Механические резонансы-ликбез

Версия 18:15, 19 июля 2023

Паразитные механические резонансы---автор Книжников ВВ

Условия резонанса (автоколебания)----совпадение частоты внешнего силового воздействия (возмущения) и частотой собственных упругих колебаний в 
Гц механической конструкции узла fрез=(Kx s/lm)^0.5/2ПИ, где Кх-коэф.упругости балки (Н/м), s-толщина (м), l-длина (м), m-масса (кг)!!!

В технике наблюдается четыре разновидности резонансов, которые могут привести к разрушению крепления узла и катастрофе-----

1) резонанс биения не сбалансированного маховика по моменту инерции относительно оси вращения----например статически не уравновешенное колесо, ротор эд, шестеренка, пропеллер, турбина или вмг в целом! Требуется обязательная проверка на специальном оборудовании типа двух опорный балансир на подшипниках качения!

Принцип балансировки простой----снять лишнее мясо с более тяжелого элемента методом высверливания и стачивания или догрузить более легкую часть!

2) шимми эффект возникает по оси рулевой стойки на определенных скоростях обычно на переднем рулевом колесе и может сделать неуправляемое движение дрона по покрытию с разносом по курсу----

метод борьбы это введение нелинейного компенсатора по моменту сопротивления увеличенной силой трения  в стойке с прогрессивной характеристикой!

Например залить в подшипник скольжения вместо машинного масла чистую эпоксидную смолу, тогда при быстрых скачках поворотной силы трение резко увеличивается!

3) бафтинг наблюдается при срыве потока на больших углах атаки крыла или лопасти и проявляется при поперечных упругих колебаниях по изгибу защемленной балки с одного конца, стойки или штанги или при прослаблении внутренней силовой конструкции аля вибрация камертона или гитарной струны-----звук тарахтения!!!

надо увеличить толщину элемента или уменьшить длину, чтобы повысить прочность и жесткость на изгиб!

Например увеличить диаметр трубы лонжерона или толщину профиля крыла или оперения !

Если у двухлопастного винта совпала частота схлопывания скачков воздушного давления лопастей проходящих над лучом с резонансовой частотой 
упругих колебаний луча с мотором, то наступают паразитные автоколебания, а с трех лопастным частота схлопывания в 1.5 раза выше и мимо 
резонанса! 

Проверка это потрогать руками луч мультиротора при висении, если ощущается дрожь, то есть проблема с бафтингом конкретного ла!!!

4) флаттер наблюдается на около нулевых углах атаки---это разновидность крутильных упругих колебаний аля торсион защемлённой консоли типа крыла или оперения при около нулевых углах атаки, когда центр жесткости находиться впереди центра масс элемента----

лечение это догрузить массой переднюю кромку плоскости или вынести вперед на штанге небольшой противовес!

Флаттер воздушного винта в виде страшного воя наблюдается у полиэтиленовых промышленных пропеллеров с малым относительным шагом из за высокой гибкости лопастей при пикировании на полном газу электро-вмг-----необходимо заменить винт тех же размеров на более жесткий материал типа дерево или углекомпозит, а также найти замену с более толстой комлей лопасти!

Знакопеременные нагрузки

Из-за паразитной вибрации от двс борьба с желе на изображении видеокамеры и корректной работы гиростабилизации автопилота в бпла является очень серьёзной проблемой -----

самый простой способ разместит камеру и ап как можно ближе к центру масс ла на самом  жестком элементе типа силового шпангоута связанного с 
лонжероном крыла, так как амплитуда паразитных колебаний корпуса в точке центра масс минимальна!

Например закрепить снизу или сверху фюзеляжа в центре масс через полужесткий буфер типа резина, силикон или шипованная липучка-----даже 2д-3д цифровой подвес для камер тоже самое ----это очень важно при оптическом зуммировании изображении для детального рассмотрения объекта! А вот видеокамера расположенная на выносной вертикальной балке или мачте при движении дрона по кочкам или волнам сильно болтается и поэтому требуется механизм складывания мачты по типу телескопической удочки, чтобы уменьшить амплитуду раскачки и обязательного применения электромеханического динамического подвеса на бк элетро-моторах!