2261

______________________________

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

В.А. Палеев

ОСНОВЫ РАСЧЁТА ВИБРАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ

В СТРОИТЕЛЬНЫХ И ДОРОЖНЫХ МАШИНАХ

Учебное пособие

Допущено УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов вузов,

обучающихся по специальности «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» направления подготовки «Транспортные машины

и транспортно-технологические комплексы»

Омск

СибАДИ

2009

УДК 621.929.7:625.76.08 ББК 30.605.3:39.311-06-05

П 14

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. Н.С. Галдин (СибАДИ); д-р техн. наук, проф. А.Н. Кабаков (ОмГТУ); д-р техн. наук, проф. В.Н.Сорокин (ОмГТУ)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для студентов очной и заочной форм обучения специально-

стей 190603 и 190205.

Палеев В.А.

П 14 Основы расчёта вибрационной техники в строительных и дорожных машинах: учебное пособие. – Омск: СибАДИ. 2009. – 108 с.

ISBN 978-5-93204-428-5

Учебное пособие представляет собой краткий курс лекций и контрольные материалы для студентов очной и заочной форм обучения специальностей 190205 и 190603. Контрольные материалы включают варианты индивидуальных заданий для выполнения работ, задачи для практических занятий с примерами решения и тесты для самопроверки.

Табл. 7. Ил. 53. Библиогр.: 8 назв.

ISBN 978-5-93204-428-5

© ГОУ «СибАДИ», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее учебное пособие предназначено для студентов, получающих подготовку по специальности 170900 (190205.65) – «Подъём- но-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» направления подготовки 653200 (190200.65) – «Транспортные машины и транспортно-технологические комплексы», а также специализации 170919 – Подъёмно-транспортные и специальные машины для соору-

жения и ремонта нефте- и газопроводов, для очной, заочной и дистан-

ционной форм обучения.

В первой части учебного пособия изложены основы теории и расчёта вибрационной техники, даны конструктивные схемы основных типов вибрационных механизмов, применяемых в строительных и дорожных машинах.

Вторая часть посвящена примерам решения типовых задач, а также примерам выполнения контрольных работ для студентов заочной и дистанционной форм обучения.

Данное учебное пособие может быть использовано при изучении курсов «Теория колебаний и вибрационная техника», «Вибрационная техника», при выполнении контрольных работ, курсовых и дипломных проектов студентами механических специальностей автомобильнодорожных вузов.

Автор выражает глубокую благодарность профессору Н.С. Галдину, профессору А.И. Демиденко, ведущему доценту В.И. Лиошенко за ценные советы и замечания, высказанные при подготовке рукописи к изданию, а также сотрудникам и студентам СибАДИ, оказавшим содействие и помощь в издании данного учебного пособия.

- 3 -

Часть 1. ЛЕКЦИОННЫЙ КУРС

1.1. Классификация колебательных процессов. Механические колебания.

Виды вибрационной техники

1.1.1. Виды колебательных процессов

Различают следующие виды колебательных процессов:

Свободные колебания (собственные) – это колебания, которые совершаются при отсутствии внешних возмущающих воздействий, без поступления энергии от внешних источников.

Свободные колебания совершаются за счет энергии, которая сообщается системе, либо в виде начального перемещения упругих элементов, либо в виде начальной скорости характерных точек системы в некоторый начальный момент времени.

Вынужденные колебания – это колебания, которые совершаются при наличии внешних возмущающих воздействий, за счёт энергии этих возмущающих воздействий.

Параметрические колебания – это колебания, вызываемые из-

менением во времени параметров системы (например, изменение положения центра тяжести).

Автоколебания – это самовозбуждающиеся колебания, которые обычно возникают в системах усиления сигналов с положительной обратной связью между входными и выходными сигналами.

В качестве примера автоколебаний можно назвать “свист”, который возникает в усилителях звуковой частоты при появлении акустической обратной связи между динамиками (выходной сигнал) и микрофоном (входной сигнал).

- 4 -

В колебательных системах возможны также процессы смешанного характера, которые могут возникать в результате наложения одних колебаний на другие. Например, в результате наложения собственных и вынужденных колебаний системы.

1.1.2. Механические колебания

Колебательные перемещения физических тел или геометриче-

ских фигур называют механическими колебаниями или вибрацией.

Используя термин ”вибрация” мы всегда подразумеваем механические колебания.

В то же время к механическим колебаниям относятся не только колебания параметров движения (перемещение, скорость, ускорение), но и колебания иных механических величин (масса, сила, давление и т.д.). Поэтому термин “механические колебания” является более широким, чем термин “вибрация”.

Вибрацию можно рассматривать как разновидность механических колебаний.

1.1.3. Виды вибрационной техники

Различают следующие виды вибрационной техники:

а) машины, устройства, инструменты в которых преднамеренно возбуждается вибрация для выполнения полезных функций;

б) аппаратура и устройства для контроля и измерения вибрации; в) аппаратура и устройства для предотвращения, подавления,

гашения, изоляции вредной вибрации.

Необходимо отметить, что длительные воздействия вибрации на организм человека вызывает заболевание, называемое “виброболезнью’’.

Это заболевание поражает в первую очередь кости и суставы, вызывает сильные ночные боли, и приводит к полной утрате трудоспособности.

В строительстве применяют следующие основные виды вибрационной техники:

-вибросортировочные машины – для разделения строительных материалов (щебня, песка) на фракции по крупности зёрен;

-вибрационные площадки – для формования железобетонных изделий;

-5 -

-вибрационные машины для уплотнения грунта, дорожных оснований и покрытий (виброкатки, виброплиты, вибротрамбовки);

-вибропогружатели свай и вибромолоты;

-землеройные машины с ударно-вибрационными рабочими органами;

-вибровыгружатели сыпучих грузов из вагонов;

-вибробункеры, виброжолобы, виброконвейеры и т.д.

1.2.Параметры периодических колебаний.

Понятие о гармонических колебаниях

Среди колебательных процессов особый интерес представляют периодические колебания, когда движение полностью повторяется через определённые равные промежутки времени. Такой промежуток времени называется периодом колебаний.

Функция f (t) называется периодической, если существует постоянная величина T, называемая периодом, для которой имеет место равенство

где n – произвольное целое число. Период колебаний T измеряется в секундах.

Величина обратная периоду колебаний называется линейной частотой.

T

линейная частота измеряется в колебаниях в секунду 1c (Герц).

Среди множества периодических колебаний особое место зани-

мают синусоидальные или гармонические колебания:

0 начальная фаза колебаний; t текущее время.

Угловую частоту можно выразить через период колебаний:

- 6 -

T

В этом случае выражение (3) принимает вид:

Амплитуда колебаний A это абсолютная величина наибольшего отклонения от среднего положения при гармонических (синусоидальных) колебаниях.

В случае негармонических колебаний говорят о пиковом значении колеблющейся величины или о полуразмахе колебаний.

Размах колебаний – величина, равная удвоенной амплитуде, представляет собой расстояние между крайними противоположными положениями колеблющейся точки.

Для гармонических колебаний термины – амплитуда, пиковое значение, полуразмах колебаний являются синонимами.

Фаза колебания позволяет определить значение колеблющейся величины в любой, произвольный момент времени.

- 7 -

Величина 0 называется начальной фазой колебания и представляет собой фазу колебания в начальный момент времени (при

t0).

Втеории колебаний очень часто колеблющиеся величины представляют в виде радиус-векторов, вращающихся с угловой скоростью .

На рис. 1 изображён вектор А, который вращается с угловой скоростью , из начального положения, определяемого углом 0. Проекции этого вращающегося вектора на вертикальную и горизонтальную оси совершают гармонические колебания:

1.3. Кинематика синусоидальных колебаний. Графики перемещения, скорости, ускорения

Уравнение виброперемещения для гармонических колебаний можно записать в виде:

Дифференцируя это выражение по времени, получим выражение для виброскорости:

у/ А cos( t 0 ).

Пользуясь формулой приведения, известной из тригонометрии cos sin(900 ) можно записать:

- 8 -

Виброперемещение, виброскорость и виброускорение представ-

лены на рис. 2 в виде векторовA, A , A 2 , которые вращаются с

- 9 -