ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ВИБРАЦИИ НА СЛУЖБЕ У ЧЕЛОВЕКА (Я. Г. Пановко) из "Колебания Издание 3 " Мы уже сталкивались с любопытными явлениями, которые возникают при изменении демпфирования. У систем, упомянутых в предыдущих разделах, характеристики демпфирования зависели от деформаций системы. Вполне естественно, что и жесткость системы может изменяться в процессе колебаний один или два таких примера были описаны во введении к данной главе. Теперь мы рассмотрим случай, когда жесткость системы зависит не от перемещения (или деформации), а от времени. Любопытно, что для систем, которые мы рассмотрим, можпо признать или не признать зависимость жесткости от времени (это определяется способом рассмотрения). [c.147] Ротор синхронного генератора, показанный на рис. 25, а, является, по сути дела, вращающимся магнитом с южным и северным полюсами. Эти полюсы располагаются на диаметрально противоположных сторонах сечения ротора и отделены друг от друга продольными пазами, прорезанными в металле. В пазах размещаются обмотки, которые образуют замкнутые цепи таким образом, что протекающий в обмотках ток создает магнитное поле. К сожалению, простым вращением постоянного магнита получать столь интенсивные магнитные поля невозможно. [c.147] На рис. 55 показано поперечное сечение вала генератора переменного тока мощностью 120 МВт после того, как изготовлены пазы, но до монтажа обмоток. Обмотки тщательно изолируются и укладываются в пазы, а затем закрываются специальными крышками, которые удерживают их в пазах при вращении ротора. Эти обмотки достаточно мощные, чтобы выдержать большие токи ). На концах пазов, там, где проводники переходят из одного паза в следующий, монтируются специальные концевые конусы, предохраняющие обмотки от разрыва во время вращения ротора. Проектирование и изготовление этих конусов требует большого искусства. [c.147] Прежде всего заметим, что, вообще говоря, роторы современных генераторов делаются длинными для увеличения выходной мощности. (Роторы должны быть как можно ббльшими по своим размерам, но увеличение диаметра недопустимо, так как приводит к появлению высоких напряжений от центробежных сил.) На рис. 57 приведены сравнительные размеры роторов электрических машин, которые применялись после второй мировой войны. Валы становятся существенно тоньше как мы видели, это означает, что их критические скорости стали ниже, и в динамическом отношении роторы стали более чувствительны , чем раньше. Другими словами, инженеры должны изучить мало знакомые особенности поведения валов. [c.149] И вал начинает стучать в свои упоры. Если скорость вращения будет возрастать, то дребезжание и грохот не прекращаются до тех пор, пока вал не пройдет через вторую низшую собственную частоту (определяемую другим значением изгибной жесткости). Между двумя указанными значениями критических скоростей вращения лежит область неустойчивости, и вал вращается спокойно только вне этой области (рис. 59). [c.150] Нарезание пазов на стороне полюсов роторов мощного турбогенератора отчасти применяется для того, чтобы уменьшить опасность неустойчивого состояния ротора между двумя собственными частотами. Кроме того, установлено, что переменная жесткость вращающего ротора вызывает другие виды вибраций машины. [c.150] Такая сложность действующих сил вынуждает нас при анализе двия ения систем с переменными характеристиками отдельно рассматривать каждую частную задачу, и классифицировать колебания оказывается нелегко. Применительно к техническим объектам можно сформулировать следующие, по-видимому, достаточно общие свойства. [c.153] В системах с постоянными характеристиками гармоническое возбуждение вызывает гармонические колебания. В системах с переменными характеристиками это, вообще говоря, не так колебательный процесс в системе может содержать составляющие с чa тotaми, лежащими выше или ниже частоты возбуждения. Кроме того, возможны случаи, когда гармоническое возбуждение системы вызывает резонанс одной из таких составляющих это весьма опасно. Бывают также случаи, когда гармоническое возбуждение может вызвать в системе два вида колебаний выбор того или иного вида определяется предысторией движения системы. Далее, при определенных условиях возможны неустойчивые вынужденные колебания это означает, что в действительности такие вынужденные колебаиия не реализуются. Вот почему само значение слова неустойчивые требует четкого смыслового определения. Могут возникать автоколебания и с ограниченной амплитудой. Закон таких колебаний может быть почти синусоидальной формы и может быть весьма далек от синусоиды. [c.153] В технике обычно допустимо принимать предположения о постоянстве характеристик. Более того, инженеры иногда вынуждены делать такие допущения. Испытания самолета на резонанс, при которых он подвергается вибрации на стенде и наблюдается движение отдельных точек, не всегда дают результаты, согласующиеся с теоретическими расчетами, основанными на предположении о постоянстве характеристик. Однако решение задачи с учетом изменений я5есткости или рассеяния энергии в конструкции самолета было бы делом чрезвычайно трудным. [c.153] В настоящей книге мы показали отношение инженера к механическим колебаниям. Для инженера проблемы колебаний являются вопросом, требующим постоянного серьезного изучения, и если какой-либо инженер этим пренебрегает, то это целиком лежит на его (или чьей-то еще) ответственности. [c.154] И хотя инженеру подвластны машины, созданные человеком, он не должен забывать о колебаниях в природе, с тем, чтобы представить себе, какими прекрасными и одновременно сложными могут быть колебательные системы. Ни один инженер не смог бы создать что-либо подобное сердцу — изумительной и удивительной вибрационной машине. В человеческом теле нет машин с вращающимися роторами, поэтому любой орган, выполняющий роль насоса, должен совершать возвратно-поступательные движения. Непрерывно действуя в течение всей жизни человека, сердце поддерживает себя, по крайней мере частично, результатами своего же собственного действия. Но строго говоря, оно не остается из года в год неизменным, так как процесс поддержания сердечной деятельности неизбежно и постепенно меняет само это колебательное устройство. [c.154] Совершенно очевидно, конечно, что чем внимательнее вглядываться в физический процесс, тем этот процесс оказывается сложнее. Искусство инженера состоит (по крайней мере отчасти) в том, чтобы уловить момент, когда следует приостановить изучение явлений и начать овладевать ими. [c.154] что вибрации могут приносить пользу, а ие только причинять вред, Р. Бишоп упоминает в нескольких местах своей книги, в частности, в 1.2. Однако полезной роли, которую могут играть вибрации, в книге уделено, пожалуй, непропорционально мало внимания, и у пишущего эти строки возникло желание хотя бы отчасти расширить изложение, добавив к основному тексту книги настоящие заметки. Уже обдумывая их содержание, автор прекрасно понимал, что такое дополнение неизбежно проиграет в глазах будущего читателя из-за невыгодного соседства с образным изложением, свойственным яркой книге Р. Бишопа. Однако после некоторых колебаний (заметьте и здесь колебания ) автор все же взялся за перо, учитывая возрастающую важность названной темы. Что касается формы изложения, то, может быть, только в одном отношении предлагаемая глава не уступит предыдущим в ней читатель также не встретит ни одной математической формулы. [c.155] Вернуться к основной статье