- •Мпс россий
- •Оглавление
- •Введение
- •1 Построение физико-математической модели механической системы
- •1.1 Построение эквивалентных расчетных схем машин и механизмов
- •1.1.1 Приведение масс, жесткостей и сил к эквивалентной расчётной
- •1.2 Упрощение эквивалентных расчетных схем
- •1.3 Примеры построение эквивалентного вала и упрощения эквивалентных расчетных схем
- •1.3.1 Определение значений масс и жесткостей кинематической схемы
- •1.3.2 Правила суммирования (присоединения) масс при упрощении эквивалентного вала
- •Процесс подъёма груза грузоподъёмным механизмом.
- •Процесс стопорения. Метод Рэлея может быть с успехом применен и для упрощения более сложных систем. Покажем это на примере эквивалентного вала, изображенного на рис. 1.7, а.
- •1.3.3 Физическая модель фмс привода рабочих органов машины пмг (путевой моторный гайковерт)
- •1.3.4 Установка "эквивалентный вал"
1.3.4 Установка "эквивалентный вал"
Для проведения комплекса исследований по разработанной методике оптимизации ФМС была создана лабораторная установка "эквивалентный вал" многофункциональная по своим возможностям и целям исследований.
Это модель испытываемого узла трения с присоединенной к ней инерционной системой. Последняя состоит из вала с установленными на нем инерционными массами, которые соединены между собой и испытываемым узлом упругими связями. Число и величина инерционных масс, а также величины жесткостей связей и их декременты колебаний варьируются и соответствуют модели n-массной приведенной схеме исследуемой ФМС.
На рис.1.12 представлена лабораторная установка "эквивалентный вал".
Рис.1.12 Установка «Эквивалентный вал»
Привод установки состоит из двигателя постоянного тока N = 1,6 КВт, n= 3000 об/мин и червячного редуктора . Данный привод позволяет осуществлять плавное изменение скорости относительного скольжения пары трения палец-диск в пределах от 0,15 м/с до 3,3 м/с.
Через клиноременную передачу вращение с привода передается на вал 3, который в двух опорах 2 с подшипниками качения установлен на массивном основании I. На валу 3 монтируется инерционная система и механизм нагружения с исследуемым узлом трения.
а) Инерционная система стенда
Инерционная система состоит из дисков 4, установленных относительно вала 3 на подшипниках, при этом каждый из дисков может быть жестко зафиксирован относительно вала. Динамический момент инерции диска с помощью сменных, инерционных масс 6 можно варьировать в пределах от до. Между собой инерционные массы соединены жесткостями связей, роль которых выполняют скобы 5. Варьирование жесткости связи между инерционными массами осуществляется как количеством устанавливаемых скоб, их толщиной в поперечном сечении, так и их углом поворота относительно оси крепления. При необходимости создания больших значений жесткостей связей, часть их может быть заменена тягами 7.
Таким образом, между инерционными массами можно создать любую требуемую жесткость связи, при этом изменение угла установки скобы позволяет проводить плавное изменение ее величины. На торцовой поверхности первого диска жестко крепится диск испытываемого узла трения 8.
Инерционная система в зависимости от количества масс расчетной модели исследуемой ФМС одним из своих дисков жестко крепится относительно вала 3. Для представленной на рис.1.11, в 6-ти массной модели ФМС путевой машины МПТ к валу закрепляется шестая инерционная масса.
Для полного исключения влияния инерционной системы на исследуемый узел трения достаточно все инерционные массы жестко закрепить относительно вала, приведя их вместе с валом к единой инерционной массе.
б) Механизм нагружения
Механизм нагружения установки предназначен для создания осевого усилия нормального к поверхности трения. При этом можно осуществлять как механическое нагружение, так и нагружение усилием электромагнитного сцепления.
Для создания электромагнитного нагружения на установке имеется электромагнит 9, который установлен на шлицах направляющей втулки 10, при этом втулка 10 относительно вала 3 установлена на подшипнике скольжения. К направляющей втулке 10 прикреплены два кронштейна 11, на которых установлены две опоры 12, перемещающиеся одновременно и по пазам направляющей 13 и по кронштейнам 11.
Подобная конструкция установки направляющей с электромагнитом за счет перемещения опор и, таким образом, изменения длины кронштейнов позволяет в широких пределах изменять жесткость установки электромагнита. На рабочей поверхности электромагнита жестко закреплены образцы 14. Для регистрации колебаний в нормальной и тангенциальной плоскостях установлены пьезодатчики 15.
При подаче напряжения на электромагнит он по шлицам направляющей втулки перемещается и притягивается к диску 8, что обеспечивает, в зависимости от величины напряжения, осевое усилие на исследуемой паре трения.
Для создания механического нагружения (рис.1.13) дополнительно на опоре 2 устанавливаются две штанги 16, на которых крепится привод 17, шток которого перемещает скользящую втулку 18, осевое усилие с которой передается через тяги 19 на электромагнит с образцами 14.
Параллельно силовой цепи привода 17 установлен динамометр 20 для регистрации осевого усилия. Регистрация силы трения производится тензодатчиками.
При подборе аппаратуры и режимов ее эксплуатации становилась задача обеспечить по всему тракту прохождение аналогового сигнала с полосой пропускания частот 30...10000 Гц. Вибросигнал, возбуждаемый исследуемым фрикционным взаимодействием, регистрируется датчиком, который работает в следующем частотном диапазоне: нижняя частота определяется входными параметрами виброизмерительного устройства, а верхняя составляет 10000 Гц.
Рис. 1.13 Механизм нагружения установки «Эквивалентный вал»
Выводы
Наиболее эффективным методом идентификации ФМС является идентификация по данным модельного эксперимента, при этом построенная таким образом модель ФМС в целом без существенных изменений может быть использована для решения имитационной задачи на ЭВМ.
При построении физической модели ФМС критерием ограничения числа сосредоточенных масс эквивалентной схемы является факт превышения частоты колебаний высшей гармоники эквивалентной механической системы эффективной ширины плотности спектра сил фрикционного взаимодействия.
Механическая система лабораторной установки должна моделировать основные динамические параметры исследуемой машины (совпадение амплитудно-фазо-частотных характеристик), обеспечивать адекватность процессов, протекающих на фрикционных контактах в модельных и натурных условиях.
Применение методов идентификации ФМС на базе спектральных характеристик позволяет получить параметры, характеризующие физические свойства системы (собственные частоты, демпфирование, угловые коэффициенты, фазовые соотношения и др.), а также триботехничес- кие параметры контакта (вид изнашивания, равновесную шероховатость, текущее значение жесткости контакта).