Лабораторная работа №8. Определение критической скорости вращения вала

8.1. Цель работы

Аналитический расчет и экспериментальная проверка критической угловой скорости вала, исследование явлений резонанса в зависимости от размещения сосредоточенной массы по длине вала и наличия дисбаланса.

8.2. Экспериментальная установка дм 36м

На рис. 8.1. представлена кинематическая схема установки. Конструкция смонтирована на чугунной станине. Гибкий вал 1 с сосредоточенной массой в виде диска 2 установлен в двух опорах: неподвижной 3 и передвижной 4 посредством сферических подшипников.

Рис. 8.1. Кинематическая схема установки ДМ36М.

Жесткость вала изменяется перемещением диска вдоль вала, изменением массы диска дополнительными кольцами 5, смещением передвижной опоры и введением в одно из дополнительных колец неуравновешенной массы в виде винта 6, т.е. созданием искусственного дисбаланса.

Вал приводится во вращение универсальным коллекторным электродвигателем 7 посредством муфты 8. Для ограничения амплитуды колебаний вала в промежутках между опорами и диском смонтированы кронштейны 9, 10 с полиэтиленовыми втулками. Между втулками и валом предусмотрен зазор. На одном из кронштейнов установлен датчик сигнализации критической угловой скорости. При достижении критической скорости замыкается контактное устройство, вспыхивает красная лампа, сигнализирующая резонанс.

Критическая частота вращения вала измеряется тахогенератором ТМГ-3ОП. Шкала прибора градуирована в об/мин Х 10.

Статический прогиб гибкого вала осуществляется механизмом нагружения рычажной системы с разрезным кольцом; упоры кольца совмещают с кольцевой канавкой на ободке диска. Величина прогиба наблюдается по шкале индикатора часового типа с ценой деления шкалы 0,01 мм. Индикатор установлен в передвижной крышке.

После изменения статического прогиба механизм нагружения снимается с диска и совмещается с пазом станины.

Скорость вращения вала регулируется ручкой автотрансформатора ЛАТР-МТУ-16.

8.3. Техническая характеристика

Напряжение питающей сети	220 В
Мощность двигателя УЛ-062…	0,18 КВТ
Частота вращения	5000 об/мин.
Частота возмущающей силы	0…3000 об/мин
Диаметр вала	12 мм
Расстояние между опорами	500…550 мм
Масса диска	2…2,7 кг
Величина статической нагрузки вала	186 Н

8.4. Методика выполнения работы

1. Определяют расчетную величину статического прогиба вала

мм , (8.1)^*

где: - ускорение силы тяжести, ;

- масса диска, кг;

- сосредоточенная масса вала, кг;

- расстояние среднего сечения диска от опоры, мм;

(модуль Юнга для стали);

(момент инерции сечения вала).

2. Определяют опытную величину статического прогиба вала. Для этого необходимо установить расстояние между опорами . Совместить опоры разрезанного кольца нагрузочного устройства с кольцевой канавкой диска и зафиксировать отчет по шкале индикатора, 5 мм.

Жесткость вала

, (8.2)

где: - масса груза, кг; =150 мм, =50 мм (плечи рычагов нагрузочного устройства);

Статический прогиб вала

(8.3)

3. Критическая частота вращения

(8.4)

4. Критическая частота вращения по показаниям тахогенератора.

Установить ручку ЛАТР в крайнее положение против хода часовой стрелки. Включить двигатель и поворотом ручки по ходу часовой стрелки плавно увеличить скорость вращения вала.

При вспышке сигнальной лампы «Резонанс» зарегистрировать по прибору , увеличивая скорость вращения вала до затухания лампы, зарегистрировать скорость .

Вращением ручки против часовой стрелки зафиксировать по прибору скорости и в моменты входа и выхода из резонанса при снижении скорости вращения.

Критическая скорость вращения вала определяется по формуле

(8.5)

где - средняя резонансная скорость при повышении оборотов вала;

- средняя резонансная скорость при снижении оборотов вала.

Сравнить по формулам (13.4) и (13.5).

^* В формулах (13.1) и (13.3) принять =0, т.к. .

Повторить опыты, изменяя жесткость вала:

- увеличением массы;

- изменением расстояния между опорами;

- смещением диска вдоль вала;

- введением искусственного дисбаланса г.см.