Czes_aw_Cempel_-_Drgania_mechnaiczne.pdf

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

Czesław CEMPEL

DRGANIA MECHANICZNE

WPROWADZENIE

Wydanie drugie poprawione

Poznań 1984

Recenzent

prof. dr hab. inż. Krzysztof Marchelek

Siedem wykładw z drgań mechanicznych

skrypt dla kierunku mechanika

studiw i kursw podyplomowych

Okładkę projektował

art. plastyk mgr Jzef Skoracki

Wydano za zgodą

Rektora Politechniki Poznańskiej

Opracowanie redakcyjne i techniczne

Mgr Milada Misiek

1163

WYDAWNICTWO POLITECHNIKI POZNAŃSKIEJ

60-965 Poznań, pl. M. Skłodowskiej-Curie 2, tel 313-216

Wydanie II. Nakład 500+25+30 egz. Arkuszy wyd. 6,7. Arkuszy druku 6,5. Papier

drukowy kl. V 71 g. Oddano do druku 17.10.1983 r. Druk ukończono w maju 1984 r.

Zamwienie nr S/569/83. E-9/827. Cena zł 40,-

Wykonano w Zakładzie Graficznym Politechniki Poznańskie

61-821 Poznań, ul. Ogrodowa 11, tel. 554-25

SPIS TREŚCI

Str.

O. Od Autora .......................................................................................................................

1. Drgania w inżynierii mechanicznej .................................................................................

1.1. Drgania szkodliwe ....................................................................................................

1.2. Wykorzystanie drgań w technologii .........................................................................

1.3. Wykorzystanie drgań w diagnostyce ........................................................................

2. Analiza dynamiczna obiektw mechanicznych ...............................................................

2.1. Modelowanie ............................................................................................................

2.2. Dalsze etapy analizy dynamicznej ...........................................................................

3. Drgania swobodne modelu o jednym stopniu swobody ..................................................

3.1. Drgania translacyjne i skrętne, wymuszone siłowo i kinema-

tycznie ........................................................................................................................

3.2. Drgania swobodne bez tłumienia .............................................................................

3.3. Drgania swobodne tłumione ....................................................................................

4. Drgania wymuszone modelu o JSS .................................................................................

4.1. Modele wymuszeń ...................................................................................................

4.2. Odpowiedź modelu na wymuszenie zdeterminowane .............................................

4.3. Reakcja układu na wymuszenie harmoniczne i okresowe .......................................

4.4. Reakcja drgań, wibroizolacja ...................................................................................

4.5. Reakcja układu na wymuszenie krtkotrwałe ..........................................................

4.6. Reakcja układu na wymuszenie przypadkowe ........................................................

5. Drgania modelu o dwu stopniach swobody (DSS) .........................................................

5.1. Obiekty mechaniczne i ich modele o DSS ..................................................................

5.2. Częstości własne i postacie drgań własnych ...............................................................

5.3.Drgania wymuszone modelu o DSS .............................................................................

6. Redukcja obiektu mechanicznego do modelu o JSS .......................................................

6.1. Cel i motywacja metod przybliżonych .........................................................................

6.2. Oszacowanie zastępczego tłumienia obiektu ...............................................................

6.3. Metoda Rayleigh'a - zastępcza masa i sztywność ........................................................

6.4. Energia drgań prostych modeli rozciągłych .................................................................

6.5. Układy złożone - metoda Dunkerley-Soutwell

a .........................................................

6.6. Dokładność metod przybliżonych ................................................................................

5.4. Zastosowania - eliminacja i izolacja drgań ..................................................................

Str. 7. Zakończenie..............................................................................................................

Literatura .........................................................................................................................

Dodatek

D.1. Nomogram drganiowy ............................................................................................. 99

D.2. Częstości drgań własnych często spotykanych układw mechanicznych. ..................................100

OD AUTORA

Moje wczesne studia drgań i dynamiki układw, datujące się od lat 60., zawsze

przesłonięte były myślą wynikającą z konfrontacji analizowanego układu rzeczywistego i

jego modelu. Myśl tę można wyrazi w formie pytania Ðskąd wiadomo, że w tym miejscu

modelu ma być sprężyna bądź masa o takiej a takiej wartości"? Pytanie to jak i kwestie

podobnego typu nie znajdywały prostej odpowiedzi w dostępnych podręcznikach z dziedziny

dynamiki układw mechanicznych i drgań, ktre w większości rozpoczynają wykład od ana-

lizy ruchu układu masa-sprężyna, bez pokazania ważnej drogi modelowania, ktra wiedzie

od układu rzeczywistego do masy i sprężyny. Lata pracy badawczej i wykładw z rżnych

dziedzin dynamiki wyświetliły zwolna ten istotny problem, a prawdziwą ucztą duchową

było studiowanie dwu podręcznikw, ktre wreszcie traktowały problem modelowania z

należytą powagą. Są to: R.H.Cannon Jr.; Dynamika układw fizycznych, WNT, Warszawa

1973, oraz D.Karnopp, R.Rosenberg, System Dynamics: Unified Approach, John Wiley,

New Jork, 1975, (Dynamika układw w jednolitym podejściu). W mym przekonaniu,

ktokolwiek myśli poważnie o zrozumieniu i zajęciu się dynamiką układw winien

przestudiować te książki w wymienionej wyżej kolejności.

Te przydługie impresje osobiste, podzielane także przez większe grono kolegw

uwikłanych w dynamikę, potrzebne były jako jedna z motywacji napisania tego mini skryptu

w obliczu wielu skryptw i książek dotyczących drgań w piśmiennictwie polskim. Niestety

te bardzo wartościowe skrypty i podręczniki startują z poziomu zadanego modelu układu,

poziomu nie tak łatwo osiągalnego przez przeciętnego studenta. Pokonanie tego dystansu

jest jednym z celw tego skryptu. Drugim niemniej ważnym celem jest prba zwięzłego

przedstawienia problematyki drgań mechanicznych (w postaci kilku wykładw) w zakresie

niezbędnym dla przyszłego inżyniera mechanika. Inżyniera bez specjalnych uzdolnień

matematycznych, ktry chce zrozumieć i wykorzystać zjawiska dynamiczne w otaczającym

nas świecie.

Trzecim powodem napisania tego skryptu jest chęć przedstawienia studentowi

szerokiej motywacji potrzeby nauczenia się podstaw drgań mechanicznych. Bez znajomości

tych zagadnień nie jest już możliwe nowoczesne konstruowanie, wytwarzanie l eksploatacja

maszyn, urządzeń i pojazdw.

Tak więc adresatem skryptu są studenci kierunku mechanika a także słuchacze studiw i

kursw podyplomowych o profilu: dynamika maszyn, konstrukcji. wibroakustyka,

diagnostyka maszyn, itp..

Prezentowany niżej zakres materiału nie wychodzi poza najbardziej niezbędny i

modelowo ograniczony jest do dwu stopni swobody. W kolejności wykładu znajdziemy tu:

rola drgań w inżynierii mechanicznej; analiza dynamiczna obiektw mechanicznych ;

odpowiedzi własne i wymuszone modelu obiektu mechanicznego o jednym stopniu swobody,

minimalizacja drgań, wibroizolacja;

odpowiedzi własne i wymuszone modelu obiektu o dwu stopniach swobody, eliminacja

drgań; redukcja obiektu rzeczywistego do modelu o jednym stopniu swobody - metody i

techniki obliczeniowe.

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: