drgania maszyn

drgania maszyn,

drgania elementów sprężystych maszyn, zespołów maszyn. i maszyn jako całości;

rozróżnia się drgania maszyn: swobodne (np. elementów maszyn wytrąconych z położenia równowagi), parametryczne (np. przekładni zębatych, wahadła o zmiennej długości), samowzbudne (np. hamulców ciernych, obrabiarek podczas skrawania i szlifowania) i wymuszone (np. wywołane okresowymi siłami jednostki napędzającej, także drgania pojazdu wywołane nierównością powierzchni). Przy częstości drgań wymuszających zbliżonej do częstości (wielokrotności częstości) drgań własnych maszyny może wystąpić zjawisko rezonansu prowadzące do zniszczenia obiektu.

Ze względu na bezpieczeństwo lotu szczególne znaczenie ma poznanie i ograniczenie drgań statków powietrznych; występują drgania wymuszone zespołów, podzespołów, części konstrukcji lub drgania całego statku, wzbudzane wirami powstającymi podczas odrywania strug powietrza, podczas pracy zespołu napędowego — wskutek obrotów wirnika nośnego, wirnika ogonowego śmigłowca, w przekładniach itp.; rezonans naziemny śmigłowca, występujący w wyniku wzbudzenia przez wirnik nośny drgań poprzecznych lub wzdłużnych całego śmigłowca, może prowadzić do przewrócenia go w czasie rozruchu wirnika na ziemi; oderwanie strug na skrzydłach może spowodować objęcie strefą wirów usterzenia poziomego lub pionowego, powodując trzepotanie (ang. buffeting) sterów, co w przypadku rezonansu prowadzi do zniszczenia konstrukcji; drgania wymuszone, np. blach pokrycia, mogą mieć częstość akustyczne, gdy wymuszenie jest spowodowane wypływem spalin lub hałasem pracującego śmigła; niestateczność dynamiczna układów sił, np. aerodynamicznych, masowych i pochodzących od sprężystości konstrukcji powoduje wystąpienie drgań samowzbudnych, np. flatter skrzydła (jego zginanie, skręcanie, wychylenia), flatter giętno-skrętny tylnej części kadłuba i wychylanie się steru kierunku, flatter przeciągnięcia na łopacie wirnika nośnego śmigłowca (cykliczne skręcenie łopaty aż do oderwania na niej strug), chybotanie (ang. shimmy) samonastawnych kół podwozia przedniego lub tylnego samolotu w czasie kołowania (tor jazdy koła ma wówczas postać sinusoidalną względem toru jazdy całego statku).

Drgania wywołują zakłócenia prawidłowości działania maszyn, np.: zakleszczanie mechanizmów, luzowanie połączeń (np. gwintowych, zaciskowych), trudności w uzyskiwaniu pożądanej dokładności obróbki w obrabiarkach), nieszczelności (np. przy drganiu zaworów) i in. utrudnienia pracy (drgania wysięgnika i liny żurawia utrudniają montaż, drgania lin kolejek linowych powodują kołysanie wagoników), prowadząc do zniszczeń o charakterze zmęczeniowym, np. wałów i łopatek maszyn wirnikowych, łożysk, połączeń spawanych, konstrukcji cienkościennych (nadwozi pojazdów, kadłubów statków i samolotów itp.); w szczególności na niszczenie są narażone zmęczeniowe elementy sprężyste celowo wprowadzane przez konstruktorów dla zmniejszenia obciążeń dynamicznych działających na urządzenie (np. elementy zawieszenia samochodu). Drgania maszyn mają poza tym szkodliwy wpływ na organizm człowieka (operatora, kierowcy, pasażera) i są źródłami hałasu; szczególnie szkodliwe pod tym względem są drgania wywołane przez narzędzia udarowe. W celu zmniejszenia przekazywania drgań między maszyną i podłożem stosuje się układy amortyzacyjne (amortyzator), a dla obniżenia amplitud drgań — różnego rodzaju tłumiki lub tłumiki dynamiczne (izolatory drgań, eliminatory drgań), natomiast na statkach wodnych — stabilizatory kołysań. W maszynach wibracyjnych wykorzystuje się drgania jako ruch roboczy (przenośniki wstrząsowe, formierki — wstrząsarki, kafary itp.).