Розрахунок на коливання

У деяких випадках проводять розрахунок валів на коливання. Самостійні коливання окремих валів передач не відіграють суттєвої ролі в динаміці машин, і тому їх окремий розгляд не викликає інтересу. Проте коливання корінних валів з приєднаними вузлами і опорами можуть мати визначальне значення (ротори турбін, колінчасті вали поршневих двигунів, шпінделі верстатів з оброблюваними деталями).

Розрахунки на коливання можна розділити на: а) розрахунки частот коливань та б) розрахунки вібростійкості.

Основне практичне значення для валів мають частотні розрахунки, які дозволяють попередити резонанс коливань, тобто збільшення амплітуд коливань при співпаданні або кратності частоти збурюючих сил і власної частоти коливань.

Основними збурюючими силами у більшості швидкохідних валів є сили від неврівноваженості обертових деталей, частота дії яких дорівнює частоті обертання валів. При співпаданні або кратності частот власних коливань валів з частотою їх обертання настає резонанс. Відповідні частоти обертання валів або їх числа обертів за хвилину мають назву критичних. Критичні числа обертів , де f – частота власних поперечних коливань в Гц.

Як відомо з теорії коливань, після переходу через критичні числа обертів настає динамічне центрування валу. Більшість валів працює в дорезонансній зоні, причому для зменшення небезпеки резонансу підвищують їх жорсткість і, отже, власні частоти коливань. При великих швидкостях обертання (турбіни, центрифуги) застосовують вали, які працюють у зарезонансній зоні. Для того, щоб відійти від області резонансу, роблять вали підвищеної податливості. Перехід через критичні числа обертів для запобігання аварій здійснюється з якомога більшою швидкістю; швидкообертові деталі ретельно балансуються.