Чисельне дослідження динаміки трансмісійних валів у режимах руху при зміні швидкості обертання
DOI:
https://doi.org/10.32347/2412-9933.2023.55.117-122Ключові слова:
трансмісійний вал, інерційні навантаження, динамічна стійкість, чисельне диференціювання, змінна швидкість обертанняАнотація
У роботі наведено результати чисельного дослідження динамічної поведінки трансмісійного вала в режимах руху зі зміною швидкості його обертання. Такі режими руху виникають при експлуатації трансмісійних валів, що передають крутний момент від двигуна до виконавчого пристрою. Цей процес може супроводжуватися вібрацією валів зі зміною частоти та амплітуди коливань. У зв’язку з цим актуальним є питання вивчення динамічної поведінки таких систем під час руху зі зміною швидкості обертання. Дослідження здійснено з використанням розробленого програмного забезпечення, в якому реалізована методика комп’ютерного моделювання коливального руху стержнів, що обертаються, під дією інерційних навантажень. Таке програмне забезпечення уможливлює моделювати коливальний рух валів, а також визначати параметри, за яких може відбутися втрата динамічної стійкості змодельованої системи. За допомогою зазначеного програмного забезпечення побудовано графіки коливального руху стержня, яким моделюється робота трансмісійного вала, при заданих параметрах системи. Процес коливального руху вала розглянуто в просторі. Коливальний рух при обертанні описано системою диференціальних рівнянь у рухомій системі координат, що обертається разом із валом, а графіки коливального руху наведено в інерційній системі координат. Показано, що під час збільшення швидкості обертання протягом часу прискорення коливання відбуваються із суттєво більшою частотою, ніж при обертанні зі сталою швидкістю. Також показано, що при цьому може відбуватися збільшення амплітуди коливань. Після встановлення сталої швидкості обертання частота коливань, як відображено на графіках, зменшується. Таке збільшення частоти коливань під час прискорення може призвести до небажаних наслідків руйнівного характеру.
Посилання
Bazhenov, V. A., Pohorelova, O. S., Postnikova, T. G. (2019). Chaos and scenarios to chaos transition in a vibroimpact system. Kyiv: Vyd-vo «Karavela», 146. [In Russian]
Dimentberg, F. M., (1959). Flexural vibrations of rotating shafts. Moscow: Publishing of AS USSR, 247. [In Russian]
Lizunov, P. P., Nedin, V. O. (2020). The gyroscopic forces influence on the oscillations of the rotating shafts. Strength of materials and theory of structures, 105, 223–231.
Lizunov, Petro, Nedin, Valentyn. (2021). The parametric oscillations of rotating elastic rods under the action of the periodic axial forces. Management of Development of Complex Systems, 44, 56–64.
Nedin, Valentyn, (2020). Numerical differentiation of complex bend forms of long rotating rods. Management of Development of Complex Systems, 43, 110–115. [in Ukrainian]
Boukhalfa, A, Hadjoui, A, Hamza, Cherif S. (2008). Free Vibration Analysis of a rotating composite shaft using the p-version of the finite element method. International Journal of Rotating Machinery. doi:10.1155/2008/752062.
Chang, Tan, Zhi, Ling Guo, Rui, Kun Zhou. (2013). A Study of Shaft Vibration Based on Transfer Matrix. Applied Mechanics and Materials, 365–366, 339–343.
Cong, Zhang, Zhe, Tian, Xinping, Yan. (2016). Analytical analysis of the vibration of propulsion shaft under hull deformation excitations. Journal of Vibroengineering, 18, 1, 44-55.
Petyt, Maurice. (1990). Introduction to Finite Element Vibration Analysis. Cambridge University Press, 558.
Kumar, Sanjiv, Sehgal, Rakesh, Singh, Sanpreet. (2019). Vibrations signature analysis of whirling shaft of varying diameters operated at varying speeds. Journal of Physics: Conf. Series, 1240.
Yimin, Wei, Zhiwei, Zhao, Wenhua, Chen, Qi, Liu. (2019). Influence of Axial Loads to Propagation Characteristics of the Elastic Wave in a Non Uniform Shaft. Chinese Journal of Mechanical Engineering, 32:70, 13.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2023 Петро Петрович Лізунов, Валентин Олегович Недін
![Creative Commons License](http://i.creativecommons.org/l/by-nc-nd/4.0/88x31.png)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.