Upload
others
View
13
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5.5. ODZIV NA HARMONIJSKU UZBUDUODZIV NA HARMONIJSKU UZBUDU
Deterministička dinamička opterećenja mogu biti:a) Periodička (ponovljiva s višeciklusnom promjenom jedne amplitude)
- harmonijska- neharmonijska
b) Neperiodička- kratkotrajna impulsna djelovanja (udari, eksplozije)- dugotrajna (podrhtavanje tla usljed potresa).
Harmonijska opterećenja najčešća su u industrijskim i energetskim postrojenjima i uzrokuju harmonijske oscilacije dogod su strojevi u pogonu. Ove se vibracije sastoje od dvije komponente:- prolazna komponenta – “transient” (usljed početnih uvjeta s frekvencijom jednakom vlastitoj frekvenciji konstruktivnog sustava, brzo se prigušuju te se stoga često zanemaruju)- stalna komponenta – “steady-state” (pojavljuje se pri frekvenciji uzbudne sile te može dovesti do rezonancije ako se izjednači s vlastitom frekvencijom konstrukcije (može doći do velikih amplituda pomaka i rezultirati preopterećenjem i slomom sustava.
5.1 PRISILNI HARMONIJSKI ODZIV NEPRIGUŠENOG 5.1 PRISILNI HARMONIJSKI ODZIV NEPRIGUŠENOG SSUSTAVAUSTAVA
Harmonijske oscilacije javljaju se kod različitih konstruktivnih imehaničkih sustava usljed djelovanja:- alternirajućih i rotirajućih strojeva, motora i kompresora- turbina- radarskih uređaja.
Oblik harmonijske sile uzbude :
Jednadžba gibanja :
Rješenje :
X0 = F0/k - ekvivalentni statički progibr = Ω / ω - omjer frekvencijaµ din = 1/(1 - r2) - dinamički koeficijent prolazni dio trajni dio odziva
uvećanja (transient) (steady state)
( ) tFtF 0 Ω= sin
tm
Fxx 02 Ω=ω+ sin&&
( )( )
t1
kFtBtAtx
20 Ω
ωΩ−+ω+ω= sincossin
( ) ( )( )
t1
kFtXtx
20 Ω
ωΩ−+ϕ+ω= sinsin
( ) ( ) tr1
XtXtx
20 Ω
−+ϕ+ω= sinsin
F0 - amplituda sile W - kružna frekvencija
uzbudne sile
Moguće su tri vrste odziva :- r < 1 ⇒ Ω < ω : prirodna frekvencija prolaznog odziva je veća
od frekvencije trajnog odziva (vidi sliku);- r = 1 !r = 1 !- r > 1 ⇒ Ω > ω
Slika odziva
neprigušenog sustavas jednim stupnjem
slobode na
harmonijsku uzbudu
5.2 PULZIRANJE I REZONANC5.2 PULZIRANJE I REZONANCIJAIJAREZONANCIJAr = 1 : Ω = ω, µ ⇒ ∝
PULZIRANJEr ⇒ 1 : Ω ⇒ ωza početno stanje mirovanja :
gdje je
( ) tt2
Xtx 0 εΩ
εΩ
−= sincos
2
Ω−ω=ε
( ) ( ) tt2
XtXtx 0 ω
ω+ϕ+ω= sinsin
5.3 PRISILNE HARMONIJSKE VIBRACIJE S VISKOZNIM 5.3 PRISILNE HARMONIJSKE VIBRACIJE S VISKOZNIM PRIGUŠENJEMPRIGUŠENJEM
( ) ( )( ) ( )
( )
( ) ( )( ) ( )
( )ψξ
ϕω
ψξ
ωω
ξω
ξω
−Ω+−
++=
−Ω+−
++=
Ω=++
−
−
trr
XtXetx
trr
XtBtAetx
tFkxxcxm
dt
ddt
sin21
sin
sin21
cossin
sin
222
0
222
0
0&&&
Odziv viskozno prigušenog sustavas jednim stupnjem slobode na harmonijsku uzbudu
5.5.44 UTJECAJ KOEFICIJENTA PRIGUŠENJA NA UTJECAJ KOEFICIJENTA PRIGUŠENJA NA USTALJENI ODZIVUSTALJENI ODZIV
Odnos koeficijenta dinamičkog uvećanja (DMF) i omjera frekvencija r za različite stupnjeve prigušenja
5.5.44 UTJECAJ KOEFICIJENTA PRIGUŠENJA NA UTJECAJ KOEFICIJENTA PRIGUŠENJA NA USTALJENI ODZIVUSTALJENI ODZIV
Odnos faznog kuta i omjera frekvencija za različite stupnjeve prigušenja
5.5.55 HARMONIJSKE OSCILACIJE USLJED ROTACIJE HARMONIJSKE OSCILACIJE USLJED ROTACIJE EKSCENTRIČNE MASEEKSCENTRIČNE MASE
5.5.55 HARMONIJSKE OSCILACIJE USLJED ROTACIJE HARMONIJSKE OSCILACIJE USLJED ROTACIJE EKSCENTRIČNE MASEEKSCENTRIČNE MASE
Trajni dio amplitude odziva SDOF sustava s ekscentričnom rotacijom
5.6 OSCILACIJE TEMELJA5.6 OSCILACIJE TEMELJA
( ) ( )
( )r2tgk
ctg
tckYkxxcxm
tYctkYkxxcxm
yckykxxcxm
11
22
ξ−=
Ω−=γ
γ−ΩΩ+=++
ΩΩ+Ω=+++=++
−−
sin
cossin
&&&
&&&
&&&&
( ) ( )( ) ( )
( )β−Ωξ+−
ξ+= t
r2r1
r21Ytx
222
2
sin
Trajni dio pomaka mase:
−ξ
=ψψ+γ=β −2
1
r1
r2tg ,
Xf
PRENOSIVOST (transmissibility)PRENOSIVOST (transmissibility)mjera gibanja koje se prenosi na masuusljed oscilacija temelja
( )( ) ( )222
2f
r2r1
r21
Y
XTr
ξ+−
ξ+==
5.7 IZOLACIJA VIBRACIJA I PRENOSIVOST5.7 IZOLACIJA VIBRACIJA I PRENOSIVOST
- izolacija sila i pomaka;- izolatori vibracija (prirodne frekvencije mnogo manje od
frekvencije uzbude koju izoliramo);
Sila koja se prenosi na temelje:
( ) ( )β−ΩΩ+=+= tckXxckxF 22fT sin&
( ) ( ) ( )( ) ( )222
22022
fT
r2r1
ckXckXF
ξ+−
Ω+=Ω+=max
( ) ( )( ) ( )
( )2din
222
2
0
T r21r2r1
r21
F
FTr ξ+µ=
ξ+−
ξ+== maxPrenosivost :
Izolacija vibracija može se postići samo u području r > √2, pri čemu sunajučinkovitiji apsorberi opruge s malim ili gotovo nikakvim prigušenjem.