Обзор современных методов динамических расчетов валов валковых машин - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Рабочая программа учебной дисциплины «Теория обучения машин» 1 347.09kb.
Структурный и кинематический анализ 1 267.19kb.
Обзор методов адаптивного использования спектра 1 137.41kb.
Требования к функциям и техническим параметрам автоматизированной... 1 130.23kb.
Вуз мгту станкин первый год обучения в аспирантуре. Требуется 1 89.93kb.
Примерная программа дисциплины теория механизмов и машин 1 326.36kb.
Исследование неравномерности распределения контактного давления в... 1 43.91kb.
Обзор архитектур современных ос 6 509.27kb.
Методы анализа динамических систем 1 57.34kb.
Обзор методов графического паролирования Оригинал 1 51.81kb.
в данной работе осуществляется обзор основных задач, моделей и методов... 1 49.77kb.
Динамическая модель функционирования банка 1 29.25kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Обзор современных методов динамических расчетов валов валковых машин - страница №1/1

УДК 677.057.121

Обзор современных методов динамических расчетов валов валковых машин.

Алексеев И.А., Подъячев А.В.

(ООО «Систематика», г. Москва,

Костромской государственный технологический университет)

Колебаниям в инженерном деле посвящено большое количество работ

[1 … 8]. В них рассмотрены вопросы колебаний многих механических систем машин, в том числе и текстильных. Однако, специфика валкового модуля, заключающаяся в наличии упругой прослойки между валами, не позволяет непосредственно использовать результаты этих работ.

В работе [9] рассматриваются вопросы динамической балансировки вращающихся деталей, влияющей на колебания всего валкового модуля. Получено дифференциальное уравнение движения машины в обобщенных координатах.

В работе [10] разработана методика расчета основных параметров двухвалковых и трехвалковых отжимов, влияющих на неравномерность технологической нагрузки по длине и ширине обрабатываемого полотна, а также динамических нагрузок в валковой системе. Разработанная система математических моделей для динамического анализа валковых систем [11, 12] учитывала влияние основных конструктивных параметров, некруглости и нецилиндричности рабочих поверхностей валов, статической и моментной неуравновешенности валов. В предлагаемых моделях вал рассматривается как абсолютно жесткая балка на упругих опорах. Разработанные методы позволяют рассчитывать собственные частоты колебаний валковых систем и критические скорости проводки текстильных материалов. С помощью разработанных методик были сделаны расчеты амплитудно-частотных характеристик и колебаний технологической нагрузки в рабочем диапазоне для некоторых отжимных машин.

В работе [13] рассматривается проблема уменьшения колебаний валкового модуля путем добавления к нему управляющего элемента. В качестве управляющего элемента авторы предлагают использовать некоторую внешнюю контролируемую силу F (рис.1).
Рис. 1

Используя уравнения балки Эйлера - Бернулли в работе произведен расчет динамической системы 2х вращающихся валов, и определены параметры работы управляющего элемента.

В работе [14] предлагаются решения для снижения динамических нагрузок при каландрировании. С целью моделирования процессов и определения динамических нагрузок разработана динамическая модель валкового устройства в виде колебательной системы с упруговязкими составляющими, отражающими динамические свойства входящих в состав элементов (валов, механизма прижима, остова и ткани).

Разработана динамическая модель прохождения неровностей материала в валковом модуле. Для определения импульсных нагрузок на основании уравнения Лагранжа второго рода составлены и решены дифференциальные уравнения движения валов:



(1)

где xi – перемещения; ni, Pi – принятые коэффициенты, характеризующие демпфирование и жесткость системы соответственно; FH(t) – возмущение от неровности.

Разработан способ предварительной деформации неровностей тканей для сокращения выхода мерного лоскута, снижения динамических нагрузок, а также амплитуды и времени затухания колебаний в остове машины. Данный способ реализуется в установке (рис.2), в которой ткань 1 с неровностью 2 перед прохождением в рабочее жало валов (металлического обогреваемого 3 и наборного 4) получает предварительную деформацию в зазоре δ ролика 5 и вала 3.

Рис. 2


Перед деформированием неровностей ткань проходит через перекатной ролик 6 с целью размягчения ее структуры вследствие контакта с обогреваемым валом 3. Зазор регулируется пневмоцилиндрами 7.

Расчеты динамической модели производились с использованием ЭВМ. Основные результаты теоретических исследований, полученные в работе, подвергались экспериментальной проверке.

Автор работы приходит к выводу, что вопросы исследования и разработки средств снижения динамических нагрузок в каландрах являются актуальными с точки зрения их существенного влияния на работоспособность оборудования и качество отделки тканей.

В работе [15] разработана динамическая модель трехвального модуля

Рис. 3

(рис3) и получены дифференциальные уравнения свободных колебаний валов.



Рассматривая обобщенную динамическую модель валковых модулей при условии динамического равновесия, автор использует дифференциальное уравнение движения рассматриваемой системы, воспользовавшись уравнением Лагранжа 2го рода:

(2)

Где Т и П – кинетическая и потенциальная энергии системы, – независимые обобщенные координаты; – обобщенные скорости; – обобщенная возмущающая сила.

Таким образом, используя для силового анализа обобщенную динамическую модель валковых модулей и дифференциальные уравнения их колебаний при наличии возбуждающей силы, или ее отсутствии, автор определяет параметры и перемещения валов, динамические нагрузки от действия возбуждающей внешней силы при пропуске неровностей тканей.

В работе [16] рассматриваются проблемы возникновения колебаний в бумагоделательных каландрах. Авторами построена модель каландра, рассчитанная с использованием ЭВМ, где число валов, а также их физические свойства являются параметрами модели. Существенным минусом является то, что данной модели в качестве входных данных необходимо передавать характеристики собственных колебаний каландра, полученные экспериментально. Таким образом, данная модель не может быть использована для расчета новых машин, а только для усовершенствования существующих.

В работе [17] авторы рассматривают каландры в бумажном производстве, и приходят к выводу, что вибрацию в некоторых случаях, возможно снизить путем уменьшения обратной связи. Для моделирования каландра используется модель балки Эйлера-Бернулли, а для моделирования бумаги линейные пружины и пропорциональное демпфирование. В работе описана программа, позволяющая минимизировать колебания, путем изменения длинны охвата через сдвиг валов относительно оси. Полученная общая модель затем дискретизируется и решается методом конечных элементов. Пример валкового модуля дискретизированного для расчётов представлен на рис. 4.

Рис. 4

Число валов в модуле может быть задано пользователем. Также можно отметить, что большое внимание уделяется не только теоретическому изучению колебаний, но и их практическому уменьшению. Так например, в патенте [18] описывается управляющая система (рис. 1) позволяющая уменьшить колебания валкового модуля, путем изменения давления между различными валами но обеспечивая на выходе одинаковый результат, за счёт того что параметры меняются сразу в нескольких жалах.

Рис. 5


Вышеизложенные методы имеют некоторые недостатки. Все авторы, кроме Зельдина, Сингха и Пола, считают распределенную нагрузку на вал равномерной, что не соответствует действительности. Собственный вес вала учитывает, например, Зельдин, но как постоянную добавку к значению распределенной нагрузки, что является сильным упрощением. Много сложностей возникает с учетом конструктивных особенностей валов. Наиболее полно учтена переменность изгибной жесткости в работе Сингха и Пола. В работе Пессена полученный профиль сердечника будет слегка выпуклым, а не коническим, как предполагалось при выводе уравнения. Программное обеспечение для ЭВМ имеют лишь работы Зельдина и Пессена.

В работе [19] предлагается использовать универсальный метод статического и динамического исследования валов двух- и трехвалковых модулей. Основу метода составляют идеи Г. Крона [20], развитые и ориентированные на механические системы В.А. Мартышенко. Метод, хорошо адаптируемый к применению ЭВМ, позволяет разрабатывать эффективные и универсальные алгоритмы и программы для исследования и создания валковых модулей с наилучшими технологическим показателями при обработке текстильных материалов.


Выводы


Все выше изложенное позволяет сделать вывод, что тема динамических исследований валковых устройств является актуальной. Также можно отметить, что большинство авторов используют для расчетов ЭВМ. Основные различия работ состоят в методах моделирования и расчета. Особо можно отметить, что большое количество работ посвящено не только расчету собственных колебаний валов, но также способам их устранения, так в работах [13, 18] рассматриваются системы управления валами для контроля колебаний, а в работе [14] способ предварительной деформации неровностей тканей.

Литература

  1. Диментберг Ф.М., Шаталов К.Т., Гусаров А.А. Колебания машин./ - М., Машиностроение, 1964. - 308 с.

  2. Коритысский Я.И. Колебания в текстильных машинах./ - М Машиностроение, 1973. - 320 с.

  3. Тимошенко С.П. Теория колебаний в инженерном деле./ - М.-Л., Физматгиз, 1959,439 с.

  4. Пановко Я.Г. Основы прикладной теории упругих колебаний. – М.: Машиностроение, 1967ю – 315 с.

  5. Коньков А.И. Оборудование отделочного производства текстильной промышленности. - М.: Легкая индустрия, 1964. – 320 с.

  6. Вульфсон И.И., Коловский М.З. Нелинейные задачи динамики машин. – Л.: Машиностроение, 1968. – 281 с.

  7. Коритысский Я.И. Динамика упругих систем текстильных машин. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 96 с.

  8. Мартынов И.А., Прошков А.Ф., Яскин А.П. и др. Справочное издание. Машиностроение. Энциклопедия. Раздел IY-13 Машины и агрегаты текстильной и легкой промышленности. – М.: Машиностроение, 1997. – 608 с.

  9. Ракитский Ю.В. Численные методы решения жестких систем / М., Наука, 1979г., 208 с.

  10. Картовенко В.М. Влияние конструктивных параметров скоростных валковых от­жимов текстильно-отделочного оборудования на колебания и равномерность техно­логической нагрузки : Дис. … к.т.н. : 04824007191 – Защищена 20.10.82 : М., 1982. – 315 с.

  11. Румянцев А.А. Деформация резинового покрытия отжимных валов // Технология текстильной промышленности. - 1969. - 2. - с. 160 - 164.

  12. ­Румянцев А.А. Численный метод решения контактных задач текстильных машин // Технология текстильной промышленности. - 1985. - 1. - с. 113 - 116.

  13. Chung-Feng Jeffrey Kuo, Jia-Siang Chen Dynamic Modeling and Control of Pressure Dyeing Machine’s Running Roller System - 2008 г. - Fibers and Polymers. - 5 : Т. 9.

  14. Писарев А. В. Диссертация // Снижение динамических нагрузок в каландрах для отделки тканей. - Иваново, 2009 г.

  15. Писарев А.В. Фомин Ю. Г., Удвал Л. Определение параметров колебаний валов [Статья] // Технология текстильной промышленности. – Иваново 2007 г. - 5 (301).

  16. Shelley Stuart, Zwart Jake, Fournier André 83rd Annual Meeting, Technical Section, CPPA [Конференция] // New Insights into Calender Barring Prevention. - 1997.

  17. Melnick Robert Michael Диссертация // Comprehensive Model of Calender Stacks for Dynamic Analysis and the Prediction of Offsets. - Toronto, 1997 г.

  18. Vuorimies Timo Method and Arrangement for Preventing Vibrations in a Multi-Nip Calender or Calender Array [Патент]. - США, 2007 г.

  19. Мартышенко В.А. Автоматизированный расчет и исследование типовых рабочих органов текстильных машин: Дис. д.т.н. : Защищена 06.95. Москва, МТИ, 1995. – 534 с.

  20. Крон Г. Исследование сложных систем по частям. Диакоптика./-М., Наука, 1972. - 542 с.





Легко прощать врагов, когда не имеешь достаточно ума, чтобы вредить им, и легко быть целомудренному человеку с прыщеватым носом. Генрих Гейне
ещё >>