5. НЕСТАЦИОНАРНЫЕ КОЛЕБАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Нестационарные процессы в силовых цепях возникают при запуске двигателя, рабочем изменении режимов за счет разности движущих моментов ДВС и моменюз сил сопротивления, включении муфт, аварийных режимах (наезд на препятстьие, короткое замыкание в цепи генератора и др.).

Методы расчета. Нестационарные процессы в несложных линейных парциальных системах, выделенных из многомассногоколебательного контура, могут быть исследованы с помощью конечных формул Из общих методов можно выделчгь метод разделения движения системы на «медленное» и колебательное [19]. Самым универсальным и чаще всего используемым способом расчета переходного процесса является численный метод решения задачи Коши на ЭВМ. Силовые цепи различ; машин относятся к «жестким» системам, что может повлечь неустойчивость численных методов при попытке повышения точности за счет измельчения шага счета. Устранение этого недостатка, а также резкое сокращение времени расчета возможно с использованием системных методов [21].

Особенности колебаний при неколебательной внешней нагрузке. Любой переходной процесс сопровождается колебаниями, имеющими следующие особенности:

1) наибольшие колебания в системе вызывает внезапное приложение нагрузки, при этом упругие моменты на участках системы превышают статические не чем в 2 раза;

2) эффект конечного импульса зависит от его длительности которая сопоставляется с периодом первой собственной частоты если то импульс быть учтен как начальные условия; если то уровень колебаний зависит от момента снятия нагрузки, но не превышает уровня при внезапно приложенной по стоянной нагрузке;

3) трение в системе слабо влияет на уровень максимальных напряжений;

4) на упругих участках системы наблюдаются разные собственные частоты колебаний; формы процесса во времени для линейной системы определяются лишь двумя-тремя собственными частотами.

Автоколебания в системе с фрикционными муфтами. Фрикционные муфты, в целом снижая нагрузки в силовых передачах и приводах ДВС, могут при определенных условиях стать источником недопустимых фрикционных автоколебаний. В ограничительных муфтах колебания развиваются со стороны полумуфты с меньш. моментом инерции как после срыва, так и перед схватыванием. Определяющее влияние на уровень колебаний оказывает зависимость момента силы трения от относительной скорости скольжения, а также длительность проскальзывания. Эксперименты показывают, что максимальные автоколебания возникают при небольшое смазке трущихся поверхностей.

Проходы ДВС через резонанс. Если на запуске ДВС проходит резонансные зоны колебательной системы, то возникают неустановившиеся резонансные колебаннк. Если источник разгоняющего систему момента (ДВС или стартер в зависимости от того, появились вспышки в двигателе или нет) обладает достаточным запасом модности, оценка уровня колебаний может быть дана по приближенным формулам А. М. Каца [3, 7]. В противном случае необходимо исследовать электромеханическою систему, состоящую из ДВС и стартера. Особенную опасность представляют системы с малой приведенной массой коленчатого вала и податливым соединением его с массивным стартером. Если резоьанс находится в зоне отсутствия вспышек, то источник мощности — стартер, если резонанс в зоне устойчивых вспышек, когда стартео уже отключен, то источником мощности является сам ДВС, а стартер играет обычной массы.

Определение уровня динамических нагрузок при проходе через резонанс производится численным интегрированием исходной системы уравнений.

Примером, иллюстрирующим появление обратной нелинейной связи, обусловливающей эффект прохождения через резонанс во время работы двигателя с отключенным стартером, является система дифференциальных уравнений

где углы поворота масс системы; моменты инерции масс; с — жесткость упругой связи; момент трения, зависящий от относительной угловой скорости колебаний; соответственно средний момент двигателя и момент резонирующей гармоники.