7.2. Моделювання та експериментальні дослідження машин і апаратів

Існуючі методи розрахунків машин і апаратів часто потребують використання складних математичних операцій, але в деяких випадках розрахункові формули не забезпечують бажаної точності. У таких випадках використовують моделювання і експериментальне дослідження або перевірку вибраного технічного рішення.

Моделювання технічних рішень. У сучасній практиці застосовують фізичне і математичне моделювання.

Фізичне моделювання полягає у вивченні необхідних динамічних процесів не на самій машині, а на її фізичній моделі, яка будується на базі теорії подібності.

Суть теорії подібності, стосовно механічних динамічних систем, полягає в тому, що рух для натурального взірця і моделі, які описуються диференціальними рівняннями подібні.

Теорія подібності дозволяє встановити зв’язок різних параметрів машин і механізмів, що проектуються, з їхніми лінійними розмірами і їхніми ланками. Наприклад. Встановлено, що маса машини пропорційна кубу її лінійних розмірів, а у геометрично подібних машинах – квадрату потужності.

Принцип математичного моделювання полягає в тому, що за об’єкт дослідження приймаються не машини. А їхні електричні моделі-аналоги, побудовані за допомогою аналогій, що базуються на подібності диференціальних рівнянь, що описують різні за своєю фізичною природою явища. Математичне моделювання може здійснюватись на моделях-аналогах і розрахунково-обчислюючому устаткуванні.

Математичне моделювання порівняно з фізичним дозволяє значно економічніше і ефективніше вивчати характеристики складних явищ.

Випробування обладнання. Випробування складають заключний етап у створенні обладнання. У процесі випробувань визначають загальну ефективність обладнання, дійсні навантаження на елементи конструкцій механізмів і окремих деталей.

Загальна мета випробувань – це дослідження робочого процесу і пошук шляхів підвищення економічності і надійності обладнання для зменшення експлуатаційних витрат.