- •Курс лекций
- •Содержание
- •Введение
- •Составление физической модели машины.
- •1. Составление физической модели машины
- •1.1 Общие положения
- •Р ис. 2. Двухмассовая система
- •Р ис. 3. Смешанная двухмассовая модель
- •1.3. Приведение сосредоточенных масс и моментов инерции масс
- •1.4. Приведение распределенных (рассредоточенных) масс
- •1.2. Определение моментов инерции вращающихся масс
- •1.4.2. Консольная балка
- •1.4.3. Двухопорная балка постоянного сечения
- •1.5. Определение жесткости элементов, механизмов и машин
- •Формулы для определения приведенных масс
- •1.6. Приведение жесткостей системы
- •Формулы для определения жесткости элементов систем*
- •Продолжение табл. 2
- •Продолжение табл. 2
- •Продолжение табл. 2
- •1.7. Определение суммарной жесткости системы
- •1.8. Собственная частота колебаний системы
- •1.9. Определение величины и характера изменения внешних нагрузок
- •1.9.1. Движущие силы
- •1.9.2. Технологические нагрузки
- •2. Общие решения уравнений динамики жестких систем
- •3. Общие приемы решения уравнений динамики упругих систем
- •4. Динамика переходных процессов ненагруженных машин
- •5. Динамика переходных процессов нагруженных машин
- •5.1. Мгновенное приложение нагрузки
- •5.2. Пуск при постоянной нагрузке
- •6. Динамика нагружения машин после разгона
- •6.1. Изменение внешней нагрузки в функции угла поворота
- •Из первого уравнения получим
- •6.2.2. Если изменение внешней нагрузки пропорционально квадрату времени (по параболическому закону), то
- •6.3. Периодическое нагружение системы
- •7. Динамические нагрузки от ударов в зазорах
- •8. Колебания в приводных линиях
- •8.1. Вал с одной массой
- •Р ис. 23. Вал с одной массой
- •8.2. Вал с двумя массами
- •9. Динамика установившегося движения неравновесных систем
- •10. Колебание опорных конструкций и элементов
- •11. Определение параметров виброгасителя
- •12. Ударное нагружение конструкций и механизмов
- •12.1. Удар при падении груза
- •12.2. Ударное нагружение одномассовой системы
- •12.3. Ударное нагружение двухмассовой системы
- •13. Автоколебания систем
- •14. Составление уравнений динамики упругих систем с распределенными массами (волновые уравнения)
- •15. Способы решения волновых уравнений
- •16. Ударное нагружение элементов машин, представляемых в виде систем с распределенными массами
- •16.1. Продольный удар
- •16.2. Поперечный удар
5. Динамика переходных процессов нагруженных машин
Пуск и остановка многих машин (мостовые краны, различные грузоподъемные устройства, скиповые подъемники и т.п.) осуществляются при наличии внешних нагрузок. Рассмотрим несколько случаев, характеризующихся разным характером приложения внешних нагрузок.
5.1. Мгновенное приложение нагрузки
Примером такого приложения нагрузки является подъем груза «с подрывом» (рис. 17).
Д
ифференциальные
уравнения движения системы при пуске
.
(133)
В
результате решения системы уравнений
(133) для начальных условий
,
получим
,
(134)
где
,
.
Тогда
,
(135)
а коэффициент динамичности
.
(136)
5.2. Пуск при постоянной нагрузке
Примером такого характера приложения нагрузки является подъем груза из промежуточного положения (рис. 18).
Р
ешая
систему уравнений (133) получим
.
(137)
Отсчитывая
время от начала движения обеих масс
системы, т.е. полагая, что при
![]()
и
,
и подставляя эти условия в уравнение
(137), получим
;
.
Тогда
.
(138)
Момент, воспринимаемый упругим звеном
,
(139)
а его максимальное значение
.
(140)
При торможении системы тормозящий момент может быть приложен к ведущей или ведомой массам.
В
первом случае момент торможения и момент
нагрузки M2
имеют одинаковый знак. Поэтому в начальных
условиях следует принять, что для
.
Тогда
.
(141)
Во
втором случае в первом из уравнений
(133) следует правую часть приравнять
нулю, а во втором уравнении правая часть
будет
.
При этом
.
(142)
6. Динамика нагружения машин после разгона
Внешняя нагрузка рабочего органа машин может изменяться в функции угла поворота, времени или скорости движения.
6.1. Изменение внешней нагрузки в функции угла поворота
Наиболее простым и часто встречающимся случаем является линейное изменение нагрузки
,
(143)
где
– угол, соответствующий установившейся
статической нагрузке
ведомой массы.
Одним
из примеров такой ситуации, когда
,
является процесс заполнения очага
деформации при захвате полосы валками.
В большинстве двигателей скорость вращения вала двигателя после разгона сохраняется относительно постоянной. При этом система уравнений принимает вид
.
(144)
Из первого уравнения получим
,
(145)
где
– установившаяся скорость ведущей
массы.
Подставив значение 1 во второе уравнение системы (144), найдем
,
(146)
общее решение которого
.
(147)
Начальные
условия: при
,
,
.
Тогда
,
(148)
и
.
(149)
Деформация упругого звена равна
![]()
.
(150)
Характер
изменения нагрузки
показан на рис. 19, где
– время,
соответствующее
.
Если при выбранных условиях
,
тогда из выражения (150) найдем
. (151)
П
одставим
значение
в уравнение (150) и умножим на c.
Тогда получим
.
(152)
6.2. Изменение внешней нагрузки в функции времени
6.2.1. Система уравнений движения двухмассовой системы
при воздействии на ведомую массу нагрузки,
изменяющейся в функции времени по линейному закону,
имеет вид
,
(153)
где
– время, соответствующее окончанию
нарастания нагрузки.
Заменим
во втором уравнении
и получим
,
(154)
общее решение которого
.
(155)
При
и
,
откуда
,
.
Тогда
.
(156)
Деформация упругого звена
.
(157)
Характер
изменения нагрузки
аналогичен показанному на рис. 19.
В
момент
окончания нарастания внешней нагрузки
.
(158)
Скорость деформации упругого звена
.
(159)
Условие
(158) предполагает согласно (157), что при
или
в (159). Для значения
,
соответствующего наибольшей скорости
деформации, при
получим
.
(160)
Уравнение движения ведомой массы после окончания нарастания внешнего сопротивления
,
(161)
а его общее решение
.
(162)
Деформация упругого звена
.
(163)
Начиная
новый отсчет времени и подставляя при
и
[см. уравнения (158) и (160)], получим
;
(164)
;
(165)
.
(166)
