О динамических характеристиках упруговязких систем с резинокордными оболочками
Рассмотрение амплитудно-частотных характеристик пневматических и гидропневматических систем, содержащих резинокордные оболочки. Особенность обеспечения более эффективного демпфирования колебаний с помощью гидропневматической упруговязкой системы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 13.03.2020 |
| Размер файла | 2,0 M |
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/
ГВУЗ “Государственный химико-технологический университет”
О динамических характеристиках упруговязких систем с резинокордными оболочками
Виноградов Б.В.
Для амортизации транспортных средств, виброизоляции технологического оборудования все более широкое применение находят пневмоэлементы с резинокордными оболочками1.
На рис. 1 представлены две упруговязкие системы, содержащие резинокордную оболочку. В первом случае (рис. 1, а) резинокордная оболочка 1 и дополнительный объем 2 заполнены воздухом и соединены между собой трубопроводом с дроссельным устройством 3. Во втором случае (рис. 1,б) резинокордная оболочка заполнена жидкостью и соединена трубопроводом через дроссельное устройство с гидропневматическим аккумулятором, где жидкостная часть отделена от пневматической диафрагмой 4.
Рис. 1. Упруговязкие системы с резинокордными оболочками:
1 - резинокордная оболочка; 2 - дополнительный объем; 3 - дросселирующее устройство; 4 - гидропневматический аккумулятор; 5 - диафрагма Упругие характеристики, рассматриваемых двух систем, описывается одним и тем же уравнением:
,
где F(x) - зависимость силы упругости от начального положения верхней поверхности резинокордной оболочки; S(x) - эффективная площадь резинокордной оболочки ; рио, Vго - начальные значения избыточного давления и обьема воздуха; ра - атмосферное давление.
Однако при динамическом нагружении влияние оказывают силы вязкого сопротивления и характеристики этих упруговязких систем могут существенно отличаться.
В первом приближении колебательную систему, содержащую резинокордную оболочку и дополнительный объем заполненные воздухом (рис. 1), представим на рис. 2,а, где с, с1 - жесткость воздуха в резинокордной оболочке и дополнительном объеме соответственно; м - коэффициент силы водного сопротивления; m - масса колебательной системы; х - абсолютное перемещение массы m; х1 - деформация упругой связи жесткостью с1.
Рис. 2. Эквивалентные динамические схемы: а, б - пневматическая и гидропневматическая система соответственно
Дифференциальное уравнение движения системы будут иметь вид:
,
где Q0sin t - возмущающая сила; м - коэффициент силы вязкого сопротивления, характеризующий глубину дросселированния.
Систему уравнений (1) можно представить дифференциальным уравнением третьего порядка
Установившиеся вынужденные колебания будем искать в виде
,
где А и в - постоянные, которые определим, подставляя х1, ,
,
в уравнение (3). Тогда,
,
где .
Абсолютное перемещение массы х определим из второго уравнения системы (2):
Подставляя значения х1 и из (4), получим:
где (г-в)-сдвиг фаз; А-амплитуда вынужденных колебанй массы т,
,
, , .
На рис. 3,а приведена амплитудно-частотная характеристика колебательной системы для различных значений коэффициента силы вязкого сопротивления при c=c1=1700 Н/м.
Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика и коэффициент передачи для системы ,представленной на рис. 2,а:
1, 2, 3, 4, 5 -м=60,120,500,1500,3000, 3500 Нс/м соответственно
При защите фундаментов и других креплений особый интерес представляет коэффициент передачи, характеризующий силу, передаваемую на фундамент от колеблющейся системы. В рассматриваемом случае на фундамент передается сила
Подставляя значения х1 и из (4), определим коэффициент передачи:
,
где Fmax - максимальная сила, передаваемая на фундамент (крепление); Q0 - амплитуда возмущающей силы.
Учитывая значение А1 из (5), выражение (11) перепишем в виде:
,
Зависимость коэффициента передачи от частоты возмущающей силы и величины коэффициента силы сопротивления приведена на рис. 3,б
Для сравнения рассмотрим упруговязкую систему, представленную на рис. 1,б и рис. 2,б. амплитудный пневматический демпфирование колебание
Как известно [2], амплитуда вынужденных колебаний и коэффициент передачи в этом случае описывается выражениями:
,
.
Зависимость амплитуды колебаний и коэффициента передачи от частоты вынужденных колебаний для этого случая приведена на рис. 4,а, б.
Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика (а) и коэффициент передачи (б) для системы представленной на рис. 2,б:1, 2, 3, - м=20, 60, 120, 500 Нс/м соответственно
Сравнение амплитудно-частотных характеристик и коэффициентов передач позволит сделать следующие выводы:
1. В широком диапазоне изменения коэффициента сопротивления м зависимости амплитуд вынужденных колебаний и коэффициентов передач от частоты возмущающей силы для пневматической и гидропневматической систем имеют схожий характер. Вместе с тем, в резонансном режиме для одинакового ограничения амплитуды и коэффициента передачи в пневматической системе требуется обеспечить значительно большее дросселирование (в нашем случае в 4 раза), по сравнению с гидропневматической системой. Учитывая, что вязкость воздуха значительно меньше вязкости жидкости, дросселирующее устройство пневматической системы будет сложнее при изготовлении и эксплуатации.
2. Увеличение коэффициента м в пневматической системе приводит к смещению резонанса в область больших частот, система становится как бы более жесткой. В пределе резонансная частота начинает определятся жесткостью воздуха в резинокордной оболочке и приближается к частоте.
3. Гидропневматическая система позволяет обеспечить более эффективнее демпфирирование колебаний. В этом случае, увеличение коэффициента сопротивления м более эффективно обеспечивает снижение коэффициента передачи при резонансе и незначительно повышает его величину в зарезонансной зоне
Литература
1. Тепловозы: конструкция, теория и расчет/И. П. Бородулин, Е. Д. Бренер, Е.С. Гречищев и др.; Под ред. Н. И. Панова. М.: Машиностроение, 1976. 544 с.
2. Павловський М.А. Теоретична механіка: Підручник. - К.: Техніка, 2002. - 512 с.
Анотація
Розглянуті амплітудно-частотні та віброзахитні характеристики пневматичних і гідропневматичних систем, що містять гумовокордні оболонки. Показано, що гідропневматична пружнов'язка система дозволяє забезпечити більш ефективне демпфірування коливань.
They examined amplitude-frequency and vibrated features pneumatic and hydropneumatic of the systems, containing rubber-cord casing. It is shown that hydropneumatic and elastoviscous system allows providing more efficient decrement fluctuations.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Общая характеристика и изучение переходных процессов систем автоматического управления. Исследование показателей устойчивости линейных систем САУ. Определение частотных характеристик систем САУ и построение электрических моделей динамических звеньев.
курс лекций [591,9 K], добавлен 12.06.2012Расчет линейных систем автоматического управления. Устойчивость и ее критерии. Расчет и построение логарифмических частотных характеристик скорректированной системы и анализ её устойчивости. Определение временных и частотных показателей качества системы.
курсовая работа [741,2 K], добавлен 03.05.2014Сведения 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 31.01.2011Исследование систем с единичной отрицательной обратной связью и заданной передаточной функцией прямого пути во временной и корневой областях. Определение временных и частотных характеристик замкнутых и разомкнутых систем и запасов их устойчивости.
лабораторная работа [729,6 K], добавлен 22.11.2012Исследование частотных характеристик безынерционного звена. Электрическая принципиальная схема инвертирующего усилителя. Исследование апериодического звена 1-го порядка. Построение графика ЛАЧХ, частотные характеристики апериодического звена 2-го порядка.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 11.04.2010Механические буровые установки глубокого бурения. Выбор двигателя, построение уточненной нагрузочной диаграммы. Расчет переходных процессов в разомкнутой системе, динамических показателей электропривода и возможности демпфирования упругих колебаний.
дипломная работа [4,5 M], добавлен 30.06.2012Построение структурной схемы нескорректированной системы и определение передаточных функций звеньев. Построение логарифмических амплитудно-частотных характеристик для исходной системы. Синтез и моделирование последовательного корректирующего устройства.
курсовая работа [90,6 K], добавлен 21.12.2010Характеристика пневматических систем и постановка задачи исследования, схема и циклограмма дифференциального привода. Процессы наполнения сжатым воздухом рабочей полости и истечения сжатого воздуха из выхлопной полости. Создание модели внешних нагрузок.
дипломная работа [845,0 K], добавлен 14.09.2010Определение передаточной функции разомкнутой системы, стандартной формы ее записи и степени астатизма. Исследование амплитудно-фазовой, вещественной и мнимой частотных характеристик. Построение годографа АФЧХ. Алгебраические критерии Рауса и Гурвица.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.05.2011Определение 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 27.02.2015Информационная система. Виды информационных систем. Сущность, структура и функции информационной логистической системы, её принципы и уровни. Основные направления информационно-технического обеспечения, иерархия использования для эффективного управления.
контрольная работа [36,3 K], добавлен 18.11.2009Классификация исполнительных механизмов автоматических систем по виду энергии, создающей усилие (момент) перемещения регулирующего органа. Основные конструкции электрических, гидравлических и пневматических исполнительных механизмов, методы управления.
дипломная работа [6,6 M], добавлен 20.11.2010Анализ динамических характеристик и показателей качества автоматического регулирования для одноконтурной автоматической системы регулирования с оптимальными параметрами настройки П, ПИ и ПИД регуляторов. Оптимизация двухконтурной АСР с дифференциатором.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 14.10.2013Управление гидравлическими и паровыми турбинами. Передаточная функция объекта управления. Расчет и построение частотных характеристик. Расчет оптимальных настроек регулятора температуры печи котельного агрегата методом расширенных частотных характеристик.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 30.01.2011Краткое описание и характеристики современных гибких производственных систем. Определение характеристик автоматизированного склада систем механообработки корпусных деталей. Расчет потребного числа позиций загрузки, разгрузки и контрольных позиций.
контрольная работа [2,1 M], добавлен 14.05.2011Проектирование исполнительного двигателя системы газового рулевого привода. Анализ применения пневматических и газовых исполнительных устройств. Построение принципиальной схемы рулевого тракта. Обзор функциональных элементов систем рулевого привода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 20.06.2012Разрушающие методы контроля с целью получения необходимых характеристик сварного соединения. Испытание образцов статическим растяжением. Микроструктурный анализ с помощью специальных микроскопов. Варианты пневматических и виды гидравлических испытаний.
контрольная работа [235,6 K], добавлен 28.01.2010Сущность систем автоматики и их классификация по признаку сложности. Этапы жизни системы и степень влияния условий их эксплуатации на процесс проектирования системы. Структура и сферы применения основных автоматизированных и функциональных систем.
курс лекций [1,9 M], добавлен 20.10.2009Определение 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 23.10.2010Задачи использования адаптивных систем автоматического управления, их классификация. Принципы построения поисковых и беспоисковых самонастраивающихся систем. Параметры работы релейных автоколебательных систем и адаптивных систем с переменной структурой.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 07.05.2013
