Теоретические исследования вынужденных поперечно-изгибных колебаний трубчатых валов бумагоделательных машин
Исследование поперечно-изгибных колебаний трубчатого вала и деформации бумаги при вынужденных поперечно-изгибных колебаниях. Влияние вибрации на качественные показатели бумажного полотна. Выбор параметров трубчатых валов бумагоделательных машин.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 204,2 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http: //www. allbest. ru/
УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ
Теоретические исследования вынужденных поперечно-изгибных колебаний трубчатых валов бумагоделательных машин
Васильченко П.С., Майшев А.В., Фролова М.И., Швырева Я.И.
cbp@usfeu.ru
The theoretical studies of the forced transversely flexural oscillations of the tubular shafts of the paper machines
Все сетко-, сукно- и бумаговедущие валы бумагоделательных машин (БМ) являются трубчатыми, вращающимися в подшипниках качения преимущественно сферических самоустанавливающихся.
Валы являются основными виброактивными элементами БМ. От обоснованного выбора параметров валов существенно зависит надежность и эффективность эксплуатации БМ. Повышенная вибрация отрицательно влияет на качественные показатели бумажного полотна, увеличивает динамические нагрузки на конструктивные элементы БМ, интенсифицирует износ и повреждения машин [1]. Для обоснования выбора конструктивных параметров валов и технических решений, обеспечивающих виброзащиту на стадии проектирования БМ, требуется выполнение их вибрационных расчетов, в основе разработки которых лежат динамические и математические модели вибрации и их теоретические исследования. В работе, выполненной под руководством доц. Н.В. Куцубиной, исследуется упрощенная модель поперечно-изгибных колебаний трубчатого вала, основанная на разложении деформации системы при колебаниях по главным формам соответствующей консервативной системы [2].
По первой форме вал колеблется под действием статически неуравновешенного вала (рис.1).
Сила инерции неуравновешенных масс вала определяется по формуле
трубчатый вал бумагоделательный вибрация
, zо),
где m - масса вала;
ес - статический удельный дисбаланс;
zд - динамический прогиб вала;
zо - динамическая деформация опоры.
Рис. 1 Первая форма колебаний вала: mк - масса корпуса подшипника; Сz - коэффициент упругих сопротивлений цапф и подшипников качения; Ск ; bк - коэффициенты упругих и неупругих сопротивлений корпусов подшипников; l - длина пролета вала
При симметричном вале сила инерции неуравновешенных масс распределяется поровну между опорами. Движение вала рассматривается в одной из опор (рис. 2) и описывается уравнениями:
(1)
где zв,ц,k - соответственно перемещение вала, цапфы, корпуса подшипника;
Св - условная жесткость вала на жестких шарнирных опорах, определяемая по первой собственной форме колебаний,
Св,z,k ;bв,z,k - соответственно коэффициенты неупругих сопротивлений вала, подшипника и корпуса подшипника;
ec - статический дисбаланс вала.
Рис. 2 Упрощенная динамическая модель вала: Сz; bz - коэффициенты упругих и неупругих сопротивлений цапфы вала; Св; bв - условные жесткость и коэффициент неупругих сопротивлений вала на жестких шарнирных опорах; Ск ; bк - коэффициенты упругих и неупругих сопротивлений корпуса подшипника; - угловая скорость вращения вала; m - масса вала; mк - масса корпуса подшипника; ес - статический удельный дисбаланс
Обозначим:
(2)
где в,z,k ; в,z.k - соответственно собственные частоты колебаний и коэффициент динамического усиления колебаний при резонансе парциальных систем;
и Кk,z - отношения масс и жесткостей;
в,z,ц - частотные отношения парциальных систем.
В качестве парциальных систем выбраны: упругий вал на абсолютно жестких шарнирных опорах (в; в); жесткий вал на упругодемпфирующих подшипниках при неподвижных корпусах опор (z; z); жесткий вал, связанный жестко с корпусами опор на упругодемпфирующих опорах корпусов (k; k).
Решение (1) ищется в виде:
in t, (3)
где u = в, ц, к.
Подставив решение (3) в систему уравнений (1) с учетом (2), получим следующую систему алгебраических уравнений (4):
где ; ; ;
.
Амплитуды виброперемещений вала Sв , цапфы Sц и корпуса подшипника Sк определяются по формуле:
.
Решая систему уравнений (4), можно определять ожидаемые значения виброперемещений вала, цапф и корпусов подшипников при заданных нормативных значениях неуравновешенности. Графическое представление решения системы уравнений (4) показано на рис. 3.
Рис.3 Амплитудно-частотные характеристики трубчатого вала при нормативном значении неуравновешенности: 1 - вала; 2- цапфы вала; 3 - корпуса подшипника
Рис.4 Амплитудно-частотные характеристики корпуса подшипника вала при различных значениях коэффициентов: а - неупругих сопротивлений: 1 - bк = 106 Н м/с; 2 - bк = 105 Н м/с; 3 - bк = 104 Н м/с б - упругих сопротивлений: 1 - Ск = 106 Н/м; 2 - Ск = 105 Н/м; 3 - Ск = 104 Н/м
На рис. 4 представлены амплитудно-частотные характеристики корпуса подшипника вала при различных значениях коэффициентов упругих и неупругих сопротивлений. Возможность оценки амплитуд виброперемещений при изменении массово-жесткостных характеристик очень полезна при принятии решений о выборе наиболее эффективного метода виброзащиты при проектировании и модернизации машин.
Следует отметить, что представленная модель вынужденных поперечно-изгибных колебаний трубчатого вала применима, если масса корпуса подшипника с учетом присоединенной массы поддерживающей конструкции не превышает массы самого вала.
В противном случае, а также, если коэффициент упругих сопротивлений корпуса подшипника превышает коэффициент упругих сопротивлений вала, модель вынужденных колебаний вала можно представлять в виде сосредоточенной массы, установленной на шарнирной опоре.
Библиографический список
1. Виброакустические процессы в оборудовании целлюлозно-бумажных производств/ Под ред. В.Н. Старжинского, А.А. Санникова. - Екатеринбург: Уральск. гос. лесотехн. акад., 1995. - 149 с.
2. Санников А.А. Вибрация и шум технологических машин и оборудования лесного комплекса/ А.А. Санников, В.Н. Старжинский, Н.В. Куцубина, Н.Н. Черемных, В.П. Сиваков, С.Н. Вихарев. - Екатеринбург: Урал.гос.лесотехн.ун-т, 2006. - 484 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Описание работы поперечно-строгального станка. Исследование динамической нагруженности машины, составление блок-схемы. Структурный анализ рычажного механизма. Определение скорости и сил полезного сопротивления. Анализ кинематических характеристик.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 26.10.2014Определение 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 27.02.2015Выбор электродвигателя и кинематический расчет передач. Рассмотрение эскизной компоновки редуктора. Расчет схемы валов, реакций, эпюры изгибных и крутящих моментов. Подбор подшипников, выбор и проверка шпонок. Смазка зубчатого зацепления и подшипников.
отчет по практике [277,0 K], добавлен 02.06.2015Проектирование зубчатого, кулачкового и рычажного механизмов поперечно-строгального станка. Синтез кривошипно-кулисного механизма и трехступенчатого редуктора с планетарной передачей; построение диаграмм перемещения; алгоритм определения размеров кулачка.
курсовая работа [371,4 K], добавлен 14.01.2013Термогазодинамический расчет двигателя и динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки ТВД. Расчет технологических переходов обработки основных поверхностей детали. Расчет припусков и операционных размеров на диаметральные поверхности.
дипломная работа [2,9 M], добавлен 20.01.2012Кинематический и силовой анализ рычажного механизма поперечно-строгального станка. Методика определения уравновешивающей силы методом рычага Жуковского. Особенности проектирования планетарного редуктора. Анализ комбинированного зубчатого механизма станка.
курсовая работа [114,4 K], добавлен 01.09.2010Технические характеристики поперечно-строгального станка. Структурный и кинематический анализ механизма, определение длин звеньев. Расчет прямозубой цилиндрической передачи и внешнего зацепления. Параметры плоского кулачкового механизма и маховика.
курсовая работа [566,6 K], добавлен 14.06.2012Рычажный механизм перемещения резца поперечно-строгального станка. Построение кинематических диаграмм выходного звена. Определение линейных ускорений точек и угловых ускорений звеньев механизма. Построение совмещенных планов положений механизма.
курсовая работа [478,0 K], добавлен 30.06.2012Порядок работы и назначение долбежного станка. Структурный и силовой анализ механизма поперечно-долбежного станка. Методика определения передаточного отношения планетарной ступени и подбор чисел зубьев колес. Синтез и анализ кулачкового механизма станка.
курсовая работа [196,8 K], добавлен 01.09.2010Характеристика станков строгальной группы, выпускаемых в РФ и других странах, их отличительные признаки, пути и цели модернизации. Методика реконструкции поперечно-строгального станка модели 7307. Расчеты несущей системы модернизированного станка.
дипломная работа [7,2 M], добавлен 31.05.2010Кинематический и силовой расчет для выбора электродвигателя. Уточнение передаточного отношения передач. Расчет зубчатой передачи редуктора. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений. Проектный расчет валов редуктора и подбор подшипников.
курсовая работа [51,0 K], добавлен 29.03.2014Характеристика осевого компрессора, камеры сгорания и турбины газогенератора. Расчёт на прочность пера рабочей лопатки компрессора и наружного корпуса камеры сгорания. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний, построение частотной диаграммы.
курсовая работа [785,2 K], добавлен 09.02.2012Расчет на прочность узла компрессора газотурбинного двигателя: описание конструкции; определение статической прочности рабочей лопатки компрессора низкого давления. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний, построение частотной диаграммы.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 04.02.2012Основные сведения о двигателе и описание конструкции компрессора высокого давления, расчет на прочность его рабочей лопатки первой ступени, замка лопатки первой ступени, динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки рабочего колеса.
курсовая работа [536,9 K], добавлен 19.02.2012Основные сведения о двигателе, описание конструкции компрессора высокого давления. Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени и диска рабочего колеса. Динамическая частота первой формы изгибных колебаний. Прочность деталей камеры сгорания.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 19.02.2012Виды оборудования для первичной и вторичной переработки древесины. Классификация различных бумагоделательных машин. Конструкция и назначение мешальных бассейнов и сукномоек. Конструкция саморезки бумаги и картона. Конструкция гильзоклеильных станков.
реферат [6,3 M], добавлен 01.03.2011Расчет расхода свежих полуфабрикатов, выбор размалывающего оборудования. Расчет емкости бассейнов и расхода химикатов. Расчеты по клеильно-минеральному отделу. Приготовление суспензии мела. Определение расхода тепла и пары на приготовление суспензии.
курсовая работа [97,8 K], добавлен 14.03.2012Кинематический расчет привода. Определение допускаемых контактных и изгибных напряжений. Расчет закрытой, открытой передачи. Компоновка редуктора. Уточненный расчет параметров выходного вала редуктора. Размеры редуктора, деталей. Допуски и посадки.
курсовая работа [179,4 K], добавлен 12.04.2012Расчет на прочность рабочей лопатки первой ступени компрессора, диска рабочего колеса компрессора, динамической частоты первой формы изгибных колебаний лопатки рабочего колеса компрессора, деталей камеры сгорания. Опасные сечения и запасы прочности.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 22.02.2012Классификация валов по геометрической форме. Изготовление ступенчатых валов. Материалы и способы получения заготовок. Технология обработки ступенчатых валов со шлицами (термообработка–закалка). Способы обтачивания наружных поверхностей, оборудование.
презентация [4,5 M], добавлен 05.11.2013
