Особливості спектру частот крутильних коливань трансмісій машин

Abstract

Питанням міцності машин при інтенсивних динамічних навантаженнях надається першочергове значення. Це різні за призначенням, конструкцією, умовам навантаження машини: енергетичні, самохідні, авто- та промислові трактори, тепловози, транспортні та інші. Їх об'єднує наявність потужного джерела періодичних навантажень в широкому діапазоні частот, наявність відносно податливої трансмісії, схожість характеру динамічних процесів, схожість методів аналізу. Дослідження крутильних коливань для таких систем є обов'язковим. Важливою складовою цього аналізу є розрахунок спектра власних частот та форм коливань багатомасової еквівалентної схеми трансмісії. В роботі розглядається визначення спектра частот та аналіз особливостей форм коливань силової передачі трансмісійних машин. Для чисельних експериментів прийнята 12-ти масова ланцюгова крутильна схема типової силової передачі трактора. Враховані інерційні характеристики двигуна, коробки передач, бортових редукторів, коліс та інших; пружність колінчастого вала, муфт і інших. Обговорюються підходи по спрощенню динамічної моделі. Показано, що спектр достатньо щільний; є поява очікуваних пар майже кратних частот; деякі з форм коливань носять яскравий парціальний характер. Розглянуто також вплив на спектр частот ефекту пониження порядка рівнянь шляхом об'єднання певних мас.

The issue of the strength of machines and mechanisms with intense dynamic loads is given priority. These are different in design, construction, loading conditions of the machine: energy, self-propelled, agricultural, auto and industrial tractors, diesel locomotives, transport and others. They are united by the presence of a powerful source of periodic loads in a wide range of frequencies, the presence of a relatively flexible transmission (crankshafts, elastic couplings, cardan shafts, fusible housing, etc.), the similarity of the nature of dynamic processes, the similarity of research methods. These are machines and constructions that should be considered as the only dynamic system. The theoretical basis and methods of calculations of motor-transmission systems for free and forced oscillations are elaborated in detail. An important step in the study of dynamic processes begins with the idealized reduced equivalent scheme, built on the principle of sampling of inertial and elastic characteristics. Investigation of torsional oscillations in such systems is obligatory. An important part of this analysis is the calculation of the spectrum of eigenfrequencies and forms of oscillation of a multi-mass equivalent transmission scheme. The paper deals with the definition and analysis of the characteristics of the spectrum of frequencies and forms of oscillations of power transmission of transmission machines. For numerical experiments, a 12-mass chain torsion circuit of a typical power transmission of a tractor was selected. Inertia characteristics of the engine, transmission, gearboxes, wheels and others are taken into account. elasticity of the crankshaft, couplings, and others. The approaches to simplify the dynamic model are discussed. It is shown that the spectrum is sufficiently dense; appearance of expected pairs of almost multiple frequencies; some forms of oscillations have a pronounced partial character. The influence on the frequency spectrum of the reduction of the order of equations by combining certain masses is also considered.