Резонансные характеристики

Максимальные амплитуды в зоне резонанса устанавливаются не сразу, а нарастают постепенно, поэтому разгон машины, имеющей критическую частоту вращения, должен производиться быстро. Для машин с критической частотой вращения целесообразно также применять демпфирующие упругие муфты. В этом случае резонансные амплитуды резко снижаются. Кривые амплитуд демпфирующих муфт показаны на рис. 17.13 штриховыми линиями. Здесь кривая 2 соответствует муфте с большим, а кривая / — с меньшим демпфированием.

Если же коэффициенты ап и Ьп в резонансных членах не очень малы^то соответствующие резонансные амплитуды играют определяющую роль в характере действия силы /ч>/(0 на ос~ циллятор.

Как было показано в 1.6, собственные частоты колебаний металлоконструкций можно разделить на три диапазона. В низкочастотном диапазоне конструкции совершают колебания как абсолютно жесткие. При этом ускорения обратно пропорциональны массе, а при наличии амортизации резонансные амплитуды ускорения обратно пропорциональны коэффициенту поглощения материала амортизаторов. Для возбуждения колебаний в низкочастотном диапазоне требуются значительные силы, поэтому целесообразно применение электродинамических, механических и пневматических вибраторов [56].

Введение в систему дополнительных амортизирующих жесткостей как правило приводит к уплотнению спектра собственных частот, особенно в низкочастотной области. Силы, передаваемые такой системой на опорные связи при резонансных колебаниях, пропорциональны силам возбуждения и обратно пропорциональны потерям энергии в системе. Потери энергии в системе в свою очередь пропорциональны произведению эквивалентной массы на коэффициент потерь. Таким образом, резонансные амплитуды колебаний амортизированных систем определяются их демпфирующими свойствами в большей мере, чем жесткостными.

Как показали измерения (табл. 2-2), наиболее часто в резонанс входят ригели и продольные балки и реже — вертикальные стойки. Резонансные скорости элементов фундамента лежат обычно выше 1 800 об/мин. Максимальные резонансные амплитуды «е превышают 20 мк. Если резонирует система элементов, то двойные амплитуды могут доходить до 30 мк. Резонансные скорости при этом лежат обычно не выше 2 400 об/мин.

Следует сравнить резонансные амплитуды второй гармоники с амплитудами первой гармоники пульсаций скачка конденсации. Такое сравнение приведено на рис. 6.12. Датчики 1 и 4 показали увеличение Дрст' практически во всем диапазоне изменения еа= = 0,27-:-0,49. Датчик 2 зафиксировал ' увеличение ApOT' только в узком интервале значений еа = 0,27-^0,36, а датчик 3 показал снижение Apc/ по сравнению с амплитудой пульсаций первой гармоники.

Рассматривая вынужденные колебания легких неуравновешенных роторов, было получено [2], что резонансные амплитуды цапфы а и центра массы ротора у имеют конечную максимальную величину

На рис. 9.2 приведены резонансные кривые, соответствующие тем же гиб. Кривые относятся к тем точкам окружности тела,. для которых достигаются максимум и минимум резонансных амплитуд при проходе через резонансную зону. Кроме того, здесь приведена также резонансная кривая, принадлежащая точке, которая участвует в колебаниях лишь по первой форме (<р = 0). Вид резонансных кривых зависит от того, за какой из точек по окружности тела установлено наблюдение. Если 'наблюдается точка, соответствующая (максимальным резонансным амплитудам, то при умеренных расстройках г имеется один резонансный пик, хотя вид резонансной кривой может быть несколько искажен -по сравнению с номинальным случаем (<р = 0). Если наблюдение ведется за точкой, где резонансные амплитуды минимальны, то четко лро-

являются два резонансных пика, что является следствием расслоения собственных частот, которые располагаются между этими резонансными пиками. При больших расстройках два резонансных . пика могут четко проявиться для точек, -где наблюдается максимум амплитуд. Наоборот, при очень малых расстройках два резонансных пика сливаются в один даже в точках, где резонансные амплитуды были минимальны. Искажение резонансных кривых по сравнению с номинальной резонансной кривой требует особой осмотрительности при использовании результатов тензо-метриравания~ подобных систем для оценки их демпфирующих характеристик по параметрам резонансной -кривой.

следует из расчетов, максимальные резонансные амплитуды могут превышать номинальные лишь на ~20%, в то время как минимальные могут быть меньше номинальных вдвое.

демпфера, 2 — резиновая прослойка; /, // — соответственно резонансные кривые без демпфера и с демпфером; /// — рабочий диапазон оборотов. По принципу действия резиновые демпферы приближаются к динамическим, однако в них определенное влияние оказывает внутреннее трение в резиновом слое. Часть энергии поглощается внутренним трением и рассеивается затем в окружающую среду. При расчете демпфера резонансные амплитуды колеблющихся масс системы коленчатого вала находят из условия равенства работ действующих на вал возбуждающих моментов за один период колебаний, моментов сил сопротивления в собственно двигателе и сил сопротивления в демпфере.

вблизи резонанса, так как она сильно Понижает резонансные амплитуды. Следовательно, нелинейные муфты работают лучше линейных в областях, близких к резонансу. При работе нелинейной муфты в областях, удаленных от резонанса, можно в первом приближении считать ее линейной.

Рис. 5. Резонансные характеристики упругих муфт:

Резонансный метод. Более распространен способ оценки прочности склеивания с использованием влияния механического импеданса контролируемого изделия на резонансные характеристики нагруженного на него пьезо-преобразователя [27]. Этот способ используется в голландском приборе «Бондтестер» (табл. 31) и отечественном приборе УП-20Р (см. табл. 30).

Рис. 5. Резонансные характеристики упругих муфт:

венства числа запусков и остановки двигателя числу полетных циклов) с момента образования повреждения было несколько большим, с учетом расчета в запас на длине 0,6 мм, а также существования периода зарождения трещины (хотя и очень малого из-за надрыва материала). Помимо того, следует иметь в виду время, необходимое на развитие трещины на длине формирования нерегулярных усталостных линий 20-34 мм. Отсутствие четкой регулярности формирования усталостных линий на указанном этапе роста трещины обусловлено тем обстоятельством, что при существенном возрастании длины трещины и уменьшении оставшегося неразрушенным сечения лопатки ее резонансные характеристики меняются. Резонансная частота уменьшается. Поэтому при большой длине трещины лопатка может попадать в резонанс на разных режимах работы двигателя не по одной, а по нескольким частотам за один полет. Это подтверждается данными по разрушениям лопаток VII ступени КВД из-за забоин на других двигателях. В одном случае разрушение лопатки произошло в полете при работе двигателя на режиме, близком к 0,85 номинального, в другом — после выключения реверса, а в третьем — на исполнительном старте при взлете самолета после вывода двигателей на взлетный режим. Рассмотренная выше лопатка разрушилась, когда высота была 60-100 м в полете на взлетном режиме.

Одна из особенностей вибрации осевых насосов заключается в проявлении резонансных колебаний лбпастей, обусловливающих дискретные спектральные составляющие в области частот 500—1500 Гц. Резонансные характеристики лопасти рабочего колеса в воде представлены на рис. IV.4, где отчетливо выделяются собственные частоты, на которых возможно появление так называемого пения лопастей [108].

В области частот выше 100—200 Гц машины перестают колебаться как целое. На средних и высоких частотах их корпуса и отдельные узлы представляют собой системы с распределенными параметрами и поэтому резонансные характеристики элементов корпусов машин в значительной степени определяют величину передачи сил и вибраций от рабочих узлов до опорных и неопорных связей, а также величину излучаемой колебательной мощности.

Глава X. Резонансные характеристики машин и вибропроводимость

Фиг. 2. Резонансные характеристики упругих и упруго-демпфирующих муфт; а — дорезонансная зона; б —• резонансная зона; в — зарезонансная зона; /—для упругой муфты; 2—для упруго-демпфирующей муфты.

гиромотора, из которых следует, что зависимости остаются сравнительно плоскими лишь до 3500 об/мин. При 5000 об/мин явно выражен резонанс, захватывающий широкую полосу скорости вращения, сопровождающийся резкими изменениями амплитуд и фаз сигналов. Балансировать в этой зоне невозможно, так как коэффициент влияния системы стремится к единице. Сигналы в зарезонансной зоне представляют совершенно иные «неуравновешенности» по плоскостям, чем в дорезонансной^т. е. такое изделие необходимо уравновешивать лишь при рабочей скорости вращения (10-М2) -103 об/мин. Заметим, что резонансные характеристики объектов изменяются в зависимости от направления вращения. Было также обнаружено, что амплитудно-и фазочастотные характеристики зависят от углового положения корпуса (т. е. наружных колец подшипников) относительно измерительной плоскости.

Если толщина ОК существенно меньше, чем толщина используемого пье-зоприемника, то ОК и пространственные вариации его свойств мало повлияют на резонансные характеристики пьезоприем-ника. Но пространственные вариации свойств объекта будут влиять на зависимость амплитуды вынужденных колебаний системы образец - пьезоприемник также на некотором расстоянии от места теплового воздействия.

Целесообразность использования именно действующей подвижности при оценке резонансных свойств конструкций, возбуждаемых несколькими силами, можно увидеть из сравнения частотных характеристик подвижностей блочного агрегата в различных точках (рис. 17, а) и характеристики Рд (рнс. 17, б). Резонансные характеристики в различных точках механизма различаются между собой. Поэтому сложно определить, применительно к каким участкам и собственным частотам следует разрабатывать рекомендации по обеспечению снижения виброактивности всего агрегата. Частотная характеристика действующей подвижности (рис. 17, б) свидетельствует о наличии трех основных зон повышенной вибропроводимости данных конструкций: 60 — 80, 120 и 350 Гц. Сравнивая частотную характеристику действующей подвижности со спектром вибраций, можно установить, какие собственные частоты совпадают с частотами действующих сил.