Введение к работе
Актуальность работы. Ввиду увеличения скоростей современных машин становятся все более важными вопросы исследования возникающих в них колебаний. Проблемы теории колебаний, связанные с балансировкой роторов, колебаниями турбинных лопаток, выбором оптимальной частоты вращения валов и т.п. имеют большое практическое значение. Ввиду сложности мнюгпх колебательных систем первоначально получили широкое распространение методы их исследования, опирающиеся на построение механических моделей, приближенно описывающих колебания упругого тела. Например, во многих работах, посвященных динамике роторов, действие вала па диски ротора заменяется действием на них упругой системы, податливость которой соответствует статической податливости вала. Это позволяет упростить уравнения, описывающие движение роторов, и исследовать общие качественные закономерности их динамики однако для практического использования полученных рез\міьтатов необходимо решение задач в более полной постановке с учетом "сил инер-ции вала.
При более точном подходе модель подбирается таким образом, чтобы ее модальные параметры (собственные частоты, собственные формы колебаний, коэффициенты демпфирования) наиболее точно соответствовали модальным параметрам исследуемого тела, которые определяются экспериментально или теоретически. Использование способов, которые позволяют обоснованно, без значительного снижения точности решения, упростить уравнения колебаний сложных механических систем, позволило бы разработать эффективные методы устранения вибраций деталей маШИн. Эти методы могут быть направлены как на уменьшение предварительной пеуравновешенности (балансировки) деталей так и на виброга-шение в процессе работы механизма. В последнем случае наибольший интерес представляет использование таких простых устройств как дина-мические гасители, рассеивающие энергию колебаний за счет ударного взаимодействия.
В настоящей работе используется приближенный метод исследова
ния колебаний твердого тела, взаимодействующего с упругой системой.
На основе этого метода получены уравнения динамики нестационарно
вращающегося гибкого ротора, которые, оставаясь достаточно простыми,
в тоже время могут быть нспользованы для расчета его динамических ха
рактеристик и определения параметров динамического гасителя колеба
ний ударного типа. Также исследованы применение ударного гасителя для
уменьшения колебаний руки промышленного робота и влияние неравно
мерности вращения ротора газотурбинного .питателя па колебания его ра-
бочих лопаток. '
Целью работы является разработка способов исследования динамики вращающихся деталей газотурбинных устройств и промышленных роботов, а также методов снижения их колебаний.
Автор защищает:
-
Методику определения оптимальных параметров ударного виброгасителя, предназначенного для гашения колебаний руки промышленного робота после ее поворота и опускания колонны.
-
Методику исследования влияния неравномерности вращения ротора газотурбинного двигателя (ГТД) на колебания рабочих лопаток.
-
Уравнения динамики гибкого неуравновешенного ротора, приближенно учитывающие инертность вала.
-
Способ определения вектора дисбаланса детали типа «диск».
-
Методику определения оптимальных параметров гасителя колебаний ударного действия для гибкого ротора.
Научная новизна:
-
Предложепы математические модели и разработаны алгоритмы исследования нестационарного вращения гибкого вала с учетом гироскопических момeнтoв диска н связи с неидеальным двигателем.
-
Предложена математическая модель и разработаны алгоритмы исследования нестационарного вращения жесткого диска с закрепленными на нем гибкими лопатками.
-
Предложена математическая модель и разработаны алгоритмы исследования руки промышленного манипулятора.
-
Исследовано внецентренное соударение двух тел, совершающих плоское движение.
Практическая ценность работы:
-
Разработана конструкция и методика определения параметров гасителя колебаний ударного типа для гибкого ротора.
-
Разработана методика определения дисбаланса детали типа «диск».
-
Разработана методика определения параметров гасителя колебаний ударного типa для руки промышленного робота.
Апробация работы:
Основные результаты работы докладывались и обсуждались па семинарах кафедры теоретической механики и сопротивления материалов Рыбинской государственной авиационной технологической академии, кафедры теоретической и прикладной механики Санкт-Петербургского государственного университета, на шестой Всесоюзной конференции по управлению в механических системах (Львов, 1988), на пятнадцатой Всесоюзной конференции по вопросам рассеяния энергии при колебаниях механических систем (Киев, 1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения и содержит 133 страницы, 26 рисунков, 4 таблицы , список литературы из 113 наименований.