автореферат диссертации по энергетике, 05.14.16, диссертация на тему:Расчетно-аналитические принципы проектирования виброзащитных элементов перескока петлеобразной формы

5 ОН

На правах рукописи

Томлеева Светлана Владимировна

РАСЧЕТНО-АНАЛИТИЧЕСКИЕ ПРИНЦИПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ВИБРОЗАЩИТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕРЕСКОКА ПЕТЛЕОБРАЗНОЙ ФОРШ

Специальность 05.14.16. "Технические средства и методы защиты окружающей среды (приборостроение, машиностроение)"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Брянск - 1996

- г -

Работа выполнена в Брянской государственной инженерно-технологической академии

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

А. Л. Осиновский

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор В. И. Чернышев;

кандидат технических наук, доцент В. И. Воробьев

Ведущая организация

АО "Брянский автомобильный завод" г. Брянск

Защита состоится фе&^&ЯЯя в ч.

на заседании диссертационного совета К 113.29.03 при Брянском государственном педагогическом университете по адресу: 241036, г. Брянск, ул. Бежицкая, д. 14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Брянского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан "Х-У " ^¿-¿¿^-З._ 199б г.

Ученый секретарь диссертационного совета

0. П. Москаленко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Защита окружающей среды в последние годы становится первоочередной задачей любого государства. Наряду с различными устройствами, способными определять состояние окружающей среды, разрабатываются технические средства, призванные защищать окружающую среду, в том числе и человека, от вредных воздействий.

Данная работа посвящена проблеме виброзащиты. Известно, что среди профессиональных заболеваний третью часть составляют заболевания, связанные с воздействием вибрации. Подавляющее большинство существующих виброзащитных устройств функционируют на принципах пассивной виброзащиты и не являются достаточно эффективными на широком диапазоне частот. Активная виброзащита не нашла широкого применения из-за высокой себестоимости. Поэтому разработка виброзащитных устройств, удовлетворяющих санитарно-гигиеническим нормам, представляет актуальную в научном и практическом отношении задачу. Решение этой задачи возможно на основе применения теории виброзащитных систем с перескоком, позволяющим проектировать устройства, высокоэффективно защищающих объект от воздействия вибрации.

Цель. Разработка расчетно-аналитических принципов проектирования виброзащитных элементов перескока петлеобразной формы, обеспечивающих экологический комфорт человека-оператора в системе "производство-человек".

Для реализации этой цели в диссертации ставятся следующие задачи:

- разработать математическую модель петлеобразного элемента перескока;

- заложить расчетно-аналитическую базу проектирования таких элементов;

- оценить влияние геометрии петли на формирование силовых и жесткостных характеристик перескока;

- оценить вклад учета нелинейных параметров системы на точность проектных решений.

Методы исследования. Теоретические исследования проводились на основе теории виброзащитных технических средств, содержащих элементы перескока. Для расчета элемента перескока использовались линейная и нелинейная теории изгиба стержней. Учет геометрической нелинейности проведен с помощью метода последовательных нагружений. Для его реализации использованы основы метода конечных элементов с применением ЭВМ. Достоверность результатов обеспечивалась решением тестовых задач.

Научная новизна. Разработана математическая модель эффективного виброзащитного технического средства. Получены функциональные зависимости между параметрами, позволяющие проектировать виброзащитное устройство с нулевой динамической жесткостью вблизи положения статического равновесия.

Исследовано влияние формы упругой линии элемента перескока на формирование виброзащитных качеств устройства.

Практическая ценность. По результатам расчетно-аналити-ческих исследований даны рекомендации, позволившие спроектировать, изготовить и внедрить в учебный и научно-исследовательский процесс модель колебательной системы с элементом перескока петлеобразной формы.

Апробация работы. Основные идеи и результаты данной работы были доложены на семинарах кафедры "Инженерная защита окружающей среды и прикладная механика"(БГИТА,1996), на Международной научно-технической конференции "Износостойкость машин" (Брянск, 1994), в институте проблем механики РАН (секции механики деформируемого твердого тела и теоретической механики)л Москва, 1995, 1996).

Публикации. Основные положения работы опубликованы в четырех статьях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложений, содержащих распечатки программ.

Объем работы - 199с. машинописного текста, рисунков -39, таблиц - 1.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается влияние на организм человека вредной вибрации на производстве и в быту, раскрывается проблема создания виброзащитных рабочих мест и актуальность этой проблемы, обосновывается выбор технических средств виброзащиты, формулируются основные задачи работы.

В первой главе проанализированы основные научные направления, связанные с виброзащитой рабочих мест. Особо выделяется направление, основанное на использовании элементов перескока в качестве упругого элемента в виброзащитных устройствах, которое впервые было сформулировано в работах Ала-бужева П.М. и нашло продолжение в работах Пахомова М.П., Никифорова И. С. , Осиновского А.Л. и других. Отмечены преимущества этого способа виброзащиты перед другими. Близкое направление научных исследований рассмотрено в работах Чернышева В.И..

Описана идея реализации виброзащитного устройства, основным элементом которого является упругий петлеобразно замкнутый стержень. Предложена расчетная схема такого элемента и показано, что он при определенном способе нагружения обладает эффектом перескока. Общий вид устройства приведен на рис. 1, а расчетная схема элемента - на рис. 2.

Разработана методика расчета замкнутого стержня под действием сосредоточенной нагрузки, позволяющая оценить усилия в точке контакта стержня и деформирующего его ролика, а также построить жесткостные и силовые характеристики элемента перескока, необходимые для создания эффективного виброзащитного устройства. Эта методика основана на определении перемещения точки Б приложения силы Р в зависимости от первоначального смещения 2Д двух противоположных наиболее удаленных от оси симметрии элемента сечений стержня (рис.2). В силу симметрии рассматривается половина замкнутого стержня, а влияние второй половины учтено введением дополнительной силы и момента. Для данной расчетной схемы выведены математические зависимости, по которым определяются перемещения изогнутого стержня по линейной теории и с учетом геомет-

Общи вид виброзащитного устройства.

1-возбудитель колебаний; 2-защищаемый объект; 3-элемент с постоянной жесткостью; 4-элемент перескока; Рис.1.

Расчетная схема элемента.

рической нелинейности задачи изгиба стержня. Для определения перемещения точки приложения силы по линейной теории используется метод Мора. Перемещения определяются по формуле

Эи 1 Мёэ ЭМ

£ = г- = * — Т" ' (1)

ар о ej эр

где

Г - прогиб под силой в направлении линии действия силы;

и - потенциальная энергия изгиба стержня;

Р - действующая сила;

М - изгибающий момент в сечении от действующей нагрузки;

Е - модуль упругости материала стержня;

J - момент инерции сечения стержня (принимая прямоугольное поперечное сечение петли, подсчитывался по известной зависимости J = сШ3/12, где (1 - ширина, И - высота сечения).

Так как для определения перемещения точки приложения силы с учетом геометрической нелинейности в работе использован численный метод последовательных нагружений, то выполнено обоснование применимости этого метода для данной задачи.

Приведены зависимости, обеспечивающие условие прочности виброзащитного элемента в процессе нагружения, в зависимости от величины А, так как петлеобразный элемент перескока не только должен формировать виброзащитные характеристики, но и обладать достаточной надежностью и долговечностью в работе.

Во второй главе проведено построение жесткостных и силовых характеристик упругого виброзащитного элемента перескока. Для этого использована линейная теория изгиба. Для учета влияния формы упругой линии стержня на формирование характеристик рассмотрены три формы петли элемента переско-кав виде окружности, эллипса и лемнискаты. Жесткостная характеристика определялась с учетом деформации

1

5(«) = -, (2)

Н

где действующая сила, принятая равной 1, а - перемещение, полученное точкой приложения этой силы в направлении линии ее действия и вычисленное по формуле (1).

Выражение функции 6(«) - нелинейное, зависящее от формы упругой линии стержня, а также от характеристик поперечного сечения стержня.

На рис.3 показаны жесткостные характеристики для элемента, упругая линия которого описана окружностью, эллипсом или лемнискатой. Они построены при условии, что утах для трех элементов одинаков. Из графиков видно, что жесткостные характеристики для форм, симметричных относительно оси У, также являются симметричными функцями (1 - окружность,2 -эллипс). Несимметричная форма обладает несимметричной функцией жесткости (3 - лемниската).

Жесткостные характеристики виброзащтиных элементов.

1-окружность; 2-эллипс; 3-лемниската.

Рис.3.

Вид графиков 1, 2, 3 свидетельствует о том, что из трех рассматриваемых форм минимальное значение по жесткостной характеристике в наибольшее для окружности и наименьшее для лемнискаты. На каждом графике в окрестности точки с координатой х = 0 можно выделить отрезок, на котором жесткость квазипостоянна. Для окружности этот отрезок имеет меньшую протяженность, для эллипса - большую, и наибольшая протяжен-

ность у лемнискаты. С возрастанием модуля координаты х значения жесткости возрастает, поэтому наблюдается также и рост возвращающих усилий, старающихся вернуть элемент перескока в положение среднего неустойчивого равновесия, а всю колебательную систему - в положение статического равновесия. Таким образом, необходимо достичь того, чтобы основная работа виброзащитного устройства происходла в окрестности положения статического равновесия системы (точка с координатой х=0). Это качество виброзащитного устройства является одним из основных и делает его наиболее эффективным техническим средством, обеспечивающим защиту от вибрации.

Зная жесткостную характеристику перескока, можно построить его силовую характеристику по формуле

Р = 6(с0-у, (3)

где V - заданное перемещение точки упругой линии, соответствующее данному значению <х и зависящее от величины Д.

Так как явление перескока в рассматриваемой конструкции имеет место при перемещении элемента в направлении, совпадающим с осью х (рис.2), то необходимо определить силовую характеристику, реализуемую упругим элементом в данном направлении. Для этого необходимо разложить силу Р на касательную Рг и нормальную Рп составляющие и, вследствие особенностей конструкции, спроецировать на ось х лишь нормальную составляющую Рп. Таким образом, формула для силовой характеристики перескока будет иметь вид:

<3П = 6(<х)-У-собг-ЗШГ, (4)

где г - угол наклона касательной к упругой линии стержня в точке приложения силы Р (рис. 2). Общий вид выражения для <3П остается неизменным для трех форм петли. Особенности, связанные с этой формой упругой линии, учитываются в выражениях для 6(а) иг для каждого вида кривой.

На рис.4 показаны силовые характеристики перескока. Они построены при тех же условиях, что и жесткостные характеристики на рис.3.

Как видно, силовые характеристики окружности и эллипса (кривые 1 и 2) обладают симметрией относительно начала координат. Когда упругая линия стержня представлена лемнискатой силовая характеристика не обладает центром симметрии (кривая

3). Правая ветвь характеристики Цп лемнискаты имеет меньшие значения, чем характеристики окружности и эллипса, а ее протяженность вдоль оси ОХ больше, чем для окружности, но мень-

ше, чем для эллипса. Левая ее ветвь имеет значения, меньшие, чем у характеристик окружности и эллипса, а ее протяженность вдоль оси ОХ больше, чем у характеристик окружности и эллипса.

Так как все три формы рассматриваются с точки зрения использования их в виброзащитном устройстве, то судя по виду их силовых характеристик можно сделать следующие выводы:

1. Упругий элемент в виде окружности может нейтрализовать внешнее воздействие большей величины по сравнению с двумя другими; участок "падающей" характеристики, соответствующий отрезку [-Х1, XI], являющийся величиной оптимального хода виброзащитного устройства, здесь меньше, чем у двух других.

2. Если по условиям эксплуатации защищаемого объекта предусмотрены воздействия на него большой амплитуды, то необходимо увеличивать величину защитного хода виброзащитного устройства, и в этом случае удобнее пользоваться упругим

Силовые характеристики перескока.

X

1-окружность; 2-эллипс; 3-лемниската. Рис. 4.

элементом в виде эллипса, добиваясь необходимого значения силы С}п изменением размеров его полуосей.

3. Из-за несимметричности силовой характеристики элемента в виде лемнискаты рекомендуется его использовать при малой амплитуде внешнего воздействия, так как, хотя участок "падающей" характеристики здесь почти такой же, как и у эллипса, но из-за его несимметричности относительно начала координат, реализуются различные по величине возвращающие усилия для положительных и отрицательных координат х, и это различие необходимо учитывать.

Использование рассматриваемого элемента перескока в виброзащитной системе основано на параллельном подключении его к некоторой подвеске с постоянной жесткостью (пружине) для реализации необходимых суммарных жесткостных и силовых характеристик. На рис. 5 изображены силовые характеристики упругих элементов виброзащитного устройства - пружины и стержня, и суммарная силовая характеристика. За начало координат принята точка, соответствующая положению статического равновесия виброзащитной системы. В этом положении элемент с постоянной жесткостью имеет статическое нагружение, а упругий элемент перескока зафиксирован в среднем положении неустойчивого равновесия. На рис.5 это точка С на оси X с учетом ее перемещения в результате начальной деформации упругой линии стержня. Оптимальность виброзащиты обеспечивается на отрезке [-х*, х*], где сила (Зп упругого элемента перескока по модулю равна динамической добавке силы упругости пружины Р. При отклонении колебательной системы от положения статического равновесия на этом отрезке суммарная сила виброзащитного устройства равна силе статического нагружения, а суммарная жесткость, вычисленная как производная от суммарной силы, равна нулю (рис. 5).

Для того, чтобы это получить, необходимо так подбирать физические и геометрические характеристики упругого элемента перескока, чтобы тангенс угла наклона касательной к силовой характеристике элемента перескока на участке, содержащем точку С, в которой сила Ой равна нулю, был численно равен тангенсу угла наклона силовой характеристики пружины, но

Силовые характеристики виброзащитного устройства.

1 - пружина с постоянной жесткостью; 2 - элемент перескока; 3 - виброзащитное устройство.

Рис. 5.

имел противоположный знак. Это условие выражается уравнением

с10п <3х

= - 0.5спр, (5)

х=0

где сПр - жесткость пружины, а коэффициент 0.5 введен для учета того, что рассматривается лишь половина упругого элемента перескока; знак "-" взят в силу того, что с!Цп/с1х < 0 в окрестности положения статического равновесия.

Решив уравнение (5) для трех случаев вида упругой линии, были получены три уравнения, выражающие условие полной виброзащиты в окрестности положения статического равновесия системы. Они имеют вид

для окружности:

„ 16Е,11Г(12-л2)

Д2—ег-Т;-+ Л—а—?- = °-5спр. (6)

1?5(Л2-8)2 I? (Л -8)

где I? - радиус упругой линии сержня,

Д - величина первоначального смещения сечения стержня с максимальной координатой Ушах-

для эллипса:

¿Оп с!х

= д2

е-Е: Ь-Е: -,+ Д

Х=0

(В")

"Спр.

(V)

где а - большая полуось эллипса, расположенная по оси х, Ь - малая полуось эллипса, расположенная по оси у, ? и г" - безразмерные величины, в выражение которых входят эллиптические интегралы первого и второго рода, используемые при расчете стержня, упругая линия которого описана эллипсом;

для лемнискаты:

„ EJ EJ

Д2 — 797.8201 + Д —.242.3812 = 0.5спр, (8) а ° а 4

где а* - параметр, входящий в уравнение лемнискаты и определяющий ее размеры по осям х и у.

Так как в выражения (6) - (8) входят параметры виброзащитного устройства ( сПр, <1, Ь, Д), то они являются параметрами формирования необходимых виброзащитных характеристик. В работе было проведено изучение влияния этих параметров на условие виброзащиты. На рис. 6 приведены графики, иллюстрирующие зависимость начального смещения Д от радиуса 1?, жесткости пружины сПр, высоты сечения стержня Ь и ширины сечения стержня (1 (для окружности). Линейные величины указаны в см, а жесткость пружины - в Н/мм. Анализ графиков показывает, что каждый из параметров влияет на условие виброзащиты нелинейно. Так, при увеличении радиуса окружности и постоянстве других параметров условие виброзащиты удовлетворяется за счет увеличения начального смещения Д, причем, наиболее чувствительно это условие к радиусу при достаточно больших его значениях. Изменение жесткости пружины сПр при постоянстве остальных параметров более плавно влияет на условие виброзащиты и с ростом сПр величина Д растет незначительно. При возрастании размеров поперечного сечения стержня 11 и с! условие виброзащиты выполняется при малых значениях Д, а при их уменьшении величина смещения резко возрастает.

Зависимость величины Л от параметров виброзащитного устройства.

диуса И; 4-от жесткости пружины сПр. Рис.6.

При рассматриваемом нагружении кривого стержня основное влияние на напряженное состояние оказывают изгибные напряжения. Их значения зависят от величины Д. В целях надежности работы конструкции необходимо удовлетворить условие прочности элемента на изгиб. Используя закон Гука и выражение максимальной относительной деформации при изгибе, получены формулы, выражающие достижение полной виброзащиты при соблюдении необходимого условия прочности. Они имеют вид

для окружности:

_ 16(12-1Г2Шб]и пЖбЗи 1

Л —Т~9-9- + Л о-= - Спр, (9)

для эллипса

„ qbW[б]и Ь3Ж б]и 1

Д 6 »? + Л -бТ~ = - °пр. (Ю)

ад а%* 1

для лемнискаты

„ 265.94И[б]и 80.7934W[б]и 1

Д -+А--1СпР' Ш)

где [б]и - допустимое напряжение на изгиб,

Ы - осевой момент сопротивления для прямоугольного сечения.

В результате исследований в работе были получены жест-костные и силовые характеристики виброзащитных элементов перескока;

проведено исследование влияния формы упругой линии стержня на формирование этих характеристик;

для каждой формы выведено уравнение, выражающее условие полной виброзащиты в окрестности положении статического равновесия;

для каждой формы выведено уравнение, выражающее полную виброзащиту с соблюдением условия прочности по допустимым напряжениям на изгиб.

В третьей главе проведен численный анализ влияния параметров виброзащитного устройства на условие выброзащиты и решена задача определения параметров устройства при наличии геометрической нелинейности.

Как упоминалось, наилучшие виброзащитные качества данного устройства достигаются на отрезке Ох*,х*] суммарной силовой характеристики, на котором сохраняется постоянное значение упругой силы, равной статическому нагружению. Чем больше величина этого отрезка, тем шире диапазон внешнего воздействия, которое может нейтрализовать данное виброзащти-ное устройство. Естественно, что величина данного отрезка зависит от параметров устройства. Поэтому проведено исследование влияния параметров виброзащитного устройства на величину отрезка [-х*,х*], представленное в виде графиков на

рис.7. Размерности величин такие же, как и на рис.6. В качестве примера рассмотрен элемент, упругая линия которого описана лемнискатой, так как он наиболее просто может быть реализован практически.

Изменение высоты сечения стержня при постоянстве других параметров наиболее существенно влияет на длину исследуемого отрезка, с уменьшением И величина отрезка [-х*,х*] быстро возрастает, а с увеличением - также быстро убывает; увеличение ширины сечения линейно уменьшает длину отрезка [-х*,х*]. Рост параметров а* ведет к возрастанию исследуемого отрезка, причем наиболее чувствительно изменение его длины при достаточно больших значениях а*. Увеличение жесткости пружины сПр ведет к увеличению длины, но это влияние незначительно при достаточно больших значениях сПр.

Зависимость величины отрезка [~х*,х*] от параметров виброзащитного устройства.

диуса 1?; 4-от жесткости пружины сПр. Рис. 7.

При подборе параметров виброзащитного устройства, обеспечивающего эффективную виброзащиту, может получиться так, что величина Д будет в несколько раз превышать высоту h поперечного сечения стержня. В этом случае использование линейной теории приводит к большой погрешности в вычислениях, поэтому необходимо прибегать к решению, учитывающему геометрическую нелинейность в задаче изгиба стержня. Эта проблема решена путем разбиения стержня на конечные элементы и применения к полученной стержневой системе метода последовательных нагружений. В главе приведен алгоритм и подробное описание программы, реализующей решение данной задачи.

С точки зрения виброзащиты важно знать тангенс угла наклона силовой характеристики к оси X в точке, соответствующей началу координат в осях (X,Qn). Проведенные численные расчеты показывают, что эта величина, вычисленная по линейной теории, дает завышенные результаты. Это может привести к неверному подбору параметров виброзащитного устройства и трудности обеспечивания высокого уровня виброзащиты. В таблице отражена погрешность линейной теории по отношению к нелинейной в определении тангенса угла наклона силовой характеристики элемента перескока (сПр), или Д для некоторых значений величины Д/h.

Видно, что при Д/h < 1.5 погрешность не превышает 1.1%, затем она начинает возрастать и при Д/h = 24 погрешность v = 26%. В качестве примера здесь рассматривался стержень, выполненный из стали с модулем упругости Е = 2-103МПа, имеющий прямоугольное поперечное сечение ширины 0.012м и высоты 0.001м, очерченный по дуге окружности R = 0.1м. Для него tg«, вычисленный по линейной теории равен 0.6, ас учетом геометрической нелинейности - 0.5. При этом погрешность в вычислении tgoc по линейной теории составляет ^19%. Этот результат был получен при перемещении среднего сечения стержня на 0.02м (т. е. Д/h = 20).

Таким образом, если величина Д невелика по сравнению с высотой сечения стержня, то можно пользоваться линейной теорией. Если же это условие не выполняется, то необходимо после расчетов по линейной теории сделать поправку в определении величины Д с учетом геометрической нелинейности, исполь-

зуя формулу

Дл-Днл

- = V, (12)

Лил

где Дл - величина Д, вычисленная по линейной теории, Днл - величина Д, вычисленная с учетом геометрической нелинейности, V - значение относительной погрешности, данное в таблице в процентах.

Погрешность в определении параметров устройства при использовании линейной теории.

Таблица.

0.7 1.1 1.4 1.8 2.4 3.1 6.4 9.2 117 14. 163 2Q3 222 24.

Спр 0.6 .64 1.1 1.3 1.9 2.6 5.5 8.4 115 141 167 iai 247 268

д 0.6 0.8 1.0 1.3 1.8 2.5 4.8 7.2 9.5 113 131 159 182 196

В главе проведена оценка экологичности виброзащищенного рабочего места. Приведены формулы, по которым можно определить эффективность капитальных вложений в экологические мероприятия по снижению вибрации на рабочем месте. Показано, что снижение вибрации имеет как экономическое, так и социальное значение, которое прежде всего выражается в вероятности заболевания вибрационной болезнью. Оценка вероятности заболеваний виброболезнью проведена по значениям уровней общей вибрации на сидениях, оснащенных различными виброзащитными системами, и показана в виде графиков на рис.8.

Так, подсчет уровня общей вибрации (Lp) на серийном сидении и сидении, оснащенном системой с перескоком, показал, что Lpnep = 111.7 дБ, a Lpcep = 119,5 дБ. На графиках рис. 8 область уровня общей вибрации, соответствующего сидению

с системой перескока, показывает, что вероятность заболевания вибрационной болезнью за 20 лет работы составит не более, чем 6%, при том, что использование серийного сидения может привести к заболеванию виброболезнью с вероятностью 16.5%. Любое виброзащитное устройство с перескоком формирует силовые характеристики, типичные для всего класса этих систем. Поэтому можно утверждать, что уровень общей вибрации на рабочем месте, оснащенном таким устройством, всегда будет приблизительно равен 1^рпер и ниже, что позволит снизить вероятность заболевания виброболезнью до уровня 0-6%, а это вполне приемлемо для любого производства.

Вероятность заболевания вибрационной болезнью.

3 - при 15-летнем стаже работы; 4 - при 20-летнем стаже.

Рис.8.

Таким образом, имея предложенную расчетно-аналитическую методику создания виброзащитного устройства с петлеобразным элементом перескока и полный блок расчетных формул, можно

спроектировать такие устройства, которые обеспечат необходимый уровень виброзащиты как человека-оператора, так и транспортной машины, технологического объекта или некоторой промышленной зоны от источника вредной вибрации, то есть осуществить техническую защиту окружающей среды (включая человека) по вибрационному фактору.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

Выполненные исследования по расчетно-аналитическому моделированию технического средства защиты от вредной вибрации позволяют сделать следующие выводы:

1. В работе показано, что гибкий замкнутый петлеобразный стержень при

рассматриваемом условии нагружения способен формировать силовую характеристику, являющуюся характеристикой элемента перескока, следовательно, его можно рекомендовать к использованию в виброзащитных устройствах в качестве элемента перескока.

2. Разработанная методика построения силовой характеристики элемента перескока с учетом перемещения точки приложения силы и жесткости стержня в данной точке как некоторого упругого элемента может быть использована для проектирования промышленных образцов виброзащитных устройств.

3. Рассчитаны жесткостная и силовая характеристики для упругих стержней различной конфигурации, когда упругая линия стержня описана окружностью , эллипсом и лемнискатой. В последних двух случаях в расчетах использовались эллиптические интегралы первого и второго рода. Показано, что в случаях окружности и эллипса жесткостная характеристика симметрична относительно оси С в осях (С,х), а силовая характеристика симметрична относительно начала координат в осях Шп.х). В случае лемнискаты жесткостная и силовая характеристики не обладают свойством симметрии.

4. Проведен анализ силовых характеристик с точки зрения виброзащиты, в результате чего для каждой формы элемента выведено уравнение, выражающее условие полной виброзащиты объекта устройством, в котором в качестве элемента перескока

выступает гибкий петлеобразный стержень. Даны рекомендации по использованию той или иной формы элемента в зависимости от внешнего входного перемещения.

5. Полученные уравнения позволили исследовать влияние параметров виброзащитного устройства на формирование силовых характеристик элементов перескока и дать рекомендации по выбору этих параметров с целью обеспечения максимальной виброзащиты. Так, уменьшение высоты и ширины поперечного сечения стержня ведет к увеличению как амплитуды силовой характеристики перескока, так и ее протяженности вдоль оси ОХ; уменьшение остальных параметров (длины упругой линии стержня, жесткости пружины) приводит к уменьшению и амплитуды силовой характеристики, и ее протяженности.

6. В целях учета прочности упругих элементов получены уравнения, совместно выражающие условие полной виброзащиты и условие прочности по допустимым напряжениям на изгиб.

7. Получена силовая характеристика элемента перескока с учетом геометрической нелинейности. Разработан блок расчетных программ для анализа такой характеристики. Сравнительный анализ силовых характеристик по линейной теории и с учетом геометрической нелинейности показал, что при использовании линейной теории погрешность в определении тангенса угла наклона силовой характеристики перескока к оси ОХ составляет 1-20%.

8. Введение виброзащитного устройства с элементом перескока позволяет снизить вероятность заболевания виброболезнью до 0-6%.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ

1. Осиновский А.Л., Томлеева C.B. Программно-расчетное обеспечение прочностных качеств гибких элементов машин при действии на них переменных динамических нагрузок /'/Тезисы докладов международной научно-технической конференции"Изно-состойкость машин" (часть 1). - Брянск, 1994. - с.35-36.

2. Томлеева C.B. Нахождение контактных сил в задаче деформирования гибкой ленты жестким шариком //Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. - Брянск, 1996. - с. 140-141.

3. Кузенков B.C., Томлеева C.B. Расчет силовой характеристики гибкого виброзащитного элемента с применением эллиптических интегралов //Вклад ученых и специалистов в национальную экономику. - Брянск, 1996. - с.173-174.

4. Томлеева C.B. Методика реализации расчетной базы нелинейного гибкого виброзащитного элемента перескока. -Брянск, 1996. - Деп. в ВИНИТИ 7.3.96, N 761-В96.

Лицензия ЛР N 021039 13.02.1996

Формат 60x84 1/16 Объем 1.0 п.л. Т 70 экз. Брянская государственная инженерно-технологическая академия, пр. Станке Димитрова, 3.