Исследование декремента затухания колебаний круглых пил

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исследование декремента затухания колебаний круглых пил

Колебательные процессы в круглых пилах оказывают значительное влияние на устойчивость круглых пил, повышают их динамическую напряжённость, снижают прочность и нередко являются причиной поломок [1].

Различают собственные и вынужденные, а также автоколебания, возникновение которых не связано с действием периодических сил.

Выделяют следующие направления по минимизации колебательных процессов:

1. Уменьшение поступления энергии, вызывающей колебания.

2. Увеличение рассеяния энергии уже возникших колебаний.

В первом направлении рабочие частоты вращения пил отстраивают от критических частот вращения. Тем не менее, в процессе эксплуатации изменяется напряженно-деформированное состояние пил, что иногда приводит к резонансным явлениям. При пусках и остановах пилы неизбежно кратковременно попадают в резонанс. Также, следует отметить большое количество процессов, которые приводят к поглощению дисками пил случайной и периодической энергии. Например, случайные удары и вибрация в станке, геометрические погрешности и т.д.

Во втором направлении принимают различные меры по повышению уровня демпфирования колебательной системы. Различают следующие виды рассеяния энергии: потери в материале диска пилы, на контактных поверхностях зажимных фланцев и в среде, где помещена колебательная система. Количественную оценку демпфирующих свойств системы при затухании свободных колебаний (рисунок 1) характеризует логарифмический декремент колебаний [2], вычисляемый по формуле (1).

Рисунок 1 - свободные затухающие колебания

(1)

колебание пила декремент

где A_i, A_i+n - амплитуды затухающих колебаний в начале и в конце интервала, состоящего из n_ц циклов.

Целью работы являлось исследование декремента колебаний нескольких круглых пил с диаметром 500 мм.

В первом случае исследование проводили на пиле, зажатой зажимными фланцами без демпфирующего материала.

Во втором случае исследовался декремент собственных колебаний пилы с приклеенными кольцами.

Исследования проводились на экспериментальной установке (рисунок 2), состоящей из генератора звуковых частот ГЗ-109, электромагнитного вибратора, массивного основания на котором в зажимные фланцы в горизонтальное положение устанавливалась исследуемая пила. Далее в пиле возбуждались резонансные колебания, за которыми следили по наличию и активностью так называемых «песочных фигур Хладни» [1]. После этого устанавливали акселерометр ADXL 203 фирмы «Analog Devices» (рисунок 3) в то место пилы, где амплитуда колебаний максимальна. Сигнал с акселерометра передавался на плату сбора данных NI6008 подключенной к ноутбуку Compaq nx9005 и управляемой программой в среде LabVeiw [3,4]. Программа (рисунок 4) выводила текущие осциллограммы на дисплей и сохраняла результаты измерений в файлах. Обработка данных эксперимента проводилась в системе Matlab[5].

Рисунок 2. Стенд для исследования декремента круглых пил

Рисунок 3. Акселерометр ADXL203 и его техническое описание

Рисунок 4. Блок диаграмма двух канального акселерометра с функцией самописца

Рисунок 5. Исследуемые пилы. Слева пила без демпфирующих колец, справа с демпфирующими кольцами

Рисунок 6. Пила1 затухающие свободные колебания

Рисунок 7. Пила1 начальный отсчет времени

Рисунок 8. Пила1 конечный отсчет. Время процесса равно 4.495 с.

Рисунок 9. Пила1. Начальная амплитуда

Рисунок 10 - Пила1. конечная амплитуда

Декремент = 0,297% (Декремент рассчитан для F=244 Гц)

Для F=131.8 Гц он равен 0,549%

Рисунок 11. Пила1. частоты полученные Фурье преобразованием. Слева направо, Гц: 78,13; 131,8; 224,6

Рисунок 12. Пила 2 затухающие свободные колебания

Рисунок 13. Пила 2 начальный отсчет времени

Рисунок 14. Пила 2 конечный отсчет

Следовательно, время процесса равно (12610-9718)/5000=0,578 с

Рисунок 15. Пила 2 Начальная амплитуда

Рисунок 16. Пила 2. конечная амплитуда

Декремент = 2.555%, что в 8,61 раза выше чем у пилы без приклееных колец. (Декремент рассчитан для F=244 Гц)

Рисунок 17. Пила 2. частоты полученные Фурье преобразованием. Слева направо, Гц: 244,1; 356,4; 498; 693,4

Кроме этого исследовались колебания пилы с демпфирующим материалом находящимся внутри фланцев. Однако эти исследования не принесли отличительных результатов и в работе не рассматриваются.

Проведенные эксперименты показывают, что демпирующие свойства пилы с наклеенными кольцами лучше (по декременту в 8,61 раз, по времени затухания колебаний в 7,8 раза) чем свойства пилы без демпфирующих колец.

В связи с тем, что пильные диски поставляются без демпфирующих колец, авторы видят развитие этого направления в поиске конструктивного решения зажимных фланцев с элементами демпфирующих колец.

Библиографический список

колебание пила декремент

1. Стахиев Ю.М. Устойчивость и колебания плоских круглых пил [Текст]: / Стахиев Ю.М.М., «Лесная промышленность», 1977. 296 с.

2. Пановко Я.Г. Введение в теорию механических колебаний [Текст]: учеб. пособие. /Пановко Я.Г.М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1980. - 272 с.

3. Евдакимов Ю.К., Линдваль В.Р., Щербаков Г.И. [Текст]: LabVIEW для радиоинженера: от виртуальной модели до реального прибора. Практическое руководство для работы в программной среде LabVIEW. М.: ДМК Пресс, 2007. - 400 с.

4. Батоврин В.К., Бессонов А.С., Мошкин В.В., Папуловский В.Ф. LabVIEW: практикум по основам измерительных технологий [Текст]: учеб. пособие для вузов. М.: ДМК Пресс, 2005. - 208 с.: ил.

5. Дъяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Основы применения [Текст]: Серия «Библиотека профессионала». - М.: СОЛОН-Пресс, 2005. - 800 с.: ил.

Размещено на Allbest.ru