Расчет параметров гасителей колебаний простейшей колебательной системы

Назначение и состав рессорного подвешивания:

1. Упругие элементы

2. Возвращающие устройства

3. Гасители колебаний

Рессорное подвешивание различается:

1. Числом ступеней (одинарное, двойное)

2. Местом размещения в тележке

· Буксовое

· Центральное

3. Типом возвращающих устройств (горизонтальным подрессориванием)

· Люлечное

· Безлюлечное

· Поводковое

4. Конструкции упругих элементов

· Металлические

· Резино-металлические

· Пневматические

5. Тип и конструкция демпфирующих устройств

· С гасителем колебаний

Ø сухого трения

Ø вязкого трения

Виды упругих элементов:

− цилиндрические с прямоугольным сечением прутка

− цилиндрические с круглым сечением прутка

− конические с круглым сечением прутка

− конические с прямоугольным сечением прутка.

Рессоры:

· Листовые рессоры – сочетают в себе свойства упругих элементов и гасителей колебаний.

· Кольцевые рессоры – большая жесткость и маленькие деформации

· Торсионные рессоры – сложность: материал высокого качества, установка.

· Резиновые рессоры

· Пневматические рессоры

Фрикционные гасители колебаний:

− Гаситель колебаний с постоянной силой трения

− Дисковый фрикционный гаситель с постоянной силой трения.

Гидравлический гаситель колебаний – работает только в вертикальном положение или под наклоном)

Типы рессорного подвешивания:

− Буксовое

− Центральное

− Двойное: буксовое и центральное люлечное

− Двойное: буксовое и центральное безлюлечное.

Основные параметры рессорного подвешивания:

− Статический прогиб или вертикальная жесткость

− Длина эквивалентного математического маятника или горизонтальная жесткость

− Конструкционный запас прогиба

− Коэффициенты сопротивления гасителей колебаний.

Классификация тележек:

− По назначению

− По числу осей

− По устройству рессорного подвешивания

− По способу передачи нагрузки от кузова на ходовые части

− По устройству буксовой связи и конструкции рам

Опирание кузова на тележки:

1. Через подпятник

2. Подпятник и упругие скользуны

3. Скользуны

4. Центральное рессорное подвешивание

Связи тележек:

1. С челюстной связью

2. С упругой челюстной связью

3. С упругой балансировачной-челюстной связью

4. С упругой шпинтонно-бесчелюстной

5. С упругой поводково-бесчелюстной

6. С упругой рычажно-бесчелюстной

Накопление энергии при резонансе за один период равно разности потенциальной энергии системы в двух последовательных крайних положениях массы m.

Если потенциальная энергия в i-ом предельном отклонении массы (когда скорость движения, а значит и кинематическая энергия, равны нулю).

Прирост энергии системы за период составит

Так как достаточно мала, то величиной можно пренебречь, следовательно рост энергии составит

При наиболее неблагоприятном режиме (при резонансе)

Определим работу, расходуемою гидравлическим гасителем за один период при его колебаниях по гармоническому закону.

Введем обозначение:

Подставим в выражение

Элементарная работа сил сопротивления гасителя:

Работа сил сопротивления для гасителя за один период равна:

Если

При этом равенстве нарастание колебаний не произойдет.

Найдем коэффициент сопротивления гасителя

– максимально допустимый прогиб рессорного комплекта, определяемый двумя вышеуказанными условиями.

Для расчета других типов гасителей колебаний используется тот же принцип – принцип равенства энергии, накапливаемая в системе и расходуемая гасителем за один период колебаний.

Рассмотрим гаситель с постоянной силой трения.

N- нормальная сила (нажатия) в трущейся паре тел гасителя.

φ- коэффициент трения трущихся частей этой пары.

Энергия поглощения таким гасителем за один период колебаний равна площади петли гистерезиса гасителя.

После преобразования получим зависимость:

Данная зависимость позволяет подобрать необходимое нажатие N или коэффициент трения гасителя.

Расчеты колебаний систем с сухим трением необходимо производить путем замены в расчетной схеме фрикционного гасителя эквивалентным по действию гидравлическим гасителем. Для этого необходимо подобрать такой условный коэффициент сопротивления гидравлического гасителя β_у, чтобы этот гидравлический гаситель был приближенно эквивалентен по эффекту фрикционному гасителю. Этот подбор осуществляется на основе равенства энергий, поглощаемых фрикционным гасителем и условным гидравлическим гасителем.

Таким образом можно решить задачу для фрикционного гасителя с переменным трением. Сила трения в таком гасителе определяется:

Площадь петли гистерезиса гасителя, а также расходуемая гасителем энергии равна:

Приравнивая это значение к выражению накоплению энергии системы:

График работы.  

Данная формула позволяет выбрать конструкции гасителей колебаний величины k и φ.

Для определения условного коэффициента вязкого трения гасителя эквивалентного по действию фрикционному гасителю с переменным трением, определим из выражения:

Откуда:

Таким образом зная β_у можно производить все расчеты по затуханию колебаний.

Дата добавления: 2014-01-04