Системы компенсации внешних возмущений
Курсовой проект - Безопасность жизнедеятельности
Другие курсовые по предмету Безопасность жизнедеятельности
Введение
Предметом этой учебно-исследовательской работы является обзор систем компенсации внешних возмущений, их сравнение, анализ преимуществ и недостатков. Представлены различные пассивные и активные системы виброзащиты, разобран принцип их действия, конструктивные особенности, а так же достоинства и недостатки.
Вибрация сопровождает работу почти каждой машины. Она особенно интенсивна в машинах, в которых вибрационные явления способствуют интенсификации технологических процессов. Однако вредное влияние вибрации на человека сдерживает дальнейшее развитие этих машин. Вследствие увеличения вибрации при возрастании скорости различных транспортных, строительных, дорожных, сельскохозяйственных и других машин ограничиваются предельные скорости, что приводит к значительным потерям транспортного времени.
Повышенные требования к современным быстроходным машинам и оборудованию по обеспечению высокой работоспособности и надежности при одновременном уменьшении их материалоемкости привели к необходимости изучения интенсивности вибрации и шума. Так как увеличение мощности и скоростных параметров оборудования приводит к возрастанию динамических нагрузок, следовательно, вибрационной активности. Источником вибрации и шума являются колеблющиеся твердые, жидкие и газообразные тела. Как правило, сложные колебательные процессы, происходящие в машинах и оборудовании, образуют вибрацию и шум, что оказывает вредное влияние на саму машину, на организм человека-оператора, а также на окружающую среду.
Колебания в машинах иногда могут быть полезными, но в основном они являются вредными: понижают надежность и долговечность машин, ускоряют износ деталей машин, вызывают шум, а это в свою очередь приводит к спаду производительности на предприятии. Поэтому снижение вибрации и шума остается также одной из приоритетных задач предприятий в плане повышения качества выпускаемой продукции и производительности труда.
1 Постановка задачи компенсации внешних возмущений
Рассмотрим произвольную механическую систему (рис. 1.1), к которой приложены динамические воздействия, силовые и кинематические. Силовыми воздействиями являются переменные во времени силы, приложенные в точках В1, …, Bk; проекции этих сил на оси координат F1(t), …, F3k(t),образуют 3k-мерный вектор F(t). Кинематические воздействия представляют собой перемещения некоторых точек A1, …, As, являющиеся заданными функциями времени. Проекции этих перемещений ?1(t), …, ?3s(t) на оси координат образуют 3s-мерный вектор ?(t). Если перемещения материальных точек системы, вызванные динамическими воздействиями, носят колебательный характер, то говорят, что в этой системе возникает вибрационное поле перемещений. Очевидно, что при этом образуются также вибрационные ноля скоростей, ускорений, усилий, механических напряжений и т. п.
Рисунок 1.1
Существует два основных метода виброзащиты. Первый метод состоит в присоединении к защищаемому объекту других механических систем (рис. 1.2, а), параметры которых выбираются таким образом, чтобы обеспечивалось уменьшение колебаний основной системы. Такой способ называется динамическим гашением, а присоединенные системы - динамическими гасителями. Второй метод заключается в разделении исходной системы на две части и в соединении этих частей дополнительными механическими системами (рис. 1.2, б).
Рисунок 1.2
Этот метод называется виброизоляцией или амортизацией, а устройства, соединяющие две части системы - виброизоляторами или амортизаторами. Обычно при разделении системы одна из ее частей оказывается свободным телом, не соединяющимся с какими-либо другими, эту часть принято называть амортизируемым объектом, а вторую, связанную с другими телами, - основанием или несущим, телом. Если динамические воздействия приложены к основанию, то целью амортизации является защита амортизируемого объекта, если же воздействия непосредственно приложены к объекту, то амортизаторы обеспечивают защиту основания.
Системы, состоящие из масс, упругих и демпфирующих элементов, называются пассивными, гашение вибрации в такой системе происходит за счет рассеяния энергии в пассивном элементе. Активными устройствами называются системы, содержащие элементы систем автоматического управления и, как правило, обладающие дополнительными источниками энергии, создающими вторичные противофазные колебания.
В зависимости от вида функциональных связей между информацией о вибрации, поступающей на регулятор, и управляющим воздействием виброзащитные системы делятся на непрерывного и дискретного типов, а по наличию априорной информации - на обыкновенные и адаптивные.[1]
На рисунке 1.3 представлена предлагаемая авторами классификация виброзащитных систем (ВЗС) по ряду признаков исходя из методов и способов виброзащиты, характера применяемых устройств и управлений [2].
Рисунок 1.3 Классификация виброзащитных систем
2. Обзор пассивных систем виброзащиты
Все динамические виброгасители (ДВГ) разбиваются на два класса по характеру контакта с объектом и на три ряда по признаку наличия дополнительных упругих и вязкостных звеньев. По таким признакам составлена таблица ДВГ (таблица 2.1).
Различают 17 видов ДВГ. Виды 1-4 относятся к непостоянному контакту между ДВГ и объектом. По характеру режима движения гасителя их называют виброударными. Виды 5-17 имеют постоянный контакт между ДВГ и объ