РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, ВЫПОЛНЕННОГО В ВИДЕ ЦИЛИНДРА С ОГРАНИЧЕННОЙ РАДИАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ
https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-8-620-624
Аннотация
Рассмотрены причины возникновения колебаний (вибраций) в машиностроительных конструкциях и их влияние на работоспособность механизмов. Определено, что одним из основных источников колебаний элементов машин являются подшипники скольжения, в которых вал находится во втулке (вкладышах) с зазором, при выборке которого происходит удар. Рассмотрен принцип действия виброзащитных систем, основным элементом которых является упругий элемент – амортизатор. Проанализировано влияние жесткости упругого элемента на работоспособность подшипников скольжения. Приведена конструкция упругого пневматического элемента повышенной жесткости, выполненного в виде цилиндра с ограниченной радиальной деформацией. Показано, что способность такого элемента центрировать вал относительно геометрической оси опоры под действием радиальной нагрузки обеспечивается возникновением разности площади контакта внешней поверхности корпуса подшипника и поверхности упругого цилиндра. Разработана методика расчета приращения площади контакта упругого элемента, выполненного в виде пневматического цилиндра с ограниченной радиальной деформацией, с поверхностью, через которую передается внешняя нагрузка при заданных параметрах опоры: длине цилиндра и величине избыточного давления газа внутри цилиндра. Считается, что вал находится в подшипнике без зазора, и оболочка, образующая цилиндр, нерастяжимая. Установлено, что деформация и жесткость упругого пневматического цилиндра с ограниченной радиальной деформацией зависят от его длины и величины избыточного давления внутри полости. Полученные математические зависимости позволяют определять и задавать параметры упругого пневматического элемента, выполненного в виде цилиндра с ограниченной радиальной деформацией (длину цилиндра и величину избыточного давления газа внутри цилиндра) в зависимости от условий эксплуатации подшипника скольжения.
Ключевые слова
Об авторах
А. Г. НикитинРоссия
д.т.н., профессор, директор института машиностроения и транспорта
654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42
А. В. Абрамов
Россия
аспирант кафедры механики и машиностроения
654007, Россия, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42
И. А. Баженов
Россия
к.т.н., доцент кафедры маркетинга
620002, Россия, Екатеринбург, ул. Мира, 19
Список литературы
1. Иванов А.П. Динамика систем с механическими соударениями. – М.: Международная программа образования, 1997. – 336 с.
2. Brach R.M. Moments between impacting rigid bodies // Trans. ASME, I. Mech. Design. 1981. Vol. 103. No. 4. P. 812 – 817.
3. Budd C., Dux F., Cliffe A. The effect of frequency and clearance variations on single-degree-of-freedom impact oscillator // J. Sound and vibrations. 1995. Vol. 184. No. 3. P. 475 – 502.
4. Earles S.W.E., Wu C.L.S. Motion Analysis of a Rigid-Link Mechanism with Clearance at a Bearing Using Lagrangian Mechanics and Digital Computation. In book: Mechanism 1972, Institution of Mechanical Engineers. – London, England, 1973. P. 83 – 89.
5. Haines R.S. A Theory of Contact Loss at Revolute Joints with Clearance // Journal of Mechanical Engineering Science. 1980. Vol. 22. No. 3. P. 129 – 136.
6. Hogan S. On the dynamics of rigid-block motion under harmonic forcing // Proc. Roy. Soc. London. 1989. Vol. 425A. No. 1869. P. 441 – 479.
7. Perera O., Seering W.F. Prevention of Impact in Bearings of Four-Bar Linkages // ASME Journal of Mechanisms, Transmissions and Automation in Design. 1983. Vol. 105. No. 3. P. 592 – 598.
8. Shaw S.W., Holmes P.J. A periodically forced impact oscillator with large dissipation // ASME, J. Of appl. Mech. 1983. Vol. 50. P. 849 – 857.
9. Арефьев В.А., Ильичев И.И., Кашевская Л.А. и др. Выбор параметров эффективной виброизоляции упругой опоры зубчатой передачи // Вестник машиностроения. 1980. № 8. С. 17 – 19.
10. Dubowsky S., Moening M.F. An Experimental and Analytical Study of Impact Forces in Elastic Mechanical Systems with Clearances //Machine and Mechanisms Theory. 1978. Vol. 13. P. 451 – 465.
11. Eubanks R.A. Investigation of a Rational Approach to Shock Isolator Design // Shock and Vibration Bulletin. 1964. Vol. 34. No. 3. P. 137 – 167.
12. Lowen G.G., Jandresists W.G. Survey of Investigations into the Dynamic Behavior of Mechanisms Containing Links with Distributed Mass and Elasticity // Mechanism and Machine Theory. 1972.
13. Vol. 7. P. 3 – 17.
14. Moening M.F. An Experimental and Analytical Study of Elastic Mechanical Systems with Clearances. – MS thesis, School of Engineering and Applied Science. – University of California, Los Angeles, Calif., 1976.
15. Sevin E., Pilkey W. Optimum Shock and Vibration Isolation Systems, SVM-6. – The Shock and Vibration Information Center, 1971.
16. Косарев О.И. Активное гашение вторичного поля цилиндрической оболочки в дальней зоне с использованием приложенных к оболочке вынуждающих сил // Проблемы машиностроения и
17. надежности машин. 2013. № 1. С. 10 – 17.
18. Карабан В.В., Карцев С.К., Сафронов Ю.Г., Синев А.В. Оптимизация спектра собственных частот подвески твердого тела варьированием геометрических и жесткостных параметров // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1993. № 2. С. 20 – 25.
19. Никитин А.Г. Определение величины внутренних параметров опоры с упругим пневматическим элементом // Вестник машиностроения. 1999. № 4. С. 15 – 17.
20. Никитин А.Г., Векессер А.Ю., Сахаров Д.Ф. Расчет жесткости пневматического тороида с ограниченной тангенциальной деформацией // Изв. вуз. Черная металлургия. 2009. № 8.
21. С. 64 – 66.
22. Никитин А.Г., Чайников К.А. Расчет деформации упругого цилиндрического элемента пневматического амортизатора // Вестник машиностроения. 2011. № 8. С. 23 – 25.
23. Никитин А.Г., Чайников К.А., Дегтярь В.А., Живаго Э.Я. Расчет жесткости пневматического цилиндра с ограниченной осевой деформацией // Изв. вуз. Черная металлургия. 2012. № 4.
24. С. 68 – 70.
Рецензия
Для цитирования:
Никитин А.Г., Абрамов А.В., Баженов И.А. РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ УПРУГОГО ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА, ВЫПОЛНЕННОГО В ВИДЕ ЦИЛИНДРА С ОГРАНИЧЕННОЙ РАДИАЛЬНОЙ ДЕФОРМАЦИЕЙ. Известия высших учебных заведений. Черная Металлургия. 2018;61(8):620-624. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-8-620-624
For citation:
Nikitin A.G., Abramov A.V., Bazhenov J.A. CALCULATION OF PARAMETERS OF RESILIENT PNEUMATIC ELEMENT, EXECUTED AS A CYLINDER WITH LIMITED RADIAL DEFORMATION. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2018;61(8):620-624. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2018-8-620-624