Расчеты валов на колебания
В колебаниях, наблюдаемых в машинах, обычно участвует значительная часть системы, в частности основная кинематическая цепь машины, основные несущие детали.
Основное практическое значение для валов имеют расчеты частот собственных колебаний для предотвращения резонанса колебаний, т. е. нарастания амплитуд колебаний при совпадении или кратности частоты возмущающих сил и собственной частоты колебаний. В валах наблюдаются: поперечные или изгибные колебания, угловые или крутильные колебания, а также изгибно-крутильные колебания.
Наибольшее распространение имеют расчеты основных частот колебаний, так как эти колебания обычно являются наиболее опасными.
Основная частота собственных колебаний валов и осей может быть определена по формуле
где Wi - вес насаженных на вал деталей и отдельных участков вала; yi - прогибы вала от всей нагрузки (с учетом упругих перемещений в опорах) в сечениях действия Wi; g - ускорение силы тяжести.
Как известно из теории колебаний, после перехода через критические частоты вращения наступает динамическое центрирование вала. Большинство валов работает в дорезонансной зоне, причем для уменьшения опасности резонанса повышают их жесткость и, следовательно, собственные частоты колебаний. при больших частотах вращения, например в быстроходных турбинах и центрифугах, применяют валы, работающие в зарезанансной зоне. для того чтобы отойти от области резонанса, валы делают повышенной податливости. Проход через критические частоты вращения во избежание аварий осуществляют с возможно большей скоростью; применяют специальные ограничители амплитуд колебаний; быстровращающиеся детали тщательно балансируют.