны препятствия. Начальная скорость развития трещины на новом этапе больше (но меньше начальной скорости на предыдущем этапе), но эффект трения поверхностей снова и в большей степени снижает ее. Так будет продолжаться до тех пор, пока накапливаемая у вершины

В качестве примера на рис. 1 показаны отдельные кадры, иллюстрирующие рост колонии параллельных игл от границы аустенитного зерна. Как показали проведенные исследования, рост игл микрорельефа происходит неравномерно, в процессе роста наблюдаются периодические остановки, связанные с различными барьерами, препятствующими росту кристаллов (примесями, дефектами решетки, включениями и др.). С понижением температуры рост становится более равномерным, уменьшается число остановок и заметно снижается их длительность. Подобные детали в росте кристаллов можно наблюдать только методом высокотемпературной металлографии.

Скорости роста, измеренные в объеме образцов, в несколько раз меньше, чем на поверхности. При этом температура оказала значительно меньшее влияние на скорость роста кристаллов. Более низкие значения скоростей роста игл феррита в объеме образцов могут быть объяснены влиянием следующих факторов. Если на поверхности измерялась истинная скорость роста, то в объеме образцов были получены данные об усредненных скоростях, включающих в себя периодические остановки кристаллов в процессе роста. Помимо этого, при измерении на поверхности играет роль геометрический фактор. Можно показать, что для кристалла, имеющего форму пластины и растущего по направлению к поверхности шлифа, наблюдаемая скорость роста связана с действительной формулой

На ведущий вал 7, вращающийся вокруг неподвижной оси А, жестко насижена втулка 1, к которой в точке В шарнирно присоединена собачка 2. Входя под действием пружины 6 в зацепление с храповым колесом Я, собачка 2 поворачивает жестко скрепленную с храповым колесом цепную звездочку 4, приводящую в движение роликовую цепь 5. Приходя в соприкосновение с неподвижным пальцем Ь, собачка 2 разъединяется с храповым колесом 3 и цепная звездочка 4, а следовательно, и цепь 5 остаются неподвижными все время, пока палец Ь скользит по стороне а— а собачки 2. Механизм применяется в конвейерах. Периодические остановки цепи необходимы для загрузки конвейера.

В этих механизмах водило может устанавливаться на своем валу только консольно, что является конструктивным недостатком. Периодические остановки шайбы, а следовательно, и приводимых ею в движение рабочих органов машин используются на обработку объектов или на их установку и съем. Очевидно, на технологические операции процесса обработки можно использовать г — 1 остановок. Если обозначить через q число операций процесса и иметь в виду, что не все остановки могут быть использованы для выполнения отдельных операций, т. е. могут быть лишние остановки, число которых обозначим
В устройствах с силовой фиксацией по упору выборка зазоров и создание натяга осуществляются запирающим элементом. Последний может иметь автономный или общий привод с базовым фиксатором. В случае применения общего привода процессы, протекающие при перемещении базового фиксатора, непосредственно влияют на процесс запирания, ограничивают его усилие, поскольку по мере увеличения усилия запирания возрастает сила трения между базовым фиксатором и фиксируемым органом, которая действует противоположно усилию привода. При этом периодические остановки фиксатора происходят в результате входа его в гнездо фиксируемого органа с соударениями. Процесс соударений также может непосредственно влиять на процесс запирания, если колебания фиксируемого органа при соударениях не погаснут до момента встречи фиксируемого органа с конусным фиксатором.

Для того чтобы звено 6 не изменяло направление своего вращения, график (аа не должен пересекать ось времени, а чтобы при неизменном направлении вращения звена 6 оно совершало периодические остановки, график сов должен периодически касаться

обеспечивающее периодические остановки звена 6 во время его движения в неизменном направлении.

Изучение сборочных единиц, входящих в состав станков с ЧПУ, обрабатывающих центров, переналаживаемых агрегатных, протяжных, токарных автоматов и полуавтоматов, роторных линий, другого технологического оборудования и модулей ГПС, показывает, что подавляющее число механизмов, применяемых в этом оборудовании, является шаговыми механизмами прерывистого действия или для них характерны возвратно-поступательное, качательное или реверсивное вращательное движения. Не только для этих, но и для механизмов с вращательным движением выходного звена периодические остановки и повторные пуски, изменение скорости в соответствии с условиями обработки делают актуальным выбор законов разгона, торможения и переключения на другую скорость вращения. Изучение опыта эксплуатации автоматического оборудования на заводах автомобильной промышленности [23, 24] показало, что механизмы прерывистого действия, работа которых сопровождается значительными динамическими нагрузками и от которых во многих случаях требуют обеспечения точности конечных положений выходных звеньев или заданного уровня усилия замыкания (механизмы зажима, фиксации), являются наименее надежными. При непрерывном вращении пневмо- и гидродвигателей прерывистость и заданный .закон движения обеспечиваются механизмами с остановками или с помощью пневмо- или гидроаппаратуры (часто с электроуправлением).

15. Б е л ю с т и н а Л. Н., Малые периодические возмущения грубой автономной системы, ДАН СССР 148, № 2 (1963).

В 5-й главе было показано, что при ускоренном движении звеньев механизма силовое воздействие машины на ее основание содержит динамические составляющие. При установившемся режиме динамические составляющие изменяются циклически. Это значит, что машина оказывает на свое основание периодические возмущения, вызывающие его вибрацию. Для устранения такого вредного воздействия или по крайней мере для его уменьшения надо путем специальных мероприятий свести к нулю эти составляющие или ограничить допустимым значением их амплитуду. Решение подобной задачи, относящейся к динамическому проектированию механизма машинного агрегата, называется его уравновешиванием и составляет содержание настоящей главы. При этом особо будет рассмотрено динамическое воздействие вращающихся звеньев механизма (роторов) на их опоры и способы его устранения.

Движение жидкости (газа), получающее периодические возмущения с „частотой k, характеризуется критерием (числом) Струхаля Sh, выражающим условие подобия таких течений. Критерий щиро-ко используется при исследовании колебательных процессов в твердых упругих телах или конструкциях, работающих в потоке жидкости или газа.

Данный комплект типовых математических моделей, допускающий дальнейшее расширение, позволяет решать практически все динамические задачи, возникающие в процессе проектирования систем привода, а именно: расчет переходных процессов пуска и торможения; расчет переходных реакций на изменение нагрузки; расчет реакций на стационарные случайные и периодические возмущения; анализ устойчивости и выбор параметров корректирующих элементов для замкнутых систем привода (регулируемых, следящих, адаптивных).

Заметим, что учет ограничения (3.60) является весьма желательным даже при устранении явных причин возбуждения сопровождающих колебаний, поскольку всегда имеют место периодические возмущения, не учтенные в инженерном расчете, которые при больших значениях ц могут существенно увеличить интенсивность колебаний. Расчеты показывают, что при KN > 3 имеем 0,96 < ц-< 1,04. С учетом достоверности . исходной информации в этом случае можно принимать ц «* 1. Это означает, что колебания, возбуждаемые на границах участков, практически оказываются задемпфированными за период одного оборота приводного вала.

При этом периодические возмущения с частотой 207 сек'1 проявляются одновременно в нескольких местах. При эквивалент-

Представляет интерес также исследование реакции трансмиссии комбайна на периодические возмущения со стороны исполнительного органа. Корреляционный анализ осциллограмм нагрузки исполнительных органов горных машин подтверждает наличие существенных периодических составляющих. Они могут объясняться неравномерностью движения подачи комбайна на упругом тяговом органе, прерывистостью процесса разрушения угля, периодическим изменением взаимного расположения коронок, колебанием числа одновременно работающих резцов и другими факторами.

Исследуем теперь, возможно ли возникновение в такой системе опасных крутильных колебаний при периодическом изменении крутящего момента на приводном валу. Периодические возмущения на ведущей звездочке могут вызываться имеющими место в цепном зацеплении жесткими ударами при входе в контакт с зубом очередного звена цепи, колебаниями мгновенной скорости цепи и другими причинами.

Как показали экспериментальные исследования, разрушение угля носит прерывистый характер. При этом нагрузка на резце сначала монотонно возрастает, а затем при сколе очередной стружки резко падает до нуля, изменяясь приблизительно по пилообразной кривой. Струг представляет собой многорезцовый исполнительный орган и сколы угля на различных резцах не совпадают во времени, поэтому суммарная нагрузка, действующая на него, не падает до нуля, а будет колебаться вокруг некоторого среднего значения. Амплитуда и частота динамической составляющей представляют, вообще говоря, случайные величины, так как разрушаемый массив угля имеет обычно неоднородную структуру. Поскольку при исследовании динамики установившегося режима работы наибольший интерес имеет реакция машины на периодические возмущения, будем считать амплитуду динамической составляющей величиной постоянной, сохранив реальный пилообразный характер изменения усилий (рис. 8. 8).

В настоящем параграфе рассматривались только статические, т. е. равновесные, характеристики пароперегревателя. В действительности парогенератор испытывает изменения нагрузок и режимов, заданные суточным графиком; кроме того, в нем происходят периодические возмущения, вызванные колебаниями в подаче топлива, его свойствах и т. д. Таким образом, переходные режимы, строго говоря, являются постоянным состоянием парогенератора, а статические — исключением. Набор и снижение нагрузки сопровождаются отклонением от статических состояний. При этом температуры отдельных конструктивных узлов могут превышать величины, допустимые по расчету. Поэтому полноценные испытания должны включать исследования динамических характеристик пароперегревателя при наиболее частых в эксплуатации возмущениях: изменениях нагрузки, переключениях горелок, расшлаковках и т. д.

При частоте внешних возмущений /Возм = 550 Гц амплитуды пульсаций второй гармоники, показанные всеми датчиками, резко снизились примерно до уровня, когда периодические возмущения за соплом отсутствовали. Снижение резонансных амплитуд второй гармоники с увеличением еа, показанное датчиками 1, 2 и 4 может