Введение к работе
Общая характеристика работы Актуальность темы
В современной технике, начиная от простейших гироскопических приборов и кончая газотурбинными двигателями самолетов, турбокомпрессорами, турбинами электростанций, основным элементом является ротор, вращающийся в опорах.
Наибольшую опасность объекту представляют критические режимы движения ротора, когда не исключается возможность касания и обкатывания ротора внутренней поверхности статора. Это может привести к аварийной ситуации, так как амплитуды колебаний в этот момент достигают максимальных значений.
Наряду с развитием больших, неприемлемых для практики амплитуд колебаний и связанных с этим напряжений в элементах "ротор- ста-тор-упругодемпфирующие опоры", переход в режим обкатывания может быть опасен тем, что происходит мгновенная потеря формы движения ротора, чаще всего прямой синхронной прецессии, и приобретения новой формы - режима обратной синхронной прецессии, что может сопровождаться явлением удара как в радиальной, так и в трансверсальной плоскости. Ротор, обкатывающий внутреннюю цилиндрическую поверхность, является моделью фрикционно-планетарного вибровозбудителя в устройстве для вибраций бетонных смесей, а также может представлять собой модель подшипника скольжения, когда прецессия является нормальной формой движения.
В отечественной и зарубежной литературе исследование динамики процесса качения тел вращения по поверхности цилиндра или плоскости представлено большим числом монографий и журнальных статей. В большинстве работ, посвященных исследованию динамики вибровозбудителей, отсутствует либо учет взаимодействия бегунка с рабочим органом в точке их контакта вследствие принятой априори плоскопараллельной формы движения бегунка, либо математическая модель сильно линеаризуется, что приводит к изохронности колебаний. Целью данной работы является повышение ресурса роторных машин, исследование динамики роторов в аварийных режимах, а также анализ движения подшипников скольжения и планетарных вибровозбудителей в устройствах для производства бетонных смесей; разработка уточненных методик их расчета на основе законов неголономной механики и исследование режимов их движения в широком диапазоне эксплуатационных
гараметров f^^sss,
БИБЛИОТЕКА С Петер
Научная новизна
1. Получены новые математические модели вибрационно- планетарных
вибровозбудителей оборудования для производства бетонных смесей,
роторов в аварийных режимах, подшипников скольжения и разработана
уточненная методика их расчета, основанная на законах неголономнои
механики, позволяющая учитывать пространственные эффекты движе
ния указанных объектов.
2. Получена формула, позволяющая оценить силы давления на цилиндр
с учетом пространственных эффектов движения и неголономности свя
зей, а также указаны возможные пути их уменьшения.
-
Для вертикального ротора в режиме обкатывания статора исследованы смешанные вынужденные автопараметрические колебания, вызванные его несбалансированностью. Для горизонтального расположения ротора обнаружен эффект параметрического резонанса, обусловленный его инерционной несбалансированностью.
-
Найдены области устойчивости стационарных движений вертикального ротора в режиме обкатывания внутренней поверхности статора и показано, что учет нелинейности в модели ротора позволяет описывать возникновение широкого спектра резонансов.
-
Установлено существование устойчивого предельного цикла при автоколебаниях вертикального ротора в режиме обкатывания цилиндра и обнаружен эффект шимми диска.
Достоверность полученных результатов подтверждается совпадением теоретических результатов, изложенных в диссертации, с экспериментальными исследованиями, проведенными на испытательных стендах ОАО "Самарский подшипниковый завод" и утвержденными "Актом о результатах испытаний и внедрении мероприятий по обеспечению устойчивости работы электрошпинделей".
Теоретическая и практическая ценность результатов исследования состоит в возможности исследования движения роторов в аварийных режимах. Результаты, полученные автором, позволяют указать наиболее рациональные режимы при обкатывании дисков и роторов на упруго-демпфирующих опорах внутренней поверхности вертикальных и горизонтальных цилиндров, при которых минимизируется давление на цилиндр и гарантируется устойчивость исследуемых форм движения, что позволит снизить уровень вибрации машин и оборудования.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры сопротивления материа-
лов и строительной механики Самарского государственного архитектурно- строительного университета и кафедр теоретической механики Самарского государственного аэрокосмического университета и Самарского государственного технического университета в 1994- 2004гг.
Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 11 работ [1-11].
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и содержит 137 страниц, 18 рисунков, 3 приложения с 12 графиками.