Порядок выполнения работы. Определение критической частоты

Определение критической частоты

Вращения вала

Разработал: к.т.н. доцент. Скакун В.В.

к.т.н. Пузанова О.В.

Рецензент: д.т.н. Даньков А.М.

Утверждено

на заседании кафедры ОПМ

26.10.2011 протокол №4

Цель работы:

Экспериментальное определение критической частоты вращения вала и изучение влияния массы диска, жесткости вала и дисбаланса на его критическую частоту.

Установка для испытания

Общий вид установки показан на рисунке 1

Рисунок 1 – Общий вид установки

Установка состоит из станины, правой 13 и левой 12 опор электродвигателя 11 и пульта управления. На пульте смонтированы кнопки пуск-стоп 9, пакетный выключатель 3, микроамперметр 5, рукоятка 6 для изменения частоты вращения вала.

Дополнительная нагрузка на вал создается двумя кольцами 16 массой 0,35 кг каждый. Для создания дисбаланса к одному из колец крепится винт 17.

Изменение длины вала осуществляется с помощью подвижной правой опоры 13, в которой находится разжимная цанга.

Вся установка закрыта двумя кожухами: подвижным 8 и неподвижным 7. Перед пуском двигателя установку необходимо закрыть подвижным кожухом 8, в противном случае установка не включится.

Общие сведения

Рассмотрим колебания вала для простейшего случая, когда на валу, вращающемся с угловой скоростью , закреплен диск массой с эксцентриситетом (рисунок 2). Такой вал совершает гармонические колебания.

Рисунок 2 – Схема для изучения колебаний

Рисунок 3 – Кинематическая схема установки

Кроме веса и вертикальной реакции упругой балки, пропорциональной стреле прогиба , на вал действует центробежная сила вращающегося груза

, (1)

где – эксцентриситет (см. рисунок 2).

Вертикальная составляющая центробежной силы играет роль возмущающей силы, вызывающей вынужденные вертикальные колебания вала. Колебания от силы описываются уравнением колебания системы с одной степенью свободы:

, (2)

где – амплитуда вынужденных колебаний массы;

– амплитуда возмущающей силы;

– круговая частота вынужденных колебаний системы;

– круговая частота свободных (собственных) колебаний системы.

Из уравнения (2) видно, что при наступает явление резонанса.

Частота собственных колебаний изгиба:

, (3)

где – ,податливость вала или прогиб от единичной силы;

– статический прогиб вала от действия силы тяжести диска;

– ускорение свободного падения.

При совпадении частоты собственных колебаний с частотой вынужденных колебаний системы :

. (4)

Угловую скорость или частоту вращения, при которой наступает резонанс, называют критической, поэтому:

или . (5)

За предел вибрационной устойчивости обычно принимают для жестких валов , для гибких валов .

Техника безопасности

3.1 Экспериментальные исследования производить после изучения теоретических вопросов.

3.2 Включение установки производит преподаватель, экспериментальные исследования студенты проводят в присутствии преподавателя. Перед включением убедиться в исправности заземляющих элементов, качества изоляции и ограждений вращающихся деталей. Предупредить рядом работающих о том, что на стенд подается напряжение. Все работы выполнять не касаясь токоведущих частей электрических устройств.

3.3 Перед каждым включением установки выставлять рукоятку 6 для изменения частоты вращения вала на минимальные обороты (влево до упора).

3.4 Изменение частоты вращения вала рукояткой 6 производить плавно без рывков.

3.5 Не задерживать работу установки в резонансных режимах.

3.6 Изменение массы и расстояния между опорами производить при выключении пакетного выключателя 3.

Порядок выполнения работы

В лабораторной работе необходимо установить: влияние массы диска на критическую частоту вращения вала; влияние изменения жесткости вала на его критическую частоту; влияние дисбаланса на критическую частоту вращения вала. Объем выполняемой работы в каждом конкретном случае определяется преподавателем.

Поиск по сайту: