Вплив поздовжньої стискальної сили на критичні швидкості обертання стержнів

Анотація

Наведено результати чисельного дослідження впливу дії поздовжньої сили, що стискає, на динамічну поведінку пружних стержнів при обертанні з урахуванням гіроскопічних моментів, а саме на зміну величин критичних швидкостей при зміні величини поздовжньої сили. Експлуатація обладнання, робочі органи яких можна представити у вигляді просторового пружного стержня, що обертаються і знаходяться під дією поздовжніх сил, здійснюється в різних швидкісних режимах. Пружний стержень при обертанні може здійснювати власні та вимушені коливання. Частоти власних коливань стержня залежать від швидкості його обертання. Така поведінка обумовлюється прецесійним рухом. Через це коливальний рух стержня розглядається у просторі з урахуванням гіроскопічних та інших інерційних навантажень. Критичні швидкості обертання при прецесійному русі залежать від напрямку прецесії і при прямій та зворотній прецесії мають відповідно різні значення для певного тону коливань. Окрім цього, на значення критичних швидкостей впливає дія поздовжніх сил. В якості результату показані залежності значень критичних швидкостей обертань при прямій та зворотній прецесії від величини поздовжньої сили, що стискає, для стержнів різної довжини. Результати отримані за допомогою розробленого програмного забезпечення для дослідження динаміки пружних стержнів, що обертаються. Здійснено аналіз отриманих результатів та зроблено висновок про можливість експлуатації обладнання у певних діапазонах швидкостей. Відмічено, що збільшення величини сили, що стискає, призводить до зменшення значень критичних швидкостей як для прямої так і для зворотної прецесії. Збільшення числа напівхвиль призводить до збільшення розбіжності між значеннями критичних швидкостей прямої та зворотної прецесії. Окрім того, на значення критичних швидкостей обертань і їх чутливість до поздовжньої сили суттєво впливає довжина стержня.