Вплив динамічного процесу на напружений стан шнека

Abstract

Проведено аналіз експлуатації шнека з урахуванням динамічних напружень, які зумовлені коливальними процесами. Розроблено математичний апарат кількісного оцінювання динамічних навантажень, що викликані коливальними процесами у гвинтових робочих органах. Встановлено, що максимальні значення дотичних напружень, які зумовлені резонансними згинними коливаннями шнека, що обертається із певною кутовою швидкістю, для більших значень цієї швидкості є більшими. Порівняльний аналіз наведених результатів показує, що за одних і тих самих фізико-механічних та геометричних характеристик шнека резонанс за більших значень кутової швидкості його обертання має місце для меншої частоти зовнішнього періодичного збурення. Встановлено, що резонансні динамічні напруження шнека, з урахуванням кутової швидкості його обертання, є більшими для менших значень «власних динамічних частот» (більшими для більших значень кутової швидкості обертання), а резонансні динамічні напруження за значних кутових швидкостей обертання у кілька разів перевищують резонансні напруження «статичного шнека» (який не обертається). Останнє слід враховувати при виборі динамічного коефіцієнта запасу міцності.

Screw transporting-technological mechanisms are widely applied in all branches of industry. The effectiveness of many areas and shops, enterprises in whole depends on their reliable operation. That is why to provide reliability and quality of performing technological operations by screw mechanisms it is necessary to take into account dynamic loadings, caused by the vibration processes. It is known that in the case of forced vibrations, ie those caused by the variable over time periodic forces influence, the vibration amplitude, and thus the dynamic tension, are strongly dependent on the forced power frequency. When these frequencies coincide or when the forced frequency approaches the frequency of the screw and under low damping, the resonance develops, that is the vibration amplitude increase sharply. When the angle or linear deformations increase, dynamic stresses in the screw members increase too, dynamic stresses (resonance) being dependent on both internal factors (physical-mechanical screw parameters, geometric sizes, etc.) and external ones. The analysis of screw operation, taking into account dynamic loadings, caused by the vibration processes, has been carried out in this investigation. Mathematic means of the qualitive estimation of dynamic loadings, caused by the vibration processes in the screw operating members, have been developed. It was found, that the maximum values of the tangential stresses, caused be the resonant bending vibrations of the screw, which is rotating with certain angle speed, are greater values of these speeds. Comparative analysis of the presented results testifies, that under similar physical-mechanical and geometric characteristics of the screw, the resonance under greater values of the angle speed of its rotation are for the smaller frequency of the outside periodic disturbing. It was found, that the screw resonance dynamic stresses, taking into account the angle speed of its rotation, is greater for smaller values of «own dynamic frequencies» (greater for greater values of the angle speed of rotation), and resonant dynamic stresses under sufficient angle speeds of rotation exceed in some times the resonant stresses of the «static screw» (which does not rotate). This fact must be taken into account while choosing the dynamic coefficient of the strength resource.