概述
通過對離心機加速度方向、加速度值、速度紋波、加速度梯度等基本參數(shù)特征的分析,獲得了離心機設計、使用和測量的有效方法。
離心機基本參數(shù)的計算
1. 離心加速度
恒速圓周運動恒加速度試驗機的運動學分析模型如圖1和圖2所示。
圖1恒速圓周運動橫向加速度圖 圖2速度矢量圖
將試驗樣品安裝在試驗機R上。當離心機的轉(zhuǎn)速不變時,試驗樣品相對于地面做勻速圓周運動。
(1)
因為
所以, 當
因此,加速
(2)
并且 因此
(3)
上式中:
--對應于t1時的線性旋轉(zhuǎn)速度;
--對應于t2時的線性旋轉(zhuǎn)速度;
時間內(nèi)的轉(zhuǎn)彎角度。
由式(2)可知,當,,是指向轉(zhuǎn)軸時的加速度方向。
2. 加速度、轉(zhuǎn)速和安裝半徑的數(shù)學關系
箱體離心和臂離心的加速度、轉(zhuǎn)速與計算的安裝半徑之間存在相同的數(shù)學關系。
(4)
式中:a--加速度值,g(1g=9.8m/s2);
R--計算試樣的安裝半徑,m;
n--轉(zhuǎn)臂(盤)轉(zhuǎn)速,r/min。
3. 切向加速度
在離心機啟動過程中,離心機上的試驗樣品除正常加速度外,還受到切向加速度的影響。離心試驗機減速時也是如此。除了法向加速度外,當速度增加時,試驗機上的測試樣本也承受相反的切向加速度,如圖3和圖4所示。
加速時: (5)
減速時: (6)
在上述兩種情況下,如果切向加速度較大,則會對重現(xiàn)性產(chǎn)生不利因素。首先,加速度方向嚴重偏離待評定方向。 其次,加速度值可能大于規(guī)定的試驗加速度值。這種試驗設備的作用機理必須有增速和減速的階段。這是不可避免的。為了減少的影響,我們希望越小越好。然而,考慮到測試時間不能太長,一些標準規(guī)定加速和減速時間不應小于15s,也有規(guī)定以速度改變速度。
圖3轉(zhuǎn)速增加時的加速度 圖3轉(zhuǎn)速下降時的加速度圖
4. 速度波動
在試驗開始和結束時,由于速度的增加和降低的影響,加速度將不連續(xù)地變化。當你想保持恒定的速度時,它也可能存在。一些測試設備的傳動部分是不穩(wěn)定的,例如此時會出現(xiàn)間隙較大的傳動機構,摩擦不穩(wěn)定,電動旋轉(zhuǎn),軸承和傳動不穩(wěn)定,質(zhì)量不平衡,此時將主軸的機械特性和向性等,速度的時間歷史和的值如圖5所示。
圖5具有紋波分量的速度
當恒定加速度不是恒定值并且出現(xiàn)一定頻率紋波時,可能會給試驗的重現(xiàn)性帶來嚴重后果。特別是當測試樣品的某個固有頻率與其產(chǎn)生共振時,此問題更加嚴重。 因此,在離心機的設計和維護中,應充分注意使紋波分量最小化。
5. 加速度梯度
當使用離心機進行恒定加速度試驗時,所產(chǎn)生的恒定加速度與試驗樣品的每個部分與轉(zhuǎn)軸之間的距離成正比。
(7)
試驗樣品具有一定的幾何尺寸。 當試驗樣品固定在離心機上時,試驗樣品上各點與轉(zhuǎn)軸中心的距離不同,因此試驗過程中可承受的加速度值也不同。
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