- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
- •«Наземные транспортно-технологические комплексы»
- •Введение
- •Характеристики сил в механизмах
- •1.1. Движущие силы
- •. Силы сопротивления
- •. Силы трения
- •. Силы упругости
- •. Импульсные и ударные силы
- •2. Уравнения движения механизмов
- •2.1. Число степеней свободы
- •2.2. Жесткость
- •2.3. Уравнения движения механической системы с одной степенью свободы.
- •2.4. Кинематика гармонического движения
- •2.5. Учет массы пружины
- •2.6. Вынужденные колебания
- •2.7. Резонанс
- •2.8. Кинематическое возбуждение
- •2.9. Инерционное возбуждение
- •2.10. Экспериментальное определение собственной частоты
- •2.11. Сложное (полигармоническое) возбуждение
- •2.12. Круговые колебания. Критическая частота вращения вала
- •2.13. Различные виды трения при колебаниях
- •3. Колебания системы с двумя степенями свободы
- •3.1. Собственные колебания
- •3.2. Вынужденные колебания
- •4. Вибрация и способы ее снижения
- •4.1. Общие сведения
- •4.2. Основные конструкционные особенности зтм.
- •4.3. Общая характеристика источников виброакустической энергии
- •4.4. Методы и средства снижения виброакустической энергии
- •5. Виброизоляция
- •5.1. Линейный виброизолятор
- •5.2. Виброизоляция при ударном воздействии
- •5.3. Виброизоляция при случайном воздействии
- •6. Динамическое гашение колебаний
- •6.1. Пружинный динамический гаситель
- •6.2. Динамический поглотитель колебаний
- •6.3. Динамический поглотитель колебаний крутильной системы
- •6.4. Ударные гасители колебаний
- •7. Уравновешивание механизмов и машин
- •7.1. Общие сведения об уравновешивании
- •7.2. Уравновешивание вращающегося тела
- •8. Вибропоглощение
- •8.1. Природа и характеристики потерь колебательной энергии в твердых телах
- •8.2. Расчет вибропоглощающих покрытий и конструкций
- •8.3. Конструкционные материалы с большими внутренними потерями
- •9. Характеристики вибрации, определяющие ее действие
- •9.1. Показатели интенсивности вибрации
- •9.2. Показатели спектрального состава вибрации
- •9.3. Допустимые значения уровней вибрации
- •Определение коэффициентов передачи при виброизоляции
- •9.5. Пассивная и активная виброизоляция сиденья самоходной машины
- •9.6. Виброизоляция автомобильных и тракторных двигателей
- •10. Теория и практика борьбы с шумом
- •10.1. Актуальность проблемы борьбы с шумом
- •10.2. Перспективы борьбы с шумом
- •10.3. Основные понятия и определения
- •10.4. Излучение и распространение звука
- •10.5. Распространение звука в помещении
- •10.6. Поглощение, отражение и прохождение звука
- •10.7. Интерференция звука
- •10.8. Дифракция звука
- •11.1. Характеристика шума
- •11.2. Спектральные и временные характеристики шума
- •11.3. Сложение шума двух и более источников
- •11.4. Перевод узд в уз
- •11.5. Вычитание уз (узд)
- •11.6. Расчет эквивалентного уз
- •11.7. Нормы шума на рабочих местах
- •11.8. Технические нормы шума машин
- •11.9. Нормирование ультразвука и инфразвука
- •12. Источники шума
- •12.1. Классификация
- •13. Механический шум
- •13.1. Зубчатые передачи
- •13.2. Подшипники
- •13.3. Роторы
- •13.4. Кулачковые механизмы
- •14. Аэродинамический шум
- •14.1. Шум струи
- •14.2. Шум вентиляторов
- •15. Гидродинамический шум
- •15.1. Источники шума
- •15.2. Шум гидронасосов
- •16. Электромагнитный шум
- •16.1. Электрические машины
- •16.2. Трансформаторы
- •17. Расчет звука в помещении от наружнего источника
- •17.1. Расчет структурного звука
- •17.2. Расчет эффективности звукоизолирующего капота
- •18. Характеристики шума в кабинах строительных
- •18.1. Характеристики внешнего шума
- •18.2. Снижение шума в кабинах. Методы и средства
- •18.3. Звукоизоляция и звукопоглощение
- •18.4. Виброизоляция и вибродемпфирование
- •18.5. Снижение внешнего шума
- •18.6. Глушители шума выпуска отработавших газов двигателей
- •Часть четвертая
- •19. Задачи и методы прогнозирования
- •19.1. Системный анализ
- •19.2. Математическая модель виброакустического процесса
- •19.3. Используемые конечные элементы
- •Формирование топологии и базы исходных данных
- •20.1. Топология и физико-геометрические характеристики элементов конструкции машины1
- •20.2. Аппроксимация конечными элементами колесного погрузчика
- •20.3. Сопоставление результатов численных исследований (мкэ)
- •20.4. Определение вклада воздушного и структурного шума
- •Виброакустические исследования дорожного
- •21.1. Топология дорожного снегоочистителя типа дэ-2101
- •Анализ результатов численных исследований мкэ виброакустического процесса на снегоочистителе
- •Первая часть:
- •Второй часть:
- •Третья часть:
- •Четвертая часть
- •Приложения
- •И их значений в м/с и м/с2 соответственно
- •Сведения об авторе
- •Механические колебания и виброакустическая защита транспортно-технологических строительных машин
13.3. Роторы
Неуравновешенность вращающегося ротора (дисбаланс) – основной источник механического шума машин. Дисбаланс характеризуется несовпадением главной оси инерции ротора с осью вращения. Перемещение оси вращения вала сопровождается соответствующим перемещением его центра тяжести, что, в свою очередь, приводит к возникновению инерционных сил, определяемых следующим образом:
, (13.3)
где m – масса ротора; е – эксцентриситет (смещение оси вращения относительно геометрической оси); ω – круговая частота.
Источниками дисбаланса ротора являются несимметричность конструкции, неправильный выбор допусков и посадок, погнутость валов и т.п.
Излучаемая через опорные связи акустическая мощность пропорциональна величине инерционных сил и возрастает с увеличением массы ротора, эксцентриситета и скорости вращения.
Шум, возникающий при вращении ротора, можно приблизительно оценить по формуле
, (13.4)
где L0 – начальные значения УЗД (60-80); n – число оборотов в минуту; m0 = 1, е0 = 1, n0 = 1 – пороговые значения, вводимые для обезразмеривания массы, эксцентриситета, скорости; остальные обозначения те же.
Характеристики пики в спектре шума наблюдаются на частоте
, (13.5)
где i = 1,2,3, … – натуральные числа.
Спектр излучения может иметь как низкочастотный (при малых скоростях вращения), так и высокочастотный характер.
Снижение шума вращающихся роторов обеспечивается устранением их неуравновешенности. Для этого проводится статическая и динамическая балансировка роторов на специальных балансировочных станках. Конечная цель балансировки – обеспечить требуемую точность. Точность определяется как произведение удельного дисбаланса (ест) на максимальную эксплуатационную круговую частоту вращения (ωmax). Класс точности балансировки зависит от выбранного критерия. В качестве примера в табл. 13.2 приведены классы точности балансировки, соответствующие этому критерию, для центробежных насосов.
Таблица 13.2
Класс точности балансировки центробежных насосов
Класс |
Значение ест ωmax |
|
наименьшее |
наибольшее |
|
2 |
0,4 |
1,0 |
3 |
1,0 |
2,5 |
4 |
2,5 |
6,3 |
5 |
6,3 |
16 |
Выбор класса точности балансировки зависит от требований по шуму и вибрации. Например, на стадии проектирования малошумных центробежных насосов рекомендуется выбирать 3-й класс.
13.4. Кулачковые механизмы
Возникновение шума в кулачковых механизмах связано с наличием переменных сил в зоне контакта пары кулачок – ролик, которые приводят к колебаниям деталей, излучающих шум. Возмущение воздействия в кулачковом механизме вызывается ударными и инерционными силами, силами трения, динамическими силами, вызванными неточностью изготовления профиля кулачка.
Интенсивность и характер спектра шума зависят от нагрузок и режима работы механизмов, профиля соприкасающихся деталей, их материала и технологии изготовления.
С целью снижения шума, излучаемого кулачковым механизмом, для изготовления роликов и кулачков применяются материалы, обладающие высокими демпфирующими свойствами; вводятся специальные операции, улучшающие качество поверхности; устанавливается оптимальный кинетический закон периодического движения кулачка и выбирается надежный профиль кулачка для уменьшения неравномерности движения и ударов.
Контрольные вопросы
Причины возникновения шума в зубчатых и цепных передачах.
Какими процессами обусловлен шум в подшипниках качения?
По какой формуле можно приближенно оценить шум, возникающий при вращении ротора?
Какие причины обусловливают возникновение шума в кулачковых механизмах?