Решение задач динамики машин с учетом сил упругости

Содержание

Слайд 2

Для решения задач динамики с учетом упругости звеньев прибегают к приближенному решению,

Для решения задач динамики с учетом упругости звеньев прибегают к приближенному решению,
когда машину или исследуемый узел представляют в виде недеформируемых масс, соединенных упругими элементами. Например, если исследуются вибрации двухступенчатого редуктора, в котором есть валы и зубчатые колеса (рис. 3.1), то следует обратить внимание на то, что моменты инерции валов малы по сравнению с большими зубчатыми колесами, но обладают меньшей жесткостью.

Слайд 3

Двухступенчатый редуктор и его динамическая модель.

Двухступенчатый редуктор и его динамическая модель.

Слайд 4

Одномассовая и двухмассовая динамические модели.

Одномассовая и двухмассовая динамические модели.

Слайд 5

При решении задач с учетом сил упругого сопротивления звеньев механизмов следует учесть,

При решении задач с учетом сил упругого сопротивления звеньев механизмов следует учесть,
что на тело, кроме внешней силы F, действуют в общем случае, следующие силы:

сила инерции

F = − m


сила упругого сопротивления F 1 = c x

сила вязкого сопротивления F 2 = α

- упругое перемещение, скорость (то есть первая производная от перемещения по времени) и ускорение этого перемещения, (то есть вторая производная от перемещения по времени);
- коэффициенты, учитывающие механические свойства материалов конструкций (жесткость и вязкость).

x,


с и α

и

Слайд 6

Учитывая изложенные выше зависимости и принятые допущения, получаем уравнение движения масс с

Учитывая изложенные выше зависимости и принятые допущения, получаем уравнение движения масс с
учетом сил упругости

или, без учета вязкости

(3.1)

Слайд 7

В общем виде кран с грузом представляет собой трехмассовую систему, движение которой,

В общем виде кран с грузом представляет собой трехмассовую систему, движение которой,
как отмечено ранее, описываются дифференциальными уравнениями второго порядка

Расчетная схема мостового крана с грузом
mK - масса крана; mГ - масса груза; mР - масса вращающихся частей привода;
СК - жесткость конструкции самого крана; СК - жесткость канатов, удерживающих груз.

Слайд 8

Динамическая нагрузка при подъеме груза

В процессе подъема возможны два варианта: подъем «с

Динамическая нагрузка при подъеме груза В процессе подъема возможны два варианта: подъем
веса» и подъем «с подхватом».
В первом случае – подъем «с веса» предполагается, что динамическая нагрузка возникает в момент отрыва груза от поверхности, на которой он лежит.

Избыточная сила Ризб , действующая со стороны двигателя, зависит от жесткости опорной конструкции СК и от времени действия динамической нагрузки. Рдин = f (t, СК).

Слайд 9

В начальный момент подъема нагрузка на грузозахватное устройство РГЗ составит
РГЗ = QГ

В начальный момент подъема нагрузка на грузозахватное устройство РГЗ составит РГЗ =
+ Рдин ≥ QГ , (3.2.)
а динамический коэффициент
КД = РГЗ / QГ = 1 + (3.3)

Слайд 10

Во втором случае – подъем «с подхватом» груз лежит на каком-либо основании,

Во втором случае – подъем «с подхватом» груз лежит на каком-либо основании,
канаты провисают, и в этот момент нагрузка на ГЗУ равна нулю.
При включении механизма подъема происходит выбор слабины канатов, и динамическая нагрузка возникает в тот момент, когда к канату, движущемуся со скоростью V, мгновенно прикладывается нагрузка от веса груза.

Слайд 11

Динамическая нагрузка, также как в первом случае, зависит от жесткости опорной конструкции

Динамическая нагрузка, также как в первом случае, зависит от жесткости опорной конструкции
СК , но при этом уже зависит не от времени, а скорости каната.
Рдин = f (V, СК).

Нагрузка на ГЗУ определяется по тем же формулам (3.2) и (3.3), как и при подъеме «с веса»

Слайд 12

В первом случае – подъем «с веса» динамическая деформация самого крана мало

В первом случае – подъем «с веса» динамическая деформация самого крана мало
отличается от статической. Поэтому трехмассовую систему, изображенную на слайде 7, можно свести к двухмассовой, не учитывая массу крана и заменив жесткость канатов и металлоконструкции крана приведенной жесткостью С

С = (СК ∙ СГ) / СК + СГ

Слайд 13

Схема динамического нагружения грузозахватного устройства при подъеме «с веса».

∙(ХР - ХГ

Схема динамического нагружения грузозахватного устройства при подъеме «с веса». ∙(ХР - ХГ
= QГ + Ризб

∙ (ХР - ХГ) = - QГ ,

где ХР и ХГ - упругие перемещения ротора и груза, соответственно;
Ризб - избыточная сила, действующая со стороны двигателя;
(ХР - ХГ) – деформация упругой связи
(удлинение канатов).

Уравнения движения имеют вид:

Слайд 14

Избыточную силу, действующая со стороны двигателя, определяют зависимостью
Ризб = φ∙QГ (3.4)

где φ

Избыточную силу, действующая со стороны двигателя, определяют зависимостью Ризб = φ∙QГ (3.4)
= коэффициент пропорциональности; φ ˃ 1.

Коэффициент динамичности вычисляют по формуле



Массу груза определяют с учетом кратности полиспаста

- грузоподъемность крана

Слайд 15

При торможении опускающегося груза величину Рдин и коэффициент динамичности определяют по тем

При торможении опускающегося груза величину Рдин и коэффициент динамичности определяют по тем
же формулам, но под Ризб понимают разность между тормозным усилием, приведенном к грузу, и весом груза.

Слайд 16

Во втором случае – подъем «с подхватом» груз лежит на каком-либо основании,

Во втором случае – подъем «с подхватом» груз лежит на каком-либо основании,
канаты провисают, нагрузка на ГЗУ равна нулю.
При включении механизма подъема на первом этапе происходит выбор слабины канатов; на втором этапе – упругая деформация всех элементов конструкции и динамическая нагрузка возникает в тот момент, когда к канату, движущемуся со скоростью V, мгновенно прикладывается нагрузка от веса груза.
Этот этап продолжается до тех пор, пока усилие на грузозахватном устройстве не станет равным QГ = mГ∙g. Лишь после этого начнется третий этап – подъем груза .

Слайд 17

Уравнение движения имеет вид:

Уравнение движения имеет вид:

Слайд 18

Решение этого уравнения

где уСТ – прогиб конструкции от статической нагрузки;
V

Решение этого уравнения где уСТ – прогиб конструкции от статической нагрузки; V
- установившаяся скорость подъема груза;


р - круговая частота свободных колебаний

t – текущее время