1.6. Элементы экспериментальной динамики машин

1.6.1. Задачи экспериментального исследования. Пара­метрические датчики: емкостные, индукционные и реохордные. Проволочные датчики и их применение. Выбор места установки датчика. Вибромет­ры и акселерометры. Усилители и аналого-цифровые преобразователи.

1.6.2. Измерение кинематических и силовых параметров машин. Методика снятия и расшифровка виброграмм. Компьютерная обработка виброграмм.

2. Методические указания

Изучение курса следует начинать с ознакомления с его программой и усвоения принятых в нем понятий, определений и терминов.

Колебания представляют собой наиболее распространенный вид движения, которое обладает свойством повторяемости (пе­риодичности). Эта повторяемость может быть полной или частич­ной. В процессе колебаний происходит переход энергии одного вида в другой. При механических колебаниях основными энерго­носителями являются массы и жесткости упругих связей.

По характеру возбуждения различают колебания собственные, вынужденные, параметрические и автоколебания. С другой сторо­ны разделяют колебания, совершающиеся в линейных и нелинейных системах. По сложности систем, в которых происходят колебания, различают колебания, в системах с одной, несколькими и беско­нечными числом степеней свободы, а по характеру относительного движения масс в процессе колебаний - продольные, поперечные (изгибные) и крутильные.

Согласно поставленной задачи динамического исследования реальную систему, машину, механизм по возможности заменяют простой приведенной расчетной схемой с небольшим числом масс, обеспечивающей требуемую точность расчета. Процесс перехода от реальной системы к расчетной схеме, пригодной для анализа, иногда связан просто с исключением несущественных деталей. Принципиальная расчетная схема во многих случаях изображается в виде дискретных масс, связанных между собой упругими связями. При этом предполагается, что упругие связи невесомы, а массы не обладают упругостью.

В расчетных схемах все реальные параметры машин (массы и жесткости), а также внешние нагрузки, заменяются приведен­ными величинами. Замена реальной системы, приведенной расчетной схемой, производится на основе равенства кинетической и потен­циальной энергии реальной и приведенной систем, а также на ос­нове равенства элементарных работ сил, приложенных к элемен­там реальной системы и приведенной.

Законы движения масс расчетной схемы определяются как ре­шения дифференциальных уравнений движения. Наибольшее распрост­ранение получили способы составления уравнений движения на осно­ве принципа Даламбера и уравнений Лагранжа второго рода, а для многомассовых изгибных систем типа балки - обратный способ, основанный на введении сил инерций, приложенных к безмассовому упругому "скелету" изгибной системы, и использовании коэффици­ентов влияния.

При самостоятельном изучении курса необходимо проработать в первую очередь материал, изложенный на страницах рекомендован­ной литературы, указанных в таблице 2.1. Особое внимание следу­ет уделить усвоению вопросов программы курса, в ко­торых излагаются основы теории упругих колебаний систем с одной степенью свободы.

При изучении раздела программы, посвященном применению прикладных компьютерных программ для решения задач теории колебаний, следует базироваться на материале изученного ранее курса информатики, в частности, на тех его па­раграфах, в которых излагались возможности прикладных компьютерных программ и техника подго­товки задач для решения с использованием мощных вычислительных сред MathCAD и MATLAB .

Содержание и основы всех разделов курса излагаются студен­там в лекциях и закрепляются при решении задач на практических занятиях, при выполнении контрольной работы по курсу.

В процессе работы над курсом, студенты должны твердо усвоить и знать следующие главные понятия, определения, термины, форму­лы и уметь ими пользоваться при решении задач: масса, жесткость, характеристика жесткости, упругая связь, реальная система, при­веденная расчетная схема, возмущающая сила, кинематическое воз­буждение, восстанавливающая сила, сила инерции, сила неупругих сопротивлений (диссипативная сила), обобщенные координаты и силы, кинетическая и потенциальная энергии системы, уравнение движе­ния, начальные условия, закон движения, частота, период, амплиту­да колебаний, динамическая нагрузка, сила и момент силы упруго­сти связи» сила малой продолжительности, импульс силы, резонанс, биения, переходный процесс, стационарные колебания, стационарное упругое состояние связи, коэффициент динамичности, частотные характеристики (АЧХ, ФЧХ, АФЧХ), частотное уравнение, собственные формы колебаний, коэффициенты влияния, динамическая податливость, парциальная система.

Таблица 2.1.