Файл: Попков, В. И. Виброакустическая диагностика и снижение виброактивности судовых механизмов.pdf

даваемых к п-му участку через конструкции механизма сил реакции со стороны других участков контакта механизма с опорными и неопорнымн связями.

Уравнения (1.24)—(1.26) можно упростить, учитывая особенности характеристик опорных и неопорных связей, а также соотношения точечных и переходных податливостей конструкций механизма.

При независимых колебаниях виброизолирующих элементов вдоль осей х, у, z, £ и взаимосвязанных вдоль осей ср—у, я]:—х правая часть уравнения (1.26) запишется аналогично правой части уравнения

(1.15).

Если на уровни линейных составляющих вибрации влияют только линейные составляющие сил в районе крепления механизма к опорным и неопорным связям, в уравнениях (1.24), (1.25) и (1.26) индексы / = v = 1,2,3. При дополнительной несвязанности свойств виброизолирующих элементов вдоль осей х, у, z для линейных со­ ставляющих вибрации

т3

в участках соединения механизма с опорными и неопорными связями,

Под механизмом обычно устанавливают однотипные амортиза­ торы, т. е. 1ззй, х. х (со) = Z33*. х. х (со). Если при этом наблюдается при­

При отсутствии связи между однонаправленными колебаниями {например, вертикальными) участков контакта механизма с опорами, что возможно на высоких частотах,

Величину колебательных скоростей ql (аз) механизма рассчи­ тывают из уравнений (1.24)—(1.28) с использованием формулы (1.5).

31

Если Qlo (со) постоянна для всех п и i, то, как видно из формулы (1.5), на изменение вибрации при изменении Za ф (со) величина Qlo (со) не влияет.

Пример. Определим изменение горизонтальной вибрации механизма при его

= 10° — /■ 3-10°. Механизм установлен на четырех амортизаторах. Горизонтальные вибрации определяются только горизонтальными силами. Силы Q!{0 (со) для всех

участков контакта механизма с опорами равны. Входные сопротивления конструк­

Амплитуда вибрации уменьшилась примерно на 6 дБ.

Свободный член уравнения (1.4) равен скорости вибрации меха­ низма в свободном состоянии, когда сопротивление опорных и не­ опорных связей равно нулю, т. е.

на опорах с конечным сопротивлением.

32

Величину вибрации механизма можно выразить также через

усилие F'/co (со) воздействия работающего механизма на опоры с бес­ конечным сопротивлением

т 6

Для машины, установленной на однотипные амортизаторы, полностью изолирующие механизм от фундамента, при равенстве уровней однонаправленных линейных независимых колебаний ура­ внение (1.32) упрощается:

/е=1

Таким образом, механизм как источник вибрации можно оха­ рактеризовать не только величинами возмущений в районе рабочего

узла “Q (со) в сочетании с собственными точечными и переходными механическими сопротивлениями (или податливостями) "М",-о (со),

Mfib (со), Z?"o (со). В качестве характеризующих параметров до­ пустимо также использовать:

— приведенные силы Q"0 (со), действующие в районе опор, в со­ четании с собственными податливостями конструкций механизма

врайонах опор и неопорных связей Mflo (со);

—скорость вибрации опорных поверхностей механизма в сво­

—силы (со), действующие со стороны механизма на опорные

инеопорные связи с бесконечно большим механическим сопротивле­ нием, в сочетании с собственными сопротивлениями и податливо­

стями механизма Mfib (со).

Величины Q"o (со), q"0 (со) и (со) определяют по результатам испытаний механизма на опорах с известными механическими соп­ ротивлениями.

Информация об этих параметрах позволяет решать такие задачи, как определение виброизолирующей эффективности амортизирующих конструкций, расчет вибрации механизма при его перестановке на другие фундаменты или амортизаторы, подбор амортизации, обеспе­ чивающей минимальные уровни вибрации механизма.

Перечисленные задачи охватывают не всю проблему совместных колебаний механизма с опорными и неопорными связями, а только ту ее часть, когда силы в источнике и механические сопротивления механизма являются постоянными величинами.

Матрица сил в районе опор связана с матрицей сил в источнике следующей зависимостью:

'q0 = nQnM0= Q M 0;

Q0= m laM0HQ.

С учетом этого уравнение (1.13) в матричном виде принимает вид:

Матрицы сопротивлений и податливостей уравнения (1.35) упро­ щаются при полной виброизоляции механизма от фундамента, неза­ висимости колебаний амортизаторов вдоль осей х, у, г, | и линейных и поворотных колебаний, отсутствия связи между линейными соста­ вляющими вибрации механизма и колебаниями различных участков контакта механизма с опорными и неопорными связями.

При упомянутых допущениях матрицы сопротивлений и подат­ ливостей в уравнениях (1.34) и (1.35) аналогичны матрицам, приве­

В настоящее время надежно отработаны методы измерения сил, действующих со стороны механизмов на опор­ ные и неопорные связи нормально поверхности их контакта. Способы

от механизма.

Конструкция датчика сил представлена на рис. 9. Он со­ стоит из корпуса 1, крышки 2 и биморфного пьезокерамиче­ ского элемента 3. Величина статического усилия, действую­ щего на датчик в болтовом соединении, не превышает до­ пустимой для пьезокерамиче­

ских пластин нагрузки. Однако неравномерность распределения усилия на поверхности пластин, ввиду непараллельное™ крепежной гайки и лапы машины, приводит к разрушению керамики даже при небольших усилиях. С целью получения более равномерного распре­ деления статических сил по поверхности пьезопластин необходимо использовать шайбу 4, выполненную в виде сочленения двух колец с выпуклой и вогнутой сферическими поверхностями. Кроме того,'

34

вплотную между стенками датчика и пьезоэлементами необходимо укладывать, например, полихлорвиниловую пленку 5, которая пре­ пятствует выпаданию сегментов пьезопластин в случае, если они расколются.

Для измерения сил воздействия на опорные связи датчик силы можно установить в болтовом соединении между лапой машины и

верхней половины лапы механизма 1, болта 2, нижней половины полки фундамента 3, нижней половины лапы механизма 4, датчика

силы 5 и верхней половины полки фундамента 6\ qz — составляю­ щая вибрационного ускорения болтового соединения вдоль дей­ ствия силы.

При выводе этого и последующих уравнений исходим из того, что действующая со стороны механизма через рассматриваемое болтовое соединение сила Q” и сила реакции фундамента приложены

к среднему по высоте сечению лапы механизма и полки фундамента.

В таком случае в пределах болтового соединения сила Qz передается на фундамент двумя путями: первый — через ветвь «верхняя поло­ вина лапы», «болт» и «нижняя половина полки фундамента» и второй— через ветвь «нижняя половина лапы», «датчик» и «верхняя половина полки фундамента».