Исследование виброзащитных систем при помощи функций распределения средств виброакустической защиты

ДІАГНОСТИКА В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (38). Частина 2

108

Размещено на http://www.allbest.ru//

Национальный университет кораблестроения имени адмирала Макарова

Исследование виброзащитных систем при помощи функций распределения средств виброакустической защиты

Кореневский Д.Л.

Введение

Существует достаточное число математических инструментов расчета колебаний демпфированных конструкций в области низких и средних частот. Однако подобные инструменты могут служить либо для получения неких обобщенных требований к проектируемой системе виброзащиты, либо для анализа вибрационного состояния уже спроектированной системы. Поэтому создание универсальных подходов синтеза систем вибрационной защиты является актуальной и в полной мере не решенной задачей.

В работе [1] предлагалось адаптировать существующие методы расчета колебаний оборудования на виброизоляции к традиционным алгоритмам оптимизации за счет изменения представления систем вибрационной защиты. Это позволило учитывать все требования к виброзащитным системам и обеспечивать возможность проведения их синтеза при любом количестве входных данных. Основная идея заключается в том, что любые однотипные виброзащитные средства можно представлять в виде упругих элементов с распределенными параметрами. Для каждого из эквивалентных упругих элементов вводится специальная функция распределения. В таком случае осуществляется переход от перебора параметров и точек установки виброзащитных средств к подбору коэффициентов функций распределения. Функции распределения представляют некую альтернативу коэффициентам эффективного сопротивления [2] и позволяют оперировать такими глобальными терминами, как суммарные коэффициенты жесткости виброизолирующих креплений, суммарные массы виброгасителей, коэффициенты неравномерности распределения и точки максимальной концентрации виброзащитных средств. Естественно, что в таком случае число варьируемых параметров при решении задач оптимизации сведено к минимуму.

Цель работы. Демонстрация влияния параметров функции распределения на частотные характеристики виброзащитных систем.

Материал и результаты исследований

Рассмотрим однокаскадную систему виброизоляции. Инерционные характеристики объекта защиты, а также присоединительные размеры и параметры групп виброизоляторов представлены в табл. 1 и на рис. 1. Как следует из [1] вид функции зависит от двух параметров - и . Общепринятым правилом проектирования виброзащитных систем является совмещение вертикальной оси жесткости виброизолирующего крепления и центра масс объекта защиты.

В терминах функций распределения это условие представляет собой зависимость вида:

,

где - координата центра масс объекта, .

В таком случае и являются связанными величинами и достичь изменения собственных частот однокаскадной системы можно лишь вариацией одного из параметров. Пусть величина изменяется в пределах от 0.01 до 1. Примем коэффициент равным 0.2 и построим функции распределения для крайних значений (рис. 2). Как видно из рис. 2, условие совмещения центров жесткости и массы требует смещения максимального значения функции распределения в левую сторону с увеличением .

На рис. 3 представлены графики изменения собственных частот системы в зависимости от . Полученные результаты свидетельствуют, что каждому спектру действующих сил соответствует своя наиболее оптимальная функция распределения и вопрос проектирования виброзащитных систем не может сводиться только лишь к совмещению осей жесткости и центров масс.

Рассмотрим двухкаскадную систему виброизоляции (рис. 4). Инерционные характеристики промежуточной рамы: М0 = 40, = 1.6, = 3.8, = 7.6. Будем считать, что вертикальные оси жесткости внутреннего и внешнего каскадов совмещены с центром масс. Тогда двухкаскадная система характеризуется двумя параметрами функции распределения - (внешний каскад) и (внутренний каскад). Графики изменения собственных частот системы приведены на рис.5. Более подробно поясним полученные графики.

ДІАГНОСТИКА В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (38). Частина 2

108

Размещено на http://www.allbest.ru//

ДІАГНОСТИКА В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (38). Частина 2

108

Размещено на http://www.allbest.ru//

Поскольку собственные частоты системы представляет собой функции двух переменных, то их графическим отображением является набор поверхностей. Для удобства восприятия для каждой частоты построены кривые для граничных значений параметра внутреннего каскада . Приведенные графики можно рассматривать как проекции поверхностей на плоскость .

Не трудно видеть, что изменение точек креплений внутреннего и внешнего каскадов проявляется в широком диапазоне частот для всех координат смещений объекта.

Рисунок 5 - Графики изменения собственных частот двухкаскадной системы виброизоляции

Проанализируем дополнительную установку динамических виброгасителей (ДГК) на промежуточную платформу. Суммарная масса виброгасителей составляет 6 кг (по 3 кг с каждой стороны промежуточной рамы). Частота настройки ДГК 30 Гц. Будем считать, что средние статические плечи левой и правой групп виброгасителей совпадают с координатой Х центра масс объекта. На рис. 6 приведены амплитудно-частотные характеристики для нескольких смещений объекта защиты в диапазоне частот от 15 до 45 Гц.

ДІАГНОСТИКА В ЕЛЕКТРОМЕХАНІЧНИХ І ЕНЕРГЕТИЧНИХ СИСТЕМАХ

Размещено на http://www.allbest.ru//

Вісник КДПУ. Випуск 3/2006 (38). Частина 2

108

Размещено на http://www.allbest.ru//

Как видно из полученных результатов, установка виброгасителей в периферийных точках с одной стороны улучшает виброизолирующие свойства системы вдоль оси OZ, а с другой - приводит к появлению на частоте настройки ДГК негативных резонансных колебаний вокруг оси Y и вдоль оси X. Естественно, что в общем случае, когда на и не наложены связи, перебором значений , можно свести к минимуму негативное действие динамических масс.

Выводы

Полученные результаты свидетельствуют, что каждому варианту действующих сил (набору частот возбудителей) соответствуют свои наиболее рациональные параметры функций распределения средств защиты от вибраций. Таким образом, решение задачи оптимизации пространственных виброзащитных систем сводится к подбору параметров функций распределения. При помощи алгоритмов перехода от функций распределения к точкам крепления могут быть спроектированы различные варианты виброзащитных систем с равнозначными показателями эффективности.

виброакустический частотный алгоритм

Литература

1. Кореневский Д.Л. Метод проектирования оптимальных виброзащитных систем // Збірник наукових праць Національного університету кораблебудування. - Миколаїв: НУК, 2005.-№2(401). - С. 80-86.

2. Ионов А.В. Средства снижения вибрации и шума на судах.- СПб.: ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова, 2000. - 348 с.

Размещено на Allbest.ru