- •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
Четвертая часть
Основная литература
Бате, К. Численные методы анализа и метод конечных элементов/ К. Бате, Е. Вильсон; пер. с англ. – М.: Стройиздат, 1982. – 447с.
Устинов, Ю.Ф. Метод конечных элементов в задачах виброакустики тяговых машин/ Ю.Ф. Устинов// Новое в безопасности жизнедеятельности и экологии/ сб. докл. Всероссийской научно-практич. конф. с международным участием. – СПб, 1996. – с. 232-235.
Устинов, Ю.Ф. Системный анализ и метод конечнх элементов в задачах прогнозирования и расчета виброакустических параметров землеройно-транспортных машин/ Ю.Ф. Устинов, А.А.Петранин, Е.Н. Петреня// Журн. Изд. вузов. Строительство, – 1997. – №3. – с. 95 – 100.
Устинов, Ю.Ф. Концептуальные принципы создания виброшумобезопасных машин строительного комплекса/ Ю.Ф. Устинов// Журн. Промышленное и гражданское строительство. – 2010. - №9. – с.23 – 27.
Дополнительная литература
Устинов, Ю.Ф. Снижение виброакустической активности землеройно-транспортных машин/Ю.Ф. Устинов// Журн. Изд. вузов. Строительство, 1994. – №12. – С.117 – 121.
Нельсон, Н.П. Шум на транспорте/ пер. с англ. К.Г.Броништейна. под ред. В.Е. Тольского, Г.В. Бутанова, Б.Н. Мельникова. – М.: Транспорт, 1995. – 368с.
«Звук» Расчет виброакустических характеристик сложных механических систем. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №3612. Госуд. координац. центр информац. технологий. Авторы: Устинов Ю.Ф., Петреня Е.Н., Петранин А.А. 18.06.2004.
Прогнозирование шума самоходных технологических машин. Свидетельство об отраслевой регистрации разработки №4151. Госуд. координац. центр информац. технологий. Авторы: Устинов Ю.Ф., Петреня Е.Н., Петранин А.А. и др. 07.10.2005.
Приложения
Приложение 1
Определение частот основных возмущающих сил некоторых агрегатов и механизмов
в строительных и дорожных машин
Причина вибрации |
Формула |
Обозначения |
1. Двигатели внутреннего сгорания
Неуравновешенность вращающихся деталей, сил инерции первого порядка и их моментов
Процесс сгорания топлива
Неуравновешенность:
вращающихся деталей второго порядка
деталей распределительного вала
Перекладка зазоров цилиндропоршневой группы
Трение в коренных подшипниках вала
Удары клапанов
Неуравновешенность :
вращающихся деталей водяного насоса и погрешности, допущенные при их изготовлении и сборке
деталей масляного насоса
|
fд1 =
fд2 =
fд3 =
fд4 =
fд5 =k
fд6 =k
fд7 =k
fд8 =
fд9 =
|
k = 1, 2 – номер гармоники; nд – частота вращения коленчатого вала двигателя
с – скорость звука в газе при сгорании; D – диаметр цилиндра (камеры сгорания) двигателя
b - число перекладок зазора, определяемое по диаграмме нормальных сил; z – число цилиндров двигателя
число трущихся пар
- число разновременно работающих клапанов одного цилиндра; m - коэффициент тактности
- передаточное число привода водяного насоса
- передаточное число привода масляного насоса
|
Продолжение прил. 1
Причина вибрации
|
Формула
|
Обозначения
|
Отклонения в форме деталей водяного (масляного) насоса
Неравномерность потока жидкости: в водяном насосе
в масляном насосе
2. Электродвигатель
Неуравновешенность вращающихся деталей электродвигателя
Двойная жёсткость ротора электродвигателя на изгиб
Отклонения в форме деталей: подшипников качения электродвигателя
Радиальные зазоры в подшипниках электродвигателя
Волнистость тяговых дорожек подшипников качения электродвигателя
Перемагничивание активного железа электродвигателя.
Пульсация магнитного потока в воздушном зазоре:
электродвигателя постоянного тока
асинхронных электродвигателей
Неравномерность потока воздуха в вентиляторе (турбине) электродвигателя |
fд11 = 2 fд8
fд13 =
fд14 =
fн2 =
fн4 = 2 fн2
fн12 =
fн14 =
fн16 = i fн15
fн18 = 2f0
fн19 =
fн20 = f0 [ (2 или 0) + ]
fн21 =
|
– число лопаток (зубцов, винтов) рабочего колеса насоса (воздуходувки)
i – передаточное число редуктора
f0 – частота тока сети
k = 1, 2 – номер гармоники; zя – число зубцов якоря (ротора двигателя) p – число пар плюсов; s - скольжение
- число лопаток вентилятора (турбины), об/мин
|
Причина вибрации
|
Формула
|
Обозначения
|
3. Генератор
Неуравновешенность вращающихся деталей генератора, а также погрешности, допущенные при их изготовлении
Погрешности формы деталей генератора
Перемагничивание активного железа генератора
Пульсация магнитного потока в воздушном зазоре генератора.
4. Планетарные передачи
Неуравновешенность:
вращающихся деталей и первой ступени редуктора, а также погрешности, допущенные при их изготовлении и сборке
вращающихся деталей и второй ступени редуктора, а также погрешности, допущенные при их изготовлении и сборке
вращающихся деталей выходного вала редуктора и соединительной муфты, а также погрешности, допущенные при их изготовлении и сборке
сателлитов первой ступени, а также погрешности, допущенные при их изготовлении
сателлитов второй ступени
|
fг2 =
fг4 = 2 fг2
fг5 = 2 f0
fг6 =
fp1 =
fp2 =
fp3 =
fp4 =
nc1 =
fp5 =
|
nг – частота вращения генератора, об/мин
f0 - частота тока генератора, Гц
zя – число рубцов якоря (ротора); ki = 1,2 – номер гармоники
i – передаточное число редуктора; nв – частота вращения выходного вала редуктора, об/мин
i2 – передаточное число второй ступени редуктора
nc1 – частота вращения сателлитов первой ступени, об/мин zэ1 (zк1) и zс1 - число зубьев эпицикла и сателлитов первой ступени
nc2 – частота вращения сателлитов второй ступени, об/мин |
Продолжение прил. 1
Продолжение прил. 1
Причина вибрации
|
Формула
|
Обозначения
|
Погрешности: формы деталей первой ступени редуктора формы деталей первой ступени редуктора эпицикла, выходного вала и соединительной муфты
Кинематические погрешности пересопряжения
зубьев зубчатых колёс первой ступени планетарного редуктора
зубьев зубчатых колёс второй ступени редуктора
зубьев шестерни и сателлитов первой ступени редуктора
зубьев сателлитов и эпицикла первой ступени редуктора
зубьев шестерни и сателлитов второй ступени редуктора
сателлитов и эпицикла второй ступени редуктора
Вторая гармоника от кинематических погрешностей в зацеплении
шестерни первой ступени редуктора
зубчатых колёс второй ступени редуктора Фазовые отклонения в зацеплении сателлитов первой ступени редуктора второй ступени редуктора |
nc2 =
fp6 =2 fp1
fp7 =2 fp2
fp8 =2 fp2
fp9 =
fp11 =
fp12 =
fp13 =
fp14 =
fp15 =
fp16 = 2 fp9 или 2 fp10
fp17 =2 fp11
fp18 = fp19 = |
zэ2 (zк2) и zс2 - число зубьев эпицикла (колеса) и сателлитов второй ступени
z1 - число зубьев шестерни первой ступени
z2 - число зубьев шестерни второй ступени
kс1 – число сателлитов первой ступени
kс2 – число сателлитов второй ступени
|
Продолжение прил. 1
Причина вибрации
|
Формула
|
Обозначения
|
Циклическая ошибка: в зацеплении шестерни первой ступени планетарного редуктора
в зацеплении шестерни второй ступени редуктора
эпицикла первой ступени редуктора
колеса первой ступени редуктора
эпицикла или колеса второй ступени редуктора
сателлитов второй ступени редуктора;
сателлитов первой ступени редуктора
Вторая гармоника от циклической ошибки в зацеплении:
шестерни первой ступени редуктора
шестерни второй ступени редуктора
эпицикла или колеса первой ступени редуктора
эпицикла или колеса второй ступени редуктора. |
fp20 =
fp22 =
fp23 =
fp24 =
fp25=
fp26 =
fp27 =
fp28 = 2 fp20 или 2 fp21
fp29 = 2 fp22
fp30 = 2 fp23 или 2 fp24
fp31 = 2 fp25
|
zст1 – число зубьев делительного колеса станка, на котором нарезается шестерня
zст2 – число зубьев делительного колеса станка, на котором нарезается шестерня
zст3 – число зубьев делительного колеса станка, на котором нарезается эпицикл первой ступени
zст3 – число зубьев делительного колеса станка, на котором нарезается колесо первой ступени
zст4 – число зубьев делительного колеса станка, на котором нарезается эпицикл (колесо) второй ступени
zст5 – число зубьев делительного колеса станка для нарезки сателлитов второй ступени
zст6 – то же для нарезки сателлитов первой ступени
|
Продолжение прил. 1
Причина вибрации
|
Формула
|
Обозначения
|
Циклическая погрешность в окружном шаге:
шестерни первой ступени редуктора
эпицикла первой ступени редуктора
колеса первой ступени редуктора
шестерни второй ступени редуктора
эпицикла или колеса второй ступени редуктора
Неуравновешенность вращающихся деталей турбины гидротрансформатора
Неравномерность потока жидкости в проточной части турбины
5. Центробежные (осевые), винтовые и шестерённые насосы
Неуравновешенность вращающихся деталей и погрешности, допущенные при их изготовлении и сборке
Отклонения в форме деталей:
насоса и действие сил инерции, а также двойная жёсткость ротора на изгиб. |
fp32 =
fp33 =
fp34 =
fp35 =
fp36 = =
fт =
fp38 =
fн1 =
fн3 = 2 fн1k
|
k = 1, 2, 3 – целое число, обеспечивающее <
nт – частота вращения ротора турбины, об/мин
zл – число лопаток в рассматриваемой ступени
nн – частота вращения ротора насоса, об/мин
k – порядковый номер гармоники
|
Окончание прил. 1
Причина вибрации |
Формула |
Обозначения
|
Неравномерность потока жидкости: в первой ступени насоса
во второй ступени насоса
Неравномерность подачи винтовых насосов или от трения скольжения
Кинематические погрешности:
в сопряжении винтов винтовых насосов
пересопряжения зубьев шестерни редуктора
колеса редуктора
Отклонения в форме:
сепараторов подшипников качения насоса
Радиальные зазоры в подшипниках качения насоса
приводного электродвигателя
Волнистость тяговых дорожек подшипников качения насоса
Гранность (овальность) тел качения подшипников насосов
|
fн5 =
fн6 =
fн7 =
fн8 =
fн9 =
fн10 =
fн11 =
fн13 =
fн14 =
fн15 = fн11 ·(1± (+ по внешней дорожке, - по внутренней дорожке) fн17 = fн1 ( ± (+ по внешней дорожке, - по внутренней дорожке) |
zн1 - число лопаток (зубцов, винтов) рабочего колеса первой ступени насоса
zн2 - число лопаток (зубцов, винтов) рабочего колеса второй ступени насоса
zх - число заходов винта или число трущихся пар; k – число винтов
zх в - число рабочих ходов винтов
zш - число зубьев шестерни
zн - число зубьев колеса редуктора
zт – число тел качения
zв – число волн на дорожке; q – общий наибольший делитель между zт и zв; dт – диаметр тел качения; D0 – диаметр окружности, проходящей по геометрическим центрам тел качения
z2 – количество граней у тел качения |
Приложение 2
ТАБЛИЦЫ СООТНОШЕНИЯ УРОВНЕЙ ВИБРОСКОРОСТИ И ВИБРОУСКОРЕНИЯ