Hézagokkal rendelkező mechanikus rendszer frekvenciaválaszának számított és kísérleti meghatározásának eredményei

Mihail Leonyev 1, Dmitrij Nasonov 2, Vlagyimir Raevszkij 3, Anzhelika Volkhonskaya 4

1, 3, 4 Baumani Állami Műszaki Egyetem (Kaluga Branch), Kaluga, Orosz Föderáció

frekvenciaválasz

2 Az Orosz Tudományos Akadémia Gépészmérnöki Kutatóintézete, Moszkva, Orosz Föderáció

2 Levelező szerző

Vibroengineering PROCEDIA, Vol. 2019. 25., p. 20-25. https://doi.org/10.21595/vp.2019.20753
Kapott 2019. április 24 .; 2019. május 21-én elfogadott; közzétéve 2019. június 25

Idézet

Leontiev Mihail, Nasonov Dmitry, Raevsky Vladimir, Volkhonskaya Anzhelika Hézagokkal rendelkező mechanikus rendszer frekvenciaválaszának számított és kísérleti meghatározásának eredményei. Vibroengineering PROCEDIA, Vol. 2019. 25., p. 20-25. https://doi.org/10.21595/vp.2019.20753

  • Bibtex
  • Ris
  • APA
  • Harvard
  • IEEE
  • MLA
  • Vancouver
  • Chicago

JVE Konferenciák

A cikkben először javasolják a mechanikus rendszer hiányosságokkal számított és kísérleti meghatározásának eredményei közötti gyakorlati különbségek magyarázatát.

Kulcsszavak: bolygómű, rések, végeselemű modell, amplitúdó-frekvencia válasz.

1. Bemutatkozás

A korábban elvégzett kiterjedt kísérleti és számított vizsgálatok jelentősen csökkentették a tengeri bolygókerekek statikus és dinamikus terhelését [1-6] stb.

Ugyanakkor, ahogy az ilyen munkák során mindig előfordul, a kutatók a számítás és a kísérlet eredményeinek hiányos kölcsönös megfeleltetésének eseteivel találkoztak. A számított és kísérleti modellek és módszerek továbbfejlesztése szempontjából éppen ezek az esetek érdekeltek leginkább. Az egyiket, a sebességváltó házának alkatrészeinek amplitúdó fázisfrekvencia jellemzőinek (APFC) meghatározásával kapcsolatban, az alábbiakban tárgyaljuk.

2. A fő probléma

A tengeri hajtómű házrészeinek kísérleti [7] és számított [8] dinamikai jellemzőit az 1. és 2. ábrán mutatjuk be. Ezek a H i - j frekvenciajellemzőinek moduljait és fázisait mutatják be, amelyek összetett frekvenciájúak. - az i. pontban szereplő tárgy rezgésgyorsulásának összefüggései a j pontban alkalmazott erővel, amely ezt a gyorsulást okozta:

Az 1. ábrán bemutatott kísérleti jellemzőket a [9] -ben leírt módszerek és eszközök alkalmazásával nyertük, a gyártó üzletében az emelőszerkezetre akasztott, teljes méretű tengeri sebességváltó házának pontjain.

A bemutatott számított jellemzőket a végeselemes módszer alkalmazásával kaptuk meg az ANSYS szoftverkomplexum segítségével felépített modelleken [10]. Ábrán látható. Az 1. és 2. ábra szerint a bemutatott számított és kísérleti amplitúdó-fázis frekvenciajellemzők között jelentős különbségek vannak, bár szintjük és formájuk hasonló.

Először is arra vonatkozik, hogy a számított görbék simábbak.

1. ábra. A „20” pontban a gerjesztésre adott válasz amplitúdójának fázisfrekvencia-jellemzői a „2” ponton: a) tervezési (számított) jellemzők [8], b) kísérleti jellemzők [7]

3. A feltárt eltérések elemzése

A dinamikus jellemzők (válaszok) tanulmányának tapasztalatai azt mutatják [6] stb., Hogy az amplitúdó görbén nagyszámú „tört” jelenléte a fázisgörbe „kaotikus” viselkedésével együtt a „zajok” jelenlétét bizonyítja. ”, Amely kellő mértékben befolyásolja az APFC rendszer ebből adódó válaszát.

Igaz a számított jellemzőkre, amikor a rendszer dinamikus válaszának egy bizonyos ponton meghatározott szintje arányossá válik a felhalmozott számítási hibák szintjével, vagy, amint az alább látható, amikor a számítási modell nem írja le megfelelően a tanulmány tárgya.

A kísérleti görbék esetében ez következménye lehet például a válaszregisztráció vagy a helytelen jelfeldolgozás útjában lévő „zajoknak”, valamint a vizsgált objektum jellemzőinek, amelyeket az alábbiakban tárgyalunk.

A 2. (a), (b) ábrán két, a kísérletek során kapott H 5 - 6 és H 6 - 5 amplitúdójú fázisfrekvencia-jellemző van [7]. Valójában ezek két független kísérlet eredményei: a gerjesztés a „6” pontban, a válasz az „5” pontban és a gerjesztés az „5” pontban, a válasz a „6” pontban. Az elmozdulás reciprocitás tulajdonságának megfelelően ezeknek a frekvenciaválaszoknak azonosaknak kell lenniük. A 2. ábrán azonban látható, hogy nem azonosak, bár hasonlóak.

Ezenkívül a H 5 - 6 és a H 6 - 5 funkciók fázisjellemzői, amelyek a 2. (a), (b) ábrákon láthatók, valamint az 1. (b). A fentiekben megjegyeztük, hogy különösen a kísérleti adatok megszerzése és feldolgozása során elkövetett hibákról tanúskodhat. Elemezzük ezt a hipotézist.

A munka [7] szerint a kísérleti adatok megszerzésénél a fő figyelmet a megbízhatóságuk ellenőrzésére fordították. Két kritérium szerint hajtották végre. Egyikük lehetővé tette a bemeneti dinamikai jellemzők (H 1 - 1, H 2 - 2,. H 20 - 20) fázispektrumának felhasználásával megbecsülni azt a frekvenciatartományt, amelyben a kapott mérések eredményei megbízhatóak voltak. ). Egy másik megerősítette a kapott frekvenciajellemzők moduljainak mérésének helyességét.

2. ábra. Kísérleti [7] APFC válaszok az „5” a) és b) „6” pontokban a „6” (H 5–6) és „5” (H ​​6–5) pontokban gerjesztésre; a számított [8] APFC válasz a „6” pontban, gerjesztés az „5” pontban c)

Az első kritérium azon a tényen alapult, hogy a bemenő dinamikus karakterisztika fázisának jele (H i - j, i = j) a teljes frekvenciatartományban állandónak kell maradnia, a pont rezgési energiaáramának egyirányúsága miatt. elhatározásának. (Az energiát a rezgés gerjesztője továbbítja a vizsgálat tárgyára, és nem fordítva). A munka következtetéseit [7] a fentiek alapján alkalmazva az 1. és 2. ábrán bemutatott kísérleti jellemzőkre, megállapítható, hogy ezek a jellemzők megbízhatóak a 20-220 és 330-420 Hz frekvenciatartományban.

A 2. (a), (b) ábrákból következik, hogy bár a H 6 - 5 jellegzetesebb válaszokkal rendelkezik, de ezekben a tartományokban a H 5 - 6 és H 6 - 5 amplitúdó-frekvencia jellemzők (AFC) alakjai jobban megfelelnek mint a 0-20 Hz és a 220-330 Hz tartományban, ahol a különbségek nyilvánvalóbbak. Ez közvetett módon megerősíti az elemzett kísérleti adatok helyességét.

A munkában használt kritériumok közül a második [7] Newton második törvényén alapult. E kritérium szerint a kísérlet során a dinamikus jellemzők moduljainak meghatározásakor elért hiba nem haladta meg az 5% -ot.

4. Az azonosított eltérések legvalószínűbb okai

Így, miután elemeztük a rendelkezésre álló kísérleti adatokat, és nem tártunk fel nagy hibákat a megszerzésük során, figyeljünk a kiszámított és a kísérleti eredmények közötti eltérés egyéb okaira. Mint már említettük, ezek az okok annak a következményei lehetnek, hogy a vizsgálati objektum tervezésének néhány jellemzőjét a számítási modell, vagyis a kinematikai párok hiányosságai nem eléggé leírják.

A munkában [8] a számított APFC megszerzéséhez használt műholdas csomópontmodell (1. ábra a) és 2. c) ábra), amelyet az ANSYS szoftvercsomagban az ilyen csomópontok modellezésére alkalmazott szabványos megközelítésnek megfelelően építettek fel, vázlatosan a 3. ábrán látható.

3. ábra. Az 1. szakasz műholdas csomópontjának tervezési sémái az APFC kiszámításakor: a) [8] a kísérlet során, b) [7] a munkamódon (in): 1 - a vivő teste; 2 - hamis elem; 3 - a műhold tengelye

A 3. (b) ábrán ugyanazon műholdas csomópont sémáit mutatjuk be a H 5 - 6 frekvenciajellemzőinek kísérleti meghatározása során (a gerjesztés a „6”, a válaszszabályozás az „5” pont), és H 6 - 5 (a gerjesztés az „5”, a válasz vezérlés a „6” pont). Nyilvánvalóan megmutatják a különbséget e két kísérlet között a műholdas tengely és a bolygóhordozó orca érintkezési pontjainak elhelyezkedése (a csatlakozás maximális merevségének zónája) és a rezgés gerjesztési iránya szempontjából.

A 3. (c) ábrán egy műholdas hang tervezési sémája látható a sebességváltó működésének pillanatában. A műholdas tengely és a vivő csatlakozásában lévő érintkezők az eredő erő irányában helyezkednek el, a műhold által továbbított statikus terheléstől és a műholdas csomópont súlyától, amely eltér az elsőtől (3. ábra (a )), valamint a második (3. ábra (b) ábra) esetekből.

A bemutatott számított sémák kölcsönös összehasonlításából nyilvánvalóvá válik, hogy:

- Először is, az objektum merevségének és csillapításának paraméterei a számított sémánál (3. ábra (a)) oszlopnál eltérnek a 3. ábra (b) és (3. ábra) c) ábráin látható hasonló paraméterektől, amelyek nagy valószínűséggel ismertesse a kiszámított és a kísérleti APFC közötti azonosított különbségeket;

- Másodszor, a tárgy merevsége és csillapítási paraméterei a H 5 - 6 és a H 6 - 5 frekvenciajellemzőinek meghatározása során is különböznek, ezért a H 5 - 6 és a H 6 - 5 jellemzői nem eshetnek egybe, mivel ez a 2. (a) és 2. (b) ábrákon látható;

- Harmadszor, az objektum dinamikai jellemzőinek kísérleti vizsgálatánál végzett merevség és csillapítási paraméterek (3. ábra (b)) eltérnek az analóg paraméterektől a sebességváltó működése esetén (3. ábra (c)).

Szintén meg kell jegyezni, hogy a H 6 - 5 jellegzetesebb válaszok tényének magyarázata, amelyet a H 5 - 6 (2. ábra (a) ábra) és H 6 - 5 (2. ábra (b )), közvetlenül a 3. (b) ábrán látható tervezési sémák figyelembevételével következik: nyilvánvaló, hogy a műholdas csomópont merevsége az ütközés irányában, miközben a H 6 - 5 karakterisztikát megkapja, lényegesen magasabb, mint miközben megkapjuk a H 5 - 6 jellemzőt .

5. Következtetések

Az adott cikkben összehasonlítjuk a bolygó fogaskerék-tervezés elemeinek dinamikai jellemzőinek kísérleti és számított meghatározásának eredményeit, és a feltárt eltérések egyik legkézenfekvőbb oka a kinematikus párokban lévő rések jelenléte.

A kitöltött elemzés alapján két fontos gyakorlati következtetést vonhatunk le:

1) A hézagokkal rendelkező mechanikai rendszerek dinamikai jellemzőinek matematikai modellezésének pontosságának javítása érdekében figyelembe kell venni az érintkezési foltok méretét és elhelyezkedését az ízületekben, ami jelentősen befolyásolja a kutatott objektum merevségét és csillapítási paramétereit;

2) A hézagokkal rendelkező mechanikus rendszerek frekvenciaválaszának kísérleti meghatározásának megbízhatóságának növelése érdekében a kísérlet során a statisztikus terheléseket kell reprodukálni, amelyek működése során a vizsgálat tárgyára hatnak, a célnak megfelelően.