BADANIA DYNAMIKI MASZYN

Transkrypt

1 AKADEMIA TECHNICZO - ROLNICZA BADANIA DYNAMIKI MASZYN BYDGOSZCZ r.

2 AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA BADANIA DYNAMIKI MASZYN...z dwojga złego nie warto wybiera... BYDGOSZCZ r.

3 Autor: Prof. dr hab. in. Prof. zw. ATR W ksice tej przedstawiono zagadnienia badania stanu dynamicznego maszyn oraz najwaniejsze charakterystyki układów mechanicznych, jako modeli maszyn i urzdze. Wskazano take na sposoby opisu stanu dynamicznego maszyn, które przekładaj si na pomiar drga, a porednio na ocen zagroe hałasowych. Omówiono najwaniejsze metody kształtowania dynamiki maszyn poprzez minimalizacj drga. Sposoby obnienia podwyszonej dynamicznoci maszyn wskazuj na najnowsze metody badawcze oceny stanu dynamicznego maszyn. W tym opracowaniu scharakteryzowano najwaniejsze przyczyny i skutki podwyszonej dynamicznoci maszyn i urzdze oraz umotywowano wybór amplitudy drga jako miary tej dynamicznoci. Najdogodniejsz charakterystyk maszyny jest jej podatno, dziki której mona znale amplitud drga przy wymuszeniach zdeterminowanych i przypadkowych. Minimalizacja drga układu moe w zasadzie odbywa si trojako: poprzez zmian parametrów wymuszenia, zmian parametrów samego obiektu oraz odpowiedni zmian jego struktury. Jest to moliwe poprzez zastosowanie metod identyfikacji prostej, metody elementów skoczonych, analizy modalnej, czy te metod energetycznych. Ksika przeznaczona jest dla szerokiego grona odbiorców, uytkowników maszyn, studentów wydziałów mechanicznych, inynierów mechaników i młodych pracowników naukowych oraz pracowników zaplecza technicznego zakładów pracy. Recenzenci : Prof. dr hab. in. Cezary Bocheski SGGW Warszawa Dr hab. in. Zbigniew Burski AR Lublin ISBN Wydawnictwo dofinansowane przez Komitet Bada Naukowych Wydawnictwo: MARKAR B.., Zielonka 31B, Białe Błota. Skład, druk i oprawa: P.P.-H. DRUKARNIA Sp. Z o.o. Sierpc, tel. (024)

4 SPIS TRECI WPROWADZENIE 1. WIADOMOCI OGÓLNE 2. Determinanty systemu istnienia maszyn 3. Wibroakustyka maszyn 4. Zagroenia drganiowo - hałasowe 5. Identyfikacja stanu dynamicznego maszyn 6. Prognozowanie stanu maszyn 2. STAN DYNAMICZNY MASZYN 2. Powstawanie obcie dynamicznych 3. Studium dynamiki maszyn 4. Idealizacja układów rzeczywistych 5. Drgania w budowie maszyn 3. MODELOWANIE UKŁADÓW MECHANICZNYCH 2. Układanie równa ruchu 3. Modelowanie 4. Modele matematyczne systemów technicznych 5. Modelowanie diagnostyczne obiektów bada 6. Modelowanie energetyczne 7. Modelowanie dynamiki maszyn 4. DRGANIA UKŁADÓW O SKOCZONEJ LICZBIE STOPNI SWOBODY 2. Załoenia do bada modeli 3. Drgania układów o jednym stopniu swobody 4. Drgania układów o dwóch stopniach swobody 5. Drgania układów o skoczonej liczbie stopni swobody 5. IDENTYFIKACJA STANU DYNAMICZNEGO MASZYN 2. Drganiowy opis stanu maszyny 3. Metoda elementów skoczonych 4. Identyfikacja prosta i złoona 5. Metodyka budowy modelu dynamicznego 6. ANALIZA MODALNA 2. Podstawy analizy modalnej 3. Teoretyczna analiza modalna 4. Eksperymentalna analiza modalna 5. Eksploatacyjna analiza modalna 6. Wyniki bada 7. KSZTAŁTOWANIE DYNAMIKI MASZYN 2. Stan dynamiczny maszyny 3. Sposoby minimalizacji drga maszyn 4. Modyfikacja strukturalna własnoci dynamicznych 5. Dostrajanie modeli w MES ZAKOCZENIE LITERATURA

5 WPROWADZENIE Patrzc na obecne trendy rozwojowe maszyn trzeba uzna, e współczenie ich jako zawarta jest głównie w sferze automatyzacji i miniaturyzacji. Zakres bada w dziedzinie metodologii badania stanu dynamicznego maszyn aktualnie obejmuje takie zagadnienia, jak: modelowanie stanu dynamicznego, ródła informacji, sygnały i symptomy stanu dynamicznego, zasady szczegółowych metod identyfikacji, eksperymenty diagnostyczne, wspomaganie bada technologiami informatycznymi oraz organizacyjne i ekonomiczne aspekty utrzymania maszyn w stanie zdatnoci. W tej ksice przedstawiono najwaniejsze charakterystyki układów mechanicznych, jako modeli maszyn i urzdze, metody identyfikacji stanu oraz najwaniejsze metody bada i minimalizacji drga, wykorzystywane do kształtowania dynamiki maszyn. Problematyka identyfikacji stanu dynamicznego maszyn z jej opisem modelowym i rónymi metodami badawczymi tych modeli jest umocowana w konstruowaniu i eksploatacji współczesnych maszyn i urzdze technicznych. Wynikajce z tego problemy i zastosowania zostały pokrótce omówione na pocztku, by łagodnie przej do zagadnie szczegółowych. Potrzeba doskonalenia charakterystyk dynamicznych konstruowanych maszyn jest szczególnie istotna w przypadku maszyn realizujcych procesy technologiczne, którym towarzysz due obcienia dynamiczne. Wprowadzane s bowiem do techniki nowe technologie oraz nowe konstrukcje, umoliwiajce zwikszenie wydajnoci procesów, jednake towarzysz im due obcienia dynamiczne. Maszyna musi by zatem zaprojektowana i wykonana tak, aby zagroenia zwizane z powodowanymi przez ni drganiami mechanicznymi i hałasem były ograniczone do najniszego poziomu, biorc pod uwag postp techniczny oraz bdce do dyspozycji rodki minimalizacji drga. Po scharakteryzowaniu głównych przyczyn i skutków podwyszonej dynamicznoci maszyn umotywowano wybór amplitudy drga jako miary tej dynamicznoci. Kształtowanie dynamiki maszyn poprzez minimalizacj drga moe w zasadzie odbywa si przez zmian parametrów wymuszenia, zmian parametrów samego obiektu oraz odpowiedni zmian jego struktury. Najbardziej efektywne zmiany parametrów obiektu z punktu widzenia minimum amplitudy drga to zwikszenie dyssypacji i odstrojenia zbioru czstoci własnych od czstoci wymuszenia. Zmiana struktury obiektu przez dołczenie układu dodatkowego, zwanego eliminatorem, daje czsto jedyn moliwo obnienia poziomu drga. W przypadku dołczenia eliminatora dynamicznego obnienia to moe mie miejsce dla dowolnej czstoci wymuszenia. Z kolei izolacja drga polega na przerwaniu cigłoci struktury i szeregowym włczeniu dodatkowego układu izolatora. Zarówno w przypadku izolacji sił, jak i przemieszcze efektywno izolacji jest tym wiksza, im wiksz podatno reprezentuje izolator w porównaniu do sumy podatnoci obiektu i fundamentu. Efektywno izolacji czstoci wysokich mona zwikszy przez zastosowanie izolatora z mas poredni. Korzystajc przy konstruowaniu maszyn z powyszego zbioru wskazówek i wniosków mona uzyska liczce si obnienie amplitudy drga maszyn, urzdze lub ich elementów. Tematyka poszczególnych rozdziałów zaczerpnita została z wczeniejszych prac wielu Autorów, wybitnych naukowców polskich. Nale do nich: prof. Czesław Cempel, prof. Józef Giergel, prof. Tadeusz Uhl, prof. Zbigniew Engel, prof. Jan Misiak, prof. Waldemar Kurowski i wielu innych. Składam serdeczne podzikowania recenzentom tej ksiki: prof.dr.hab.in. Cezaremu Bocheskiemu oraz dr.hab.in. Zbigniewowi Burskiemu za wiele cennych uwag, które doskonal sposób prezentacji treci opracowania.