Методи зменшення динамічних наватажень машин

Мета вивчення дисципліни:
дисципліна «Методи зменшення динамічних навантажень машин» призначена для формування системних знань і практичних навичок щодо мінімізації динамічних впливів та забезпечення надійності і довговічності механічних систем. Вона охоплює вивчення принципів віброзахисту та віброізоляції, методів розрахунку статичних і динамічних зусиль, аналізу коливальних процесів у приводах та впровадження сучасних технічних рішень (демпферів, гасників, пружних ланок) для зниження пікових навантажень. Успішне засвоєння дисципліни забезпечує розвиток спеціальних компетентностей майбутніх фахівців, та набуття практичних навичок виконання інженерних розрахунків і проектування їх вузлів та механізмів з підвищеною динамічною якістю, витривалістю та ресурсом. Освітня компонента має націлити майбутніх фахівців на вирішення задач проектування сучасних вібростійких машин та їхніх механізмів, здатних ефективно функціонувати в інтенсивних динамічних режимах.

Практичне значення та використання отриманих знань:
- мати спроможність впроваджувати інноваційні технології зниження динамічної навантаженості та віброзахисту мехатронних систем і робототехнічних комплексів для підвищення їхньої надійності та довговічності;
- демонструвати здатність впроваджувати методики оптимізації динамічних процесів та інтелектуальних законів керування рухами виконавчих механізмів для мінімізації інерційних впливів і запобігання резонансним явищам у робототехніці;
- самостійно аналізувати та розробляти пропозиції щодо модернізації приводних систем роботів і маніпуляторів з метою підвищення точності їхнього позиціонування, плавності роботи та зниження витрат на технічне обслуговування і ремонт.
Тематика та види навчальних занять

Для денної форми здобуття освіти
Лекційні заняття
Лекція №1. Навантаження в машинах.
Лекція №2. Загальні відомості про динамічні навантаження коливального характеру.
Лекція №3. Класифікація сил, діючих на механічну систему.
Лекція №4. Способи складання рівнянь руху в загальному випадку.
Лекція №5. Вільні коливання лінійних систем з одним ступенем вільності без непружних опорів.
Лекція №6. Вільні коливання лінійних систем з одним ступенем вільності з урахуванням непружного опору.
Лекція №7. Вільні коливання систем, які мають тверді тіла, що здійснюють кутові коливання відносно нерухомої осі.
Лекція №8. Лінійні системи з декількома ступенями вільності.
Лекція №9. Визначення динамічних навантажень машин.
Лекція №10. Метод захисту вантажопідйомних кранів мостового типу від систематичних перевантажень.
Лекція №11. Методи зменшення динамічних навантажень механізму підйому у період розгону при підйомі вантажу.
Лекція №12. Методи зменшення динамічних навантажень машин шляхом застосування регульованого електропривода.
Лекція №13. Застосування пружних елементів та демпферів у приводах машин.
Лекція №14. Динамічне зрівноважування та балансування як засіб усунення джерел збурення.
Лекція №15. Методи виведення машин із критичних зон резонансних коливань.

Практичні заняття
Практичне заняття №1. «Класифікація та аналітичне визначення розрахункових навантажень у вузлах підйомно-транспортних машин».
Мета заняття: Ідентифікація різних типів навантажень (статичні, динамічні, випадкові) на прикладі лебідки або мостового крана. Провести розрахунок сумарного навантаження з урахуванням ваги вантажу, сил тертя та інерційних складників при пускових режимах.
Практичне заняття №2. «Побудова математичних моделей динаміки механічних систем та складання рівнянь руху».
Мета заняття: Оволодіти методикою складання диференціальних рівнянь руху складних механічних систем. Навчитися переходити від реальної конструкції до розрахункової динамічної моделі (маси, жорсткості, демпфування).
Практичне заняття №3. «Віброізоляція механізмів».
Мета заняття: Ознайомитися з теоретичними основами та практичними методами пасивної віброізоляції машин і механізмів. Навчитися проводити розрахунок параметрів пружних опор (жорсткості та демпфування), визначати частотний діапазон ефективної віброізоляції та обчислювати коефіцієнт передачі сили на основу (фундамент) з метою мінімізації динамічних впливів на навколишнє середовище та конструкції.
Практичне заняття №4. «Двомасова лінійна система. Знаходження власних частот та форм власних коливань».
Мета заняття: Опанувати аналітичний апарат дослідження вільних коливань у системах із двома ступенями вільності. Навчитися формувати матриці мас та жорсткості для побудови систем диференціальних рівнянь, розв’язувати частотне рівняння для знаходження спектра власних частот та виконувати модальний аналіз (визначення форм коливань). Набути компетенцій у прогнозуванні динамічної стійкості вузлів машин на основі вивчення амплітудних співвідношень.
Практичне заняття №5. «Розрахунок жорсткості додаткової пружної ланки для захисту вантажопідйомних мостових кранів».
Мета заняття: Оволодіти інженерною методикою розрахунку та обґрунтування параметрів додаткових пружних елементів (демпферів, пружинних вставок або пружних муфт) у системі привода та підвісу мостового крана. Навчитися оцінювати вплив жорсткості ланки на зниження коефіцієнта динамічності при підйомі вантажу з «підхватом» або раптовій зупинці. Набути практичних навичок аналізу енергоємності пружних вузлів для захисту металоконструкцій від втомних руйнувань та пікових навантажень.
Практичне заняття №6. «Розрахунок та налаштування динамічного гасника коливань».
Мета заняття: Навчитись проектувати системи динамічного гасіння коливань шляхом точного підбору маси та пружності додаткових пристроїв. Оволодіти методикою «налаштування в протифазу», що дозволяє повністю нівелювати вібрації основного обладнання на робочих режимах. Сформувати навички аналізу ефективності ДГК та оцінки стабільності частотного спектра машини після впровадження засобів віброзахисту.
Практичне заняття №7. «Аналіз впливу законів розгону та гальмування на динамічну навантаженість привода»
Мета заняття: Навчитись кількісно оцінювати зниження динамічних навантажень шляхом оптимізації перехідних процесів у приводах машин. Оволодіти порівняльним аналізом «жорсткого» пуску та пуску з регульованим приводом (плавний розгін). Набути навичок розрахунку оптимального часу прискорення, що забезпечує мінімальну амплітуду коливань вантажу або пружних елементів конструкції, запобігаючи виникненню значних сил інерції.

Консультації здійснюються впродовж семестру згідно встановленого розкладу.
Індивідуальна робота

Для денної форми здобуття освіти

Не передбачено.

Форми контрольних заходів та оцінювання результатів навчання

Для денної форми здобуття освіти

Поточний контроль полягає у виконанні:
1) 7-и індивідуальних поточних завдань. Індивідуальні поточні завдання виконуються письмово і полягають в розв’язуванні типових задач відповідно до мети та завдань практичних занять. Бездоганне виконання індивідуального поточного завдання №1 - №6 оцінюється у – 9 балів, №7 – 6 балів;
2) двох модульних контрольних робіт. Модульні контрольні роботи складаються з теоретичної і практичної частин та проводяться у формі комп’ютерного тестування. Бездоганне виконання кожної модульної контрольної роботи становить 20 балів.
Підсумковий контроль – залік. Залік накопичувальний. Максимальна оцінка, яку може отримати студент – 100 балів. Мінімальна оцінка, яка дозволить отримати «зараховано» – 60 балів.