- •Робочий зошит
- •I.Мета роботи
- •2. Короткі теоретичні відомості
- •1.Колеса зубчасті. Модулі.
- •3. Обладнання, вимірювальний інструмент
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5. Контрольні запитання
- •1. Протокол лабораторної роботи №1
- •I.Мета роботи
- •2.Короткі теоретичні відомості
- •3.Обладнання, вимірювальний інструмент і апаратура
- •4.Послідовність виконання роботи
- •2. Протокол лабораторної роботи №2
- •I.Мета роботи
- •2.Короткі теоретичні відомості
- •3. Обладнання, вимірювальна апаратура та інструмент.
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5.Контрольні запитання
- •3. Протокол лабораторної роботи №3
- •1.Мета роботи
- •2.Короткі технічні дані
- •3. Прилади та обладнання
- •4. Послідовність виконання роботи
- •5.Контрольні запитання
- •4. Протокол лабораторної роботи №4
- •4.2.2. Роликопідшипники конічні /заповнюється на кожний підшипник окремо/
- •1.Мета роботи
- •2.Обладнання та пристрої
- •3.Опис лабораторної роботи
- •4.Розрахункові залежності
- •5.Порядок виконання роботи
- •6.Контрольні запитання
- •5. Протокол лабораторної роботи № 5
- •1.Мета роботи
- •2.Короткі теоретичні відомості
- •3. Обладнання та інструменти
- •4. Пристрій та принцип роботи установки
- •5. Послідовність виконання роботи.
- •6.Контрольні запитання
- •6. Протокол лабораторної роботи № 6
- •1.Мета роботи
- •2.Обладнання та пристрої
- •3.Опис установки для визначення коефіцієнта тертя в різьбі і на торці гайки.
- •4.Порядок виконання роботи
- •5.Розрахункові залежності
- •6.Порядок оформлення протоколу дослідів
- •7 .Протокол лабораторної роботи № 7
- •I.Мета роботи
- •2. Обладнаня, вимірювальний інструмент
- •4. Порядок виконання роботи
- •5. Основні розрахункові залежності
- •6. Порядок оформлення потокола досліду
- •8. Протокол лабораторної роботи № 8
- •2. Короткі теоретичні відомості та практичні
- •22. Опис установки для проведення лабораторних досліджень
- •5.Зміст звіту з лабораторної роботи
- •6. Контрольні запитання
- •9. Протокол лабораторної роботи № 9
1.Мета роботи
Досліджувати вплив жорсткості вала і маси концентрованого на ньому вантажу на величину критичної кутової швидкості обертання вала.
2.Короткі теоретичні відомості
Велику увагу при розрахунках на міцність деталей, що обертаються приділяється розгляду коливань цих деталей в процесі роботи,так як коливання приводять до значного зменшення терміну служби деталей, а іноді і до їх поломки.
Коливання можуть збуджуватися періодичними або раптово прикладеними навантаженнями. Розрізняють власні і вимушені коливання. Власні коливання здійснюються внаслідок початкового обурення під дією поновлюючої сили. Вимушені коливання здійснюються під дією збурювальної і поновлюючої сил. Прикладом поновлюючої сили може служити сила пружності пружини, сила тяжіння, сила пружності балки і т.п. Прикладом збурювальної сили може служити сила від вібраціі двигуна, вага деталі, яка обертається на валу.
Застосовано до валів розрізняють поперечні, крутні і крутильно - згинаючі коливання. Ми будемо розглядати тільки поперечні вимушені коливання вала, без врахування сил опору.
Обмежимо задачу розгляду випадку, коли збурювальна сила змінюється по гармонічному закону, поновлююча сила лінійно залежить від величини прогину вала, силами опору нехтуватимемо.
Одним з основних параметрів коливального процесу є його частота. Розрізняють частоту власних коливань системи /ω0/ і частоту вимушених коливань / ω /. При збігу власної частоти коливань системи з частотою збурювальної сили наступає найбільш небезпечне, з точки зору міцності, явище резонансу.
Розглянемо двохопорний вал з жорстко закріпленим по середині диском з масою m /Мал.1/.Нехай центр маси диска зміщений відносно осі обертання вала на величину ексцентриситету е. При обертанні на вал буде діяти відцентрова сила, під дією якої вал прогинається на величину fдин . Величина відцентрової сили Fвідц з врахуванням прогину fдин буде рівна
(1)
де ω – кутова швидкість обертання валу.
При сталій кутовій швидкості обертання ця сила буде зрівноважена, без урахування сил опору, силою жорсткості вала Fпруж,яка у відповідності з прийнятими нами припущеннями про лінійну залежність від величини прогину буде рівна
Fпруж.=сfдин (2 )
де – називають згинаючою жорсткістю вала.
В останній формулі - статичний прогин вала під дією ваги , а - приведена вага системи, яка складається із ваги диска і приведеної ваги вала.
,
де – вага диска, – приведена вага валу при симетричному розміщенні диска відносно опор / – вага вала /.
Із умови рівності сил Fвідц і Fпруж отримуємо
= сfдин,
звідки
( 3)
Із рівняння / 3 / видно, що зі збільшенням кутової швидкості обертання вала ω до деякого значення, fдин зросте і при
( 4 )
Із рівняння / 4 / отримуємо, що при цьому
( 5 )
Цю частоту коливань називають критичною і позначають ωкр.
Із теорії коливань відомо що, що власна частота коливань любої системи також визначається за формулою
( 6 )
Таким чином, якщо кутова швидкість обертання вала ω співпадає з частотою власних коливань ω0, наступає явище резонансу, і при цьому .
Формулу / 5 / можна перетворити, якщо замість і підставити їхні вирази через і .
; ,
де - прискорення вільного падіння.
Тоді
Величину статичного прогину для випадку, представленого на мал.1, можна визначити розрахунковим шляхом:
, ( 8 )
де Е – модуль пружності матеріалу вала.
J – момент інерції розрізу вала.
Величину можна також визначити експериментально.
При переході через резонанс і подальшому збільшенні частоти обертання вала зміниться напрямок динамічного прогину вала. Зробив перетворення рівняння / 3 /, отримаємо
( 9 )
Як випливає з рівняння / 9 /, при величина динамічного прогину наближується до величини ексцентриситету е і наступає динамічна рівновага.
На мал.2 показаний графік залежності fдин від частоти обертання вала, визначуваною формулами / 3 / і / 9 /. Для забезпечення надійної роботи машин рекомендується не розташовувати робочу частоту в межах 0.7…1.3 ωкр . Більшість валів працює в до резонансному режимі, причому для зменшення небезпеки резонансу підвищують їх жорсткість, отже, и власну частоту коливань. При більших частотах обертання, наприклад, в бистрохідних турбінах і центрифугах, застосовують вали, що працюють в за резонансному режимі. Для того, щоб якнайдалі відійти від області резонансу вали роблять підвищеної піддатливості. Перехід через критичну частоту обертання аби запобігти аварій відбувається при, можливо, більшій швидкості; застосовують спеціальні обмежувачі амплітуд коливань; швидко обертальні деталі ретельно балансують.