2.3.2 Фізичне моделювання - Діагностика - Конспект лекций
ГоловнаЗворотній зв'язок

Діагностика

2.3.2 Фізичне моделювання

 

До певного часу застосування розрахункових методів у динаміці машин стримувалося недостатнім рівнем розвитку обчислювальної техніки і чисельних методів. Тому значне поширення мали експериментальні способи дослідження різноманітних характеристик машин, що проводяться на їх натурних зразках або моделях, які виконуються у певному масштабі.

Розроблення масштабу моделей здійснюється відповідно до правил теорії подібності. Основними поняттями, якими оперує ця теорія, є критерії подібності π, що є безрозмірними величинами (комплексами), складеними з розмірних параметрів, що характеризують фізичні властивості натурної машини. Критерії подібності у натурної машини і моделі мають бути рівні

π = idem.                                                   (2.15)

Для одностепеневої системи, що здійснює вимушені коливання, критерії подібності мають, наприклад, такий вигляд :

                  (2.16)

де    К, С – коефіцієнти жорсткості і демпфірування;

М – маса ;

G0 – амлитудне значення сили;

Х – амплітуда коливань;

w – частота вимушених коливань;

t –час.

    Фізичне моделювання є дуже плідною галуззю сучасних інженерних знань, що дозволяє вирішувати безліч проблем, що стоять перед дослідником, певне місце серед яких займає і вібродіагностика.    Фото    двох      типів   фізичних  моделей  наведені на рис.2.6.

    На рис. 2.6 а показаний перший тип моделі, яка відтворює в масштабі основні конструктивні елементи роторної машини :

- привід (1);

- муфту (2)

- опори (3);

- робочий орган (4).

     Модель дозволяє відтворювати основні дефекти роторної машини:

- дисбаланс, шляхом постановки додаткових важків на диск 4;

- розсцентровання з привод шляхом переміщення повзуна 5.

   На рис.2.6 б наведений другий тип моделі, що містить натурний вузол реальної машини (у даному випадку підшипник кочення). Дана модель дозволяє досліджувати характер прояву типових дефектів підшипникових опор ротора:

- знос тіл кочення;

- знос зовнішньої обойми підшипника;

- знос внутрішньої обойми підшипника

у вібраціях, які ці опори  генерують.

Рисунок 2.6 - Два типи  фізичних моделей машини

 

      Вібрація фіксується датчиком, який закріплюється за допомогою шпильки 2 (рис.2.6 б). Досліджуваний підшипник (1) приводиться для обертання приводом (4), з яким він  сполучений гнучким (гумовим) валом (3). Гнучкий вал і гумова опора (6) ізолюють підшипник від вібрацій привода, що є в даному випадку перешкодою.

     Фізичне моделювання до цього часу, нехважаючи на бурхливий розвиток чисельних методів, і обчислювальної техніки, у ряді випадків, залишається вельми ефективним методом дослідження, що дає вирішальні за своєю значущістю результати. Так, наприклад, на фізичній моделі другого типу можна відтворити крайові ефекти в підшипниках ковзання і щілинних ущільненнях, що піддаються математичному опису тільки з певною часткою достовірності. Перевагою фізичної моделі є так само можливість відтворення на ній різних дефектів, пов'язаних, наприклад, з ослабленням конструктивних зв'язків між елементами машини унаслідок їх зносу, ослаблення їх кріплення і тому подібне.

      Обидва різновиди моделювання - математичне і фізичне - тісно пов'язані між собою, оскільки доповнюють один одного. Розрахунок дозволяє визначити найбільш важливі параметри машини, що підлягають моделюванню, сформулювати завдання експерименту. Дані ж, отримані на фізичній моделі, у свою чергу, можуть бути  початковим матеріалом для розрахунку і перевіркою його правильності.

      Ознайомившись з методами моделювання машини, розглянемо моделі вібрацій, які генерують   різноманітні  за конструкцією і призначенням машини і  їх типові елементи.

 

 

9