Вплив обертання елементів трансмісії як пружної системи на власні коливання

Abstract

На даному етапі розвитку тракторобудування підвищення потужності енергетичного засобу сприяє значному збільшенню коливань моменту двигуна внутрішнього згоряння. Останні передаються в трансмісію в якості пружних крутильних коливань валів усіх агрегатів трансмісії. Таким чином, для забезпечення належного рівня динамічних напружень необхідно при проектуванні машини розв’язувати задачу коливань моторно-трансмісійної системи. Окрім того, не дивлячись на сучасний стан проектування та складання енергетичних засобів, в умовах функціонування спостерігається обертання валів, з розташованими на них масами, навколо осей, що не співпадають з центральними осями інерції системи. Таке обертання можливе як при недотриманні технологічного процесу виготовлення, так і при значних зношення опор даних валів. Окремо дане питання розглядається з точки зору формування віброприскорень, що впливають на власні частоти та форми коливань валів, їх критичну частоту обертання та резонансні характеристики. Тому, в роботі розглянуто питання зміни власних коливань трансмісійної установки як пружної системи, яка обертається навколо вісі, що проходить близько до головної вісі інерції системи. Для аналізу роботи пружного валу в умовах відсутності співвісності центральної вісі та вісі обертання системи, розроблено дискретну модель системи матеріальних точок, з’єднаних між собою пружними безінерційними в’язями. Розглянуто випадок, коли незакріплена система в своєму вільному русі має п’ять ступенів вільності. При цьому, для вивчення найбільший інтерес представляють тільки дві форми власних крутильних коливань: симетрична та антисиметрична в повздовжній площині системи. В ході теоретичного моделювання визначено, що збільшення частоти обертання системи навколо вісі, яка не проходить через центральну вісь інерції системи, сприяє збільшенню власних частот коливань на першому та другому тоні. Окрім того, формування крутильних коливань в податливій пружній конструкції також сприяє збільшенню частот системи як для першого, так і для другого тонів.

На данном этапе развития тракторостроения повышения мощности энергетического средства способствует значительному увеличению колебаний момента двигателя внутреннего сгорания. Последние передаются в трансмиссию в качестве упругих крутильных колебаний валов всех агрегатов трансмиссии. Таким образом, для обеспечения надлежащего уровня динамических напряжений необходимо при проектировании машины решать задачу колебаний моторно-трансмиссионной системы. Кроме того, несмотря на современное состояние проектирования и составления энергетических средств, в условиях функционирования наблюдается вращение валов, с расположенными на них массами, вокруг осей, которые не совпадают с центральными осями инерции системы. Такое вращение возникает как при несоблюдении технологического процесса изготовления, так и при значительных износах опор данных валов. Отдельно данный вопрос рассматривается с точки зрения формирования виброускорений, влияющих на собственные частоты и формы колебаний валов, их критическую частоту вращения и резонансные характеристики. Поэтому, в работе рассмотрены вопросы изменения собственных колебаний трансмиссионной установки как упругой системы, которая вращается вокруг оси, проходящей близко к главной оси инерции системы. Для анализа работы упругого вала в условиях отсутствия соосности центральной оси инерции и оси вращения системы, разработана дискретная модель системы материальных точек, соединенных между собой упругими безынерционными связями. Рассмотрен случай, когда незакрепленная система в своем свободном движении имеет пять степеней свободы. При этом, для изучения наибольший интерес представляют только две формы собственных крутильных колебаний: симметричная и антисимметричная в продольной плоскости системы. В ходе теоретического моделирования определено, что увеличение частоты вращения системы вокруг оси, которая не проходит через центральную ось инерции, способствует увеличению собственных частот колебаний на первом и втором тоне. Кроме того, формирование крутильных колебаний в податливой упругой конструкции также способствует увеличению частот системы как для первого, так и для второго тонов.

At this stage of development of tractor construction increase the power of energy tools contributes to a significant increasing of torque fluctuations of the internal combustion engine. These vibrations are transmitted to the transmission as the elastic torsional vibration shaft of the drive train. Thus, to ensure an adequate level of dynamic stresses is necessary when designing machines to solve the problem of vibrations of motor-transmission system. In addition, despite the current state of design and drafting power tools, there is rotation of the shaft, located on them the masses around the axes, which do not coincide with the central axes of inertia of the system. This rotation occurs as non-compliance with the technological process of manufacturing and in considerable wear supports these shafts. Separately, the issue is consider from the point of view of formation of vibration acceleration, impact on the natural frequencies and forms of oscillations of the shaft, their critical speed and resonance characteristics. Therefore, the questions of changing the natural oscillations of transmission settings as the elastic system, which revolves around an axis close to the main axis of inertia of the system, are investigate in the article. For the analysis of work the elastic shaft in the absence of alignment of the central axis of inertia and the rotation axis of the system, developed by a discrete model of a system with interconnected inertia less elastic bonds. Consider the case where system is not fix at its free movement has five degrees of freedom. At the same time, to explore the most interesting are the only two forms of its own torsional vibrations: symmetric and antisymmetric in the longitudinal plane of the system. The theoretical modeling determined that the increase in speed of the system about an axis that passes through the central axis of inertia increases the natural vibration frequencies of the first and the second tone. Furthermore, the formation of torsional vibrations in pliable elastic structure also increases frequencies of the system for both the first and second tones.