Определение форм и частот собственных крутильных колебаний валопровода - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Определение форм и частот собственных крутильных колебаний валопровода

Составление упрощенной схемы валопровода и эквивалентных схем. Резонансные режимы работы силовой установки. Работа сил давления газов за один цикл колебаний. Определение резонансных амплитуд колебаний и дополнительных напряжений. Работа сил сопротивления.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Составляем упрощенную схему валопровода и эквивалентные схемы:
Размеры концевых пролетов коленчатого вала
Рассматриваемая при расчете упрощенная колебательная система по значению собственных частот и форм крутильных колебаний в динамическом отношении должна быть эквивалентна действительной системе. Для этого, как было отмечено выше, должно быть обеспечено равенство как потенциальных так и кинетических энергий обеих систем.
Приведенную систему принято считать состоящей из отрезков цилиндрического вала постоянного диаметра, не обладающего массой, но имеющего жесткость участков действительного вала, и из сосредоточенных масс, при выборе которых учтены массы всех подвижных элементов рассматриваемой системы (маховик, вал, колена, шатуны, поршни и др.). Обычно такое допущение практически не влияет на результаты расчет
При веление действительной колебательной системы к расчетной сводится к определению приведенных длин и моментов инерции.
Определение длин участков при переходе от реального валопровода к эквивалентному базируется на условии равенства потенциальных энергий закрученных действительного и эквивалентного валов при тех же закручивающих моментах.
Для этого крутильная жесткость отдельных участков эквивалентного вала должна быть такой же, что и жесткость соответствующих участков действительного вала. Под крутильной жесткостью вала понимают отношение величины приложенных к концам этого участка крутящих моментов к величине угла закручивания этого участка
Для расчета приведенных длин, необходимо найти длины коренных шеек относительно самой короткой коренной шейки (промежуточные в данном случае):
Определяем податливости всех колен по известным эмпирическим формулам:
В формулах используем краткие обозначения:
4) По формуле Коломенского завода (для судовых и стационарных дизельных двигателей):
В данной формуле введено обозначение:
Усредненное значение податливости колен:
Податливость хвостовой части коленчатого вала считается отдельно:
Приведение масс при переходе от действительного вала к эквивалентному, т. е. расчетному, сводится к выбору таких моментов инерции сосредоточенных масс эквивалентной системы, при которых кинетическая энергия колеблющейся приведенной системы равнялась бы кинетической энергии действительной системы. Для расчета эквивалентной системы необходимо знать моменты инерции элементов действительного вала и потом заменить их равноценными по моментам инерции дисками или сосредоточенными массами, закрепленными на определенном расстоянии от вала.
Обычно моменты инерции относительно оси вращения отдельных участков вала подсчитывают по чертежу, по в некоторых случаях их определяют опытным путем.
При расчетах последовательно определяют моменты инерции относительно оси вращения отдельных элементов вала, имеющих форму простых геометрических тел, а потом их суммированием находят общий момент инерции.
При определении полного момента инерции колена необходимо также учитывать массы шатуна и поршня.
Для этого массу шатуна делят на две части - совершающие, соответственно, возвратно-поступательные и вращательные движения.
Моменты инерции шатунных шеек определяем по формуле Штейнера:
Рис. 3. Определение моментов инерции щеки коленчатого вала Д-16
Моменты инерции щеки определяем как сумму моментов инерции элементарных слоев, на которые ее разбивают (Рис. 3)
- максимальный полный диаметр элемента щеки;
- радиус инерции первого элемента щеки;
Полный момент инерции щеки без противовеса:
Моменты инерции колен без учета массы деталей, совершающих возвратно-поступательно движение:
Момент инерции колен с учетом массы деталей, совершающих возвратно-поступательно движение:
Момент инерции маховика определяется по формуле:
Момент инерции привода (взял на свое усмотрение):
Приведенная длина участка между маховиком и потребителем (взял на свое усмотрение):
После того как определены жесткости и моменты инерции элементов действительного вала, следует разместить эквивалентные массы по длине эквивалентного вала таким образом, чтобы получилась равноценная в динамическом отношении колебательная система. Для этого сосредоточенные массы следует размещать на эквивалентном валу в точках, которые соответствуют местам с определенным сосредоточением масс действительного вала. К таким сосредоточенным массам можно отнести колена вала, маховик и шестерни передач.
Расчет многомассовой системы очень сложен, но практика показывает, что в ряде случаев без существенного влияния на точность расчета такую колебательную систему можно заменить более простой, объединив ряд приведенных масс.
Для расчета однорядных шестицилиндровых и двухрядных двенадцатицилиндровых двигателей обычно принимают эквивалентную колебательную систему, состоящую из шести масс (моторных масс), имеющих моменты инерции, эквивалентные моментам инерции колен двигателя с приведенными к ним шатунами и поршнями, а также из массы, эквивалентной маховику приведенными моментами инерции от деталей трансмиссии, расположенными между двигателем и карданным валом.
При использовании в системе валопровода электрической связи на постоянном токе, что чаше всего бывает в установках со стационарными дизельными двигателями, в расчетную схему включают коленчатый вал и часть валопровода за двигателем вместе с ротором генератора. Остальную часть валопровода до приемника энергии включительно во внимание не принимают, так как податливость между ротором генератора и электрической связью равна бесконечности.
Для судовых установок как с прямой передачей на винт, так и с передачей через редуктор и расчетную схему включают гребной вал вместе с гребным винтом. Каждая такая схема содержит числовые размерные или безразмерные значения приведенных длин и податливости участков реального валопровода, а также приведенные моменты инерции связанных с ним сосредоточенных масс.
Приведенные массы, как отмечалось выше, располагают в перпендикулярных оси вала плоскостях, проходящих через центры тяжести соответствующих реальных масс. Следует отметить, что при составлении приведенной схемы валопровода необходимо учитывать ешё и моменты инерции масс начальных и конечных участков валопровода: их рекомендуется прибавлять к моментам инерции масс, расположенных соответственно в конце и начале этих участков.
Если любую механическую систему, состоящую из масс и упругих связей, вывести из положения равновесия, то она начинает колебаться. Такие колебания называются собственными или свободными. В реальной системе под действием внешних и внутренних сопротивлений они постепенно затухают.
Собственные колебания без затухания можно поддерживать искусственно, если в колебательную систему подводить энергию, равную энергии затрачиваемой на преодоление сопротивлений. Такие установившиеся колебания можно наблюдать и на коленчатых, в на других валах поршневых двигателей внутреннего сгорания при резонансе.
При условии, если законы изменения возбуждающего момента и момента сопротивления одинаковы и они действуют синхронно, то эти моменты взаимноуравновешиваются, а остаются собственные колебания без сопротивления. При собственных колебаниях системы без сопротивления, кинетическая энергия отдельных массивных элементов системы периодически переходит в потенциальную энергию упругих связей и обратно; при этом колебания всех масс системы происходят синхронно (с одинаковыми или противоположными фазами). Частота таких переходов зависит от моментов инерции отдельных элементов и жесткостей их связей.
Расчет собственных колебаний системы сводится к определению частот ее собственных колебаний. Число частот собственных колебаний системы равно количеству степеней свободы колебательной системы. В крутильной системе число частот собственных колебаний на единицу меньше числа сосредоточенных масс эквивалентной системы.
Рассмотрим собственные колебания, совершающиеся без трения в различных крутильных системах.
Расчет частот колебаний осуществляем методом цепных дробей (Терских).
Для подбора пробных значений квадрата угловой частоты колебаний заменяем шестимассовую систему трехмассовой (Рис.2)
1) Момент инерции объединенной массы:
2) Расстояние от потребителя до объединенной массы:
3) Податливость участка между маховиком и объединенной массой
4) Жесткости участков трехмассовой системы:
Для нахождения пробных значений квадрата угловой частоты составляем биквадратное уравнение:
Решаем биквадратное уравнение путем замены переменной .
Находим коэффициенты a,b и c биквадратного уравнения:
После замены переменной и подстановки коэффициентов, биквадратное уравнение принимает вид
Находим корни биквадратного уравнения:
С учетом введённых обозначений имеем:
Определим значение безразмерного квадрата угловой частоты колебаний по следующим формулам:
Для расчета частот собственных колебаний методом Терских используются следующие относительные величины:
1) Относительный момент инерции i-й массы:
2) Относительная податливость i-го участка валопровода
Найденные относительные величины заносим в расчетную таблицу Терских приведенную выше:
Находим уточненное значение частоты собственных колебаний по формуле:
Рабочий диапазон частоты вращения коленчатого вала двигателя Д-16 составляет 700-1400 об/мин. Критические частоты вращения nm определяют по следующей формуле:
Из приведенных выше чисел оборотов в пределы работы установки входят значения с гармониками k=4,5..8,5. Наиболее опасными из них считают гармоники кратные 2, так как за каждый оборот происходит две вспышки. Таким образом, для дальнейших расчетов принимаем числа оборотов с гармониками кратным двум, т.е. k=6;8. Этим значениям k соответствуют следующие числа оборотов:
Для гармонического анализа определяем следующие параметры:
1) среднее эффективное давление при критических числах оборотов:
- где - среднее эффективное давление при 1400 об/мин
2) Среднее давление механических потерь при критических числах оборотов:
- где - механический КПД при номинальной частоте вращения;
3) Безразмерную вспомогательную величину:
4) По значениям x и величинам k=6;8 (m=12;16) по номограммам определяем коэффициенты y и начальные фазы гармоники момента от сил давления газов:
5) Амплитуду k-й гармоники моментов от сил давления газов:
- где - для четырехтактных двигателей; диаметр поршня, м
6) Амплитуду k-й гармоники моментов от сил инерции:
- где - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна;
Учитывая, что амплитуды гармоник моментов от сил инерции малы по сравнению с амплитудами моментов от сил давления газов, пренебрегаем моментами от сил инерции.
Определим сначала сумму векторов, равных относительным амплитудам свободных колебаний всех кривошипов коленчатого вала, направленных к вертикали под углами kд.
- где - углы между вспышками в 1-ом и i-м цилиндре; - амплитуды углов закручивания m-той массы из таблицы Терских.
Сначала определяем коэффициент демпфирования для двигательной части:
- где - относительный коэффициент демпфирования.
Амплитуду резонансных колебаний определяем по формуле:
Работа за один цикл колебаний равна:
Работа сил сопротивления, возникающая в двигательной части валопровода, равна:
Работа сил сопротивления, возникающая в остальной части валопровода, равна:
Резонансные амплитуды m-х масс определяются из выражения:
Дополнительные резонансные напряжения равны:
Допускаемые напряжения определяются:
-для валопровода за коленчатым валом
Дополнительные напряжения, возникающие при резонансе в данном случае значительно меньше допускаемых напряжений.
1. Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей. - М.: Высш. шк., 1968. - 304 с.
2. Дизели: Справ./Под ред. В.А. Ваншейдта. - М.: Машиностроение 1977. - 479 с.
3. Методические указания к учебно-исследовательским работам «Анализ крутильных колебаний валопровода энергетической установки с поршневым двигателем»/Сост. В.Ф. Мыльнев.Новочерк. политехн, ин-т. - Новочеркасск, 1989. - 39 с.
4. Маслов Г.С. Расчеты колебаний валов: Справ. - М: Машиностроение, 1980.-151 с.
5. Вихерт М.М. Конструкция и расчет автотракторных двигателей. - М.: Машгиз, 1957. - 600 с.
6. Терских В.П. Расчеты крутильных колебаний силовых установок. - М.:Машгиз, 1954.
7. Лышевский А.С. Кутуков А.А. Проектирование двигателей внутреннего сгорания: Учеб. пособие/НИИ. - Новочеркасск, 1971. - 191 с.
8. Кутуков А.А. Конспект лекций по курсу «Динамика и крутильные колебания поршневых ДВС»/НПИ. - Новочеркасск, 1962. - 130 с.
9. Гугин А.М. Быстроходные поршневые двигатели: Справ. - Л.: Машиностроение. Ленинградское отделение, 1967. - 259 с.
Определение собственных частот крутильных колебаний вала с дисками. Диагностирование характеристик вала с дисками по спектру частот колебаний, моментов инерции масс дисков. Применение метода решения обратной задачи, программная реализация решения. дипломная работа [434,9 K], добавлен 23.10.2010
Сведения о частотных характеристиках деталей. Расчет форм и частот собственных колебаний рабочих лопаток ГТД, методы и средства их измерения. Конструкция и принцип работы устройств для их зажима при контроле ЧСК. Способы снижения вибрационных напряжений. курсовая работа [1,5 M], добавлен 31.01.2011
Возникновение вибраций при обработке резанием. Опасность резонансных режимов, наступающих при совпадении частоты собственных колебаний заготовки с частотой колебаний других звеньев технологической системы. Выбор технического ршения задачи. научная работа [683,7 K], добавлен 19.07.2009
Составление расчетной схемы вала. Приведение сил, действующих на зубчатые колеса, к геометрической оси вала. Построение эпюр внутренних силовых факторов. Определение запаса усталостной прочности вала. Проверка жесткости. Расчет крутильных колебаний. контрольная работа [155,2 K], добавлен 14.03.2012
Способ составления уравнения движения для жесткого ротора. Влияние на частоты колебаний ротора жесткостей горизонтальных и вертикальных опор. Рассмотрение прямой задачи по определению собственных частот колебаний ротора, ее программная реализация. курсовая работа [682,5 K], добавлен 28.10.2013
Демпфирующие свойства шпиндельного узла. Теоретическое определение частоты собственных колебаний шпинделя. Расчет критической частоты вращения двухопорного шпинделя. Амплитуды соседних по периоду свободных затухающих колебаний шпиндельного узла. реферат [103,8 K], добавлен 24.06.2011
Определение геометрических и массовых параметров ракеты, тяги и удельного импульса. Анализ изгибных, продольных и крутильных колебаний летающего аппарата с помощью программы "Колебания. Программа". Определения напряжений в конструкции переходного отсека. курсовая работа [890,3 K], добавлен 27.02.2015
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Определение форм и частот собственных крутильных колебаний валопровода курсовая работа. Производство и технологии.
Курсовая работа: Маркетинговые исследования рынка книжной продукции и перспектив открытия нового книжного магазина
Реферат по теме Правова охорона навколишнього природного середовища
Реферат: Боевой вертолет КА-50 "Черная акула"
Реферат по теме Использование ассимиляционного региона \в экономике Курганской области\
Что Хуже Провал Или Отсутствие Попытки Эссе
Сочинение На Тему Дружба Рассуждение Тезис
Курс Лекций На Тему Електроємність. Конденсатори. Закони Постійного Струму
Реферат: Comparison Of Spartan And Samurai Warriors Essay
Реферат: Движущие силы социального прогресса. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Лейкозы
Реферат: История и перспективы развития почтового дела в Украине
Курсовая работа по теме Психологические аспекты агрессивного поведения детей в младшем школьном возрасте
Выживание В Условиях Автономного Существования Реферат
Сочинение На Тему Хорошая Семья
Эссе Что Это Такое В Литературе Примеры
Реферат: Borderline Personality Disorde Essay Research Paper BORDERLINE
Реферат: История носового платка. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Анализ феноменологии телесности в психологии
Реферат На Тему Сфера
Сочинение На Тему Самопожертвование Егэ
Социально-политическое учение Аристотеля - Политология реферат
Установка среды разработки - Программирование, компьютеры и кибернетика презентация
Рабочее время и время отдыха - Государство и право курсовая работа