Демпфирования
В ряде случаев, например при воздействии на опору ударных и статических нагрузок, МКГД опор роторов ЭУ работают в режиме одноосного деформирования. При использовании многослойных гофрированных УДО в качестве гасителей опасных колебаний трубопроводов, приборов, деталей и узлов агрегатов транспортного машиностроения режим одноосного деформирования реализуется при работе демпфера единственным образом. Знание законов, определяющих асимметричность жесткостных и диссипатйвных свойств опоры, позволит рациональным образом установить опору по отношению к направлению действия нагрузки и с достаточной точностью определить жесткость и демпфирующую способность опоры в любом заданном угловом направлении.
Инженерная методика расчета УФХ многослойных гофрированных демпферов в режиме одноосного деформирования, созданная
Ю. К. Пономаревым [107], дает возможность выполнить в необходимом объеме расчетные исследования.
В расчетных исследованиях, выполненных на компьютере, варьировались следующие исходные данные: шаг гофров t, толщина пластин
jjE
демпфера л, начальная высота гофров h, ширина пластин Ь, число пластин в пакете пп, амплитуда смещения вибратора в опоре А, модуль упругости материала лент Е, число пролетов тп, высота гофров в собранном демпфере 5.
Результаты расчетных исследований сведены к графическим зависимостям среднециклической жесткости С(а) и демпфирующей способности |/(аХ в зависимости от углового положения а вектора перемещения А.
Зависимости С(а) и ц/(а) имеют вид замкнутых кривых, имеющих оси симметрии, проходящие через геометрический центр опоры и вершины или впадины гофров (рис. 2.1 и 2.2).
 |
Указанные зависимости имеют также поворотную симметрию, закон изменения УФХ повторяется через определенный угловой шаг. В силу указанной симметрии зависимостей С(а) и у(а) необходимой и достаточной является графическая информация в пределах одного шага гофров. Целесообразно сконцентрировать информацию, воспользовавшись относительными координатами:
Рис. 2.1. Расчетные зависимо-
сти С(а) Для различных амп-
литуд перемещений:
і _ >1*1,737 мм; 2 — /4=1,28 мм;
3 — /4=0,137 мм
г
где с. и j — жесткость и демпфирующая способность в і — угловом направлении; с0 и — жесткость и демпфирующая способность в направлении выступов гофров со стороны вала; <рш — угловой шаг гофров.
В результате расчетных исследований получено 56 исходных графических зависимостей, из которых в качестве примера приведено 8 вариантов для различных исходных данных (рис. 2.3—2.10).
Более подробно с результатами данных расчетных исследований можно ознакомиться, например, в работах [6, 7]. Исходные данные для зависимостей, приведенных на рис. 2.1—2.10, сведены в табл. 2.1 (знак — в таблице означает, что параметр для данной зависимости варьировался). Анизотропию упругофрикционных характеристик удобно оценивать в данном случае в помощью критериев (2.3) и (2.4). Анализируя исходные графические зависимости, нетрудно выявить, что наибольшее отличие в жесткостных и демпфирующих характеристиках наблюдается в направлениях выступов и впадин гофров. Поэтому зависимости (2.3) и (2.4) примут вид:
— Сі впад — V/ впад
с — ——— ; у ————- ————— .
Сі выст т j выст
|
0 0,2 0,4 0,6 0,8 Ф/ Угловое направление перемещения Рис. 2.3. Зависимости сДф,-)для различных амплитуд перемещений: |
 |
|
|
|
|
0 0,2 0,4 0,6 0,8 ф;
Угловое направление перемещения
Рис. 2.5. Зависимости сДф/) для различных амплитуд перемещений:
ф
Рис. 2.6. Зависимости ¥і(Фі) для различных амплитуд перемещений:
1 — 0,475 мм; 2 — ^4=0,413 мм; — =0,35 мм; 4 — =0,288 мм;
5 — Л=0,255 мм; 6 — Л=0,163 мм; 7 — Л=0,1 мм; 8 — А=0,038 мм
|
Угловое направление перемещения Рис. 2.7. Зависимости Cj (ф,-) для различных амплитуд перемещений: |
|
|
 |
|
|
|
|
|
|
 |
|
 |
|
Таблица 2.1 Исходные данные расчетных зависимостей, приведенных на рис, 2.1—2.10
|
В результате анализа расчетных исследований выявлено, что параметры: шаг гофров t толщина пластин /г; ширина пластин Ь; число пластин в пакете яп; модуль упругости материала лент Е коэффициент трения на вершинах гофров/слабо влияют на анизотропию УФХ МКГД. Определяющими параметрами в режиме одноосного демпфирования являются величины: амплитуда перемещения вала в опоре А; зазор в собранном демпфере d; первоначальный выгиб гофров h* и число пролетов демпфера т.
С использованием элементов теории подобия [89] при обработке исходных графических зависимостей были получены результаты, приведенные на рис. 2.11 и 2.12, определяющие степень анизотропии УФХ МКГД в режиме одноосного деформирования.
Безразмерный параметр А (рис. 2.11 и 2.12) определяется соотношением: А ~ Aid.
Таким образом, имея расчетные зависимости, а также принимая во внимание результаты исследований влияния действия постоянных сил
|
Относительная амплитуда перемещения Рис. 2.12. Зависимости |/(х) для |
различных значений параметра т:
1 — /л=2; 2 — т=3; 3 — /л=4;
4 — т=8; А — результаты
эксперимента
и разреза в демпфере под устройство, предотвращающее проворачивание пакета лент относительно прилегающих поверхностей [16,17], можно достаточно полно оценить анизотропию УФХ МКГД в режиме одноосного деформирования. Анализируя зависимости (см. рис. 2.11) при различных значениях параметра от отметим, что при ш = 2 обеспечить изотропность УФХ можно лишь в узком диапазоне относительных деформаций (0,08…0,12) А. При от — 3 этот диапазон становится^более широким; при от = 4 демпфер изотропен в диапазоне (0,04…0,2) А; при от * 8 — в диапазоне (0,04…0,8) А. причем при дальнейшем увеличении параметра от этот диапазон еще более расширяется. С учетом реальных условий эксплуатации демпфера jia ДЛА (наличие ограничителя перемещений цапфы в опоре) при А < 0,8 МКГД можно считать изотропным по жесткостным свойствам.
Анализируя зависимости, приведенные на рис. 2.12, отметим, что при любых реально допустимых сочетаниях геометрических и физических параметров демпфера и при от = 2 МКГД никогда не будет изотропным по демпфирующим свойствам, причем степень анизотропии по демпфированию возрастает с ростом относительных амплитуд деформаций. При от — 3 и от — 4 демпфер можно считать изотропным при небольших значениях относительных амплитуд деформаций (до 0,5 А ), при увеличении этого параметра степень анизотропии по демпфирующим свойствам возрастает, стремясь к бесконечности при достижении полного выпрямления гофров. При от = 8 МКГД изотропен по демпфированию в широком диапазоне относительных амплитуд деформаций (до 0,9…0,95 А ).
На основании полученных результатов можно сделать следующие выводы:
а) при конструировании многослойных гофрированных УДО роторов с целью устранения возможных причин появления дополнительных колебаний следует проектировать конструкции с числом пролетов в демпфере не менее восьми;
б) рекомендуется устанавливать ограничители перемещения в опоре не только из соображений создания оптимальных условий работы уплотнительных узлов, но и из соображений предотвращения асимметричности УФХ многослойных гофрированных УДО;
в) ориентировать демпфер в опоре в окружном направлении следует таким образом, чтобы линии действия постоянных сил проходили через вершины гофров со стороны вибратора, так как жесткость демпфера в этих направлениях имеет максимальные значения,
а, следовательно, перемещения вала в опоре под действием статических нагрузок будут минимальными;
г) при проектировании УДО трубопроводов, деталей и узлов агрегатов транспортных машин необходимо стремиться совмещать направление действия выбранной нагрузки с линией, проходящей через геометрический центр демпфера и выступ гофра со стороны корпуса опоры; коэффициент демпфирования в этом случае будет максимальным;