Гармонический анализ поршня пневмомотора
Характеристика вынужденных колебаний и гармонический анализ смещения точек поршня пневмомотора вблизи резонансной частоты. Исследование областей поршня, в которых возникают нормальные максимальные напряжения. Вычисление гармонического отклика модели.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 29.11.2018 |
| Размер файла | 146,9 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/
ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОРШНЯ ПНЕВМОМОТОРА
HARMONIC ANALYSIS OF THE PNEUMOTOR PISTON
Раевская Л.Т.
УГЛТУ, г. Екатеринбург, РФ
Аксиально-поршневые реверсивные пневматические двигатели серии ДАР компактны, имеют малую массу и могут использоваться в качестве приводов в деревообрабатывающем оборудовании. Одной из важных деталей двигателей являются двусторонние поршни, прочностные свойства которых были исследованы ранее [1]. В процессе работы аксиально-поршневого пневматического двигателя поршень находится под воздействием периодически меняющегося давления, прилагаемого поочередно к торцам поршня. Давление создается сжатым воздухом, который по воздухораспределительным каналам шеек ротора и полублоков поступает в рабочие камеры цилиндров с поршнями. Периодически меняющаяся нагрузка будет приводить к появлению периодического (гармонического) отклика динамической системы. Исследование вынужденных колебаний динамической системы дает возможность предсказать поведение системы под действием вынуждающей силы. Знание поведения системы необходимо для изучения резонансных явлений в поршне. При приближении частоты вынуждающей силы к собственной частоте системы будет происходить раскачка колебаний, возрастание амплитуды, резкие изменения характеристик напряженно-деформированного состояния, что может приводить к разрушению системы. Цель настоящего расчета - определить резонансную частоту поршня, и изучить поведение системы вблизи резонанса.
В комплексе метода конечных элементов (МКЭ) ANSYS для расчета вынужденных колебаний предлагаются три метода: полный, редуцированный и метод наложения форм [2]. Полный метод использует для вычисления гармонического отклика модели систему полных матриц (матрицы могут быть симметричными и несимметричными). Редуцированный метод использует редуцированную матрицу и уменьшенное число степеней свободы, но после вычислений это число расширяется до исходного набора управляющих степеней свободы. Метод наложения форм суммирует собственные векторы, полученные при расчете собственных колебаний, для вычисления отклика модели. В данной работе применялся полный метод, как наиболее простой, а система уравнений решалась методом расчета разреженных матриц, что предпочтительно для прочностных задач сравнительно больших моделей. Амплитуда вынуждающей силы определялась из условия нагружения и была равна F = 2640 Н. Данная сила приводилась к центральной точке нагружаемого торца поршня (номер узла сетки - 24364) с координатами Х = 0,08 м, Y = 0, Z = 0. Координаты центральной точки противоположного ненагруженного торца поршня (номер узла сетки 7714) X = - 0,08 м, Y = 0, Z = 0. Все характеристики напряженно-деформированного состояния поршня определялись в этих двух наиболее важных точках поршня. Прикладываемая нагрузка в течение расчета менялась по гармоническому закону. Первая резонансная частота оказалась равной 685 Гц. Для изучения отклика задавался диапазон возбуждающих частот 670 - 700 Гц с шагом равным 6 Гц.
В результате расчета были получены пиковые зависимости для напряжений относительно координатных осей, плоскостей, главных напряжений в области резонансной частоты. Некоторые зависимости приведены на рис.1.
abc
Рис.1. Нормальные напряжения: в центре торца свободного от нагрузки уyz - a,уxy - c; в центре нагруженного торца поршня уyz - b
Как видно из рис. 1 зависимости, например, нормального напряжения уyz от частоты вынуждающей силы оказались разными в центральных точках нагруженного и ненагруженного торцов поршня (рис.1, а, b). При этом в обеих точках отмечаются скачкообразные изменения напряжений. В области перед резонансной частотой отмечается некоторое уменьшение напряжения (рис. 1, b) в центральной части ненагруженного торца.
Упругие деформации были вычислены также во всех направлениях и плоскостях. В качестве иллюстрации полученных результатов приведена зависимость упругой деформации от частоты вынуждающей силы в одной точке (рис.2 а). За областью резонанса деформация с ростом частоты вынуждающей силы продолжает возрастать.
гармонический поршень пневмомотор резонансный
ab
Рис.2.Упругая деформация по оси Х в центре торца свободного от нагрузки - а; смещение по оси Z в центре нагруженного торца поршня - b
Наиболее важной характеристикой при изучении вынужденных колебаний является смещение точек поршня вблизи резонансной частоты (рис.2, b). В дальнейшем необходимо исследовать те области поршня, где возникают нормальные максимальные напряжения.
Библиографический список
1. Раевская Л.Т. Динамическое моделирование напряженно - деформированного состояния элементов аксиально-поршневых пневмомоторов. Деревообработка: технологии, оборудование, менеджмент ХХ1 века. Труды евразийского симпозиума/Под ред. И.Т. Глебова. - Екатеринбург. 2006 г. С.193-200.
2. Басов К.А. ANSYS: справочник пользователя. - М.: ДМК Пресс, 2005. - 640 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Конструкция и служебное назначение детали "корпус поршня". Технологический контроль чертежа детали анализ детали на технологичность. Характеристика заданного типа производства. Выбор метода и вида получения заготовки. Обоснование технологических баз.
дипломная работа [173,5 K], добавлен 14.08.2008Анализ основных технических условий на изготовление изделия. Расчет коэффициента использования материала. Карта технологического маршрута обработки поршня автомобилей семейства ЗИЛ. Составление сметы затрат на технологическую подготовку производства.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 05.11.2012Проектирование прессового механизма формовочной машины. Расчет площади прессового поршня, удельного давления прессования в конце хода поршня, общая грузоподъемность механизма. Анализ индикаторной диаграммы, расход свободного воздуха на одно прессование.
курсовая работа [975,3 K], добавлен 30.10.2011Изучение строения, функций и принципов работы поршня - детали цилиндрической формы, совершающей возвратно-поступательное движение внутри цилиндра, и служащей для превращения изменения давления газа, пара или жидкости в механическую работу, или наоборот.
презентация [399,9 K], добавлен 02.02.2011Прочностное проектирование поршня двигателя внутреннего сгорания, его оптимизация по параметрам "коэффициент запаса - масса". Расчет шатуна двигателя внутреннего сгорания. Данные для формирования геометрической модели поршня и шатуна, задание материала.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 13.06.2013Понятие и сферы применения поршней, их типы и отличительные особенности. Структура и элементы тронковых, дисковых, дифференциальных поршней. Механическая обработка поршня диаметром 216 оппозитного компрессора 4М10–100/8. Технологичность сварных заготовок.
курсовая работа [2,7 M], добавлен 10.07.2011Оценка и выбор параметров двигателя. Средняя скорость поршня и частота вращения. Диаметр цилиндра и ход поршня. Длина шатуна, степень сжатия, фазы газораспределения. Головка и гильзы цилиндров, системы смазки и питания. Методика расчёта рабочего процесса.
курсовая работа [56,4 K], добавлен 09.10.2010Общие вопросы исследования технологических процессов лесопромышленных и деревообрабатывающих предприятий с применением математических методов. Анализ полиномиального и гармонического уравнений для распределения погрешностей обработки по длине доски.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 07.12.2012Систематика состояний многоатомных молекул. Полная энергия нормальных колебаний в приближении гармонического осциллятора. Выражение для вращательных уровней энергии молекулы типа симметричного волчка. Вывод уравнения для вращательных уровней энергии.
презентация [58,4 K], добавлен 19.02.2014Определение давления в гидроцилиндре. Вычисление диаметра, штока поршня и длины его хода. Потери давления в гидросистеме по всасывающей, нагнетательной и сливной линии. Потери давления из-за местных сопротивлений и установки гидроарматуры в трубопроводах.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.05.2014Структурный анализ кривошипно-ползунного механизма, который преобразует возвратно-поступательное движение ползуна (поршня) во вращательное движение кривошипа. Планы скоростей и ускорений. Определение сил тяжести и инерции. Условные обозначения звеньев.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 27.03.2013Применение центробежных насосов для напорного перемещения жидкостей с сообщением им энергии. Принцип работы лопастного насоса - силовое взаимодействие лопастей рабочего колеса с обтекающим потоком. Характеристика объемной подачи, напора и мощности поршня.
реферат [175,8 K], добавлен 10.06.2011Теоретические основы расчета валковой подачи. Основные требования к пневмоприводу, расчет факторов оптимизации. Поиск нулевого уровня варьирования факторов, коэффициент расхода воздуха и время прямого хода поршня. Создание математической модели привода.
контрольная работа [63,8 K], добавлен 27.07.2010Расчет и характеристика системы "насос – клапан" и трубопровода. Нахождение на графике рабочей точки системы, расчет скорости поршня для фактического расхода. Анализ перепада давления на клапане. Определение потерь на местном сопротивлении трубопровода.
контрольная работа [104,3 K], добавлен 23.12.2011Определение скорости поршня и расхода жидкости в трубопроводе. Построение напорной и пьезометрической линий для трубопровода. Определение максимально возможной высоты установки центробежного насоса над уровнем воды. Составление уравнения Бернулли.
контрольная работа [324,1 K], добавлен 07.11.2021Понятие паровой машины как теплового двигателя внешнего сгорания, преобразующего энергию нагретого пара в механическую работу возвратно-поступательного движения поршня, а затем во вращательное движение вала. Этапы развития и значение данных машин.
презентация [286,4 K], добавлен 25.10.2013Расчет и выбор гидроцилиндра, гидроаппаратуры и вспомогательных элементов гидропривода. Трубопроводы гидросистемы, определение скорости рабочего и холостого хода, времени двойного хода поршня со штоком цилиндра. Построение пьезометрической линии.
курсовая работа [111,0 K], добавлен 19.02.2010Особенности процесса впуска действительного цикла. Влияние различных факторов на наполнение двигателей. Давление и температура в конце впуска. Коэффициент остаточных газов и факторы, определяющие его величину. Впуск при ускорении движения поршня.
лекция [82,3 K], добавлен 30.05.2014Общая характеристика детали "ротор" - одной из основных частей аксиально-поршневого пневмомотора. Выбор комплекта инструментов для механической обработки данной детали. Проектирование патрона для крепления концевой фрезы по результатам патентного поиска.
курсовая работа [659,1 K], добавлен 26.03.2012Силовой расчет пневматического привода штампа, конструктивных параметров цилиндров и поршней. Определение потерь давления в пневмолиниях. Расчет скоростей и ускорений поршня, мощности привода, расхода воздуха, диаметров условного прохода пневмолиний.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 02.10.2013
