книги из ГПНТБ / Ефремов Л.В. Приближенный расчет крутильных колебаний валопроводов судовых дизельных установок учеб. пособие
.pdfч_» |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прикяїне |
обозначения, |
В - гребной |
|
винт; Ц - |
цюшвдр |
|||
НИШ; |
Н - цеховик; |
Д - двигательs |
Р - |
редуктору |
L - джина |
|||
валопроводеs |
Чи - |
упругая |
муйза; |
ИМ - |
нуфта с проскальзыва |
|||
нием; |
КРП - |
клнаоременная |
передача; |
П - потребитель энергии, |
||||
ju - |
преде* отклонения от указанного |
значения |
|
10 |
I I |
1
}
ftr .
1 J
К
-
є n -
ft. -
г
Er -
-
12 |
15 |
14 |
|
15 |
|
|
|
|
|
<o |
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
Шя |
|
|
|
|
|
с |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
p. |
|
|
|
|
|
•a |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
SCDВС |
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
В >э |
|
|
|
|
|
>=tO |
|
|
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
a . |
|
D,5 — 3 |
- |
Ю |
|
о |
|
|
о |
|
|||
2 5 - 4 0 |
- |
15 |
|
|
|
|
я |
|
|||
=• 5S |
|
10 |
|
|
|
(5 - 50 |
і і -•8D |
|
|
ш |
|
ffl-Ш |
- |
sa |
3 |
1 о |
|
О |
1Я (О ГО |
||||
|
|
|
П О Я И |
||
|
- |
|
НО П.КЕ |
||
2 - 8 |
9Q |
т а |
о> >г |
||
с о |
х о |
||||
Ц.5- U |
- |
8D |
9 Й « |
||
и |
|
К х |
|||
20 |
- |
У5 |
• ИКА |
||
|
|
л е с о в |
|||
|
|
|
с |
щгоо |
|
|
|
|
«5 о яга |
||
|
|
|
я к З а |
||
|
|
|
аз Із ш а |
||
|
|
|
а со л\о |
||
|
|
|
Я •=> ч S |
||
|
|
|
я со <о Н |
||
|
|
|
со |
н |
eggs
16
.;—Ї irt
и
II
I I Продолжение эабл.1
0?лачав2ся ог СДУ 3 группы ва -
личиевч ОЇВввВЯвний с передверо конца коленчатого вала
З больнааоївв случаев огввввяе-
ЙЙЯ ВМСОКвПОДЮ-
ЛНБЫ6
Группа ба оглнчаехся os группы 2 значительно монь-
Е£Й ЕОДаТЛИЗОСВЬЮ учасїка между нахо- KSKOK и потребгатоаэн энергии
Группа 66 оиича - ется ot группы 26 только СВОЕЙ на значение»
§2. Особенности развитая крутильних колебаний
зсдаомаианаьк пропульеивных СДУ
Приступая к расчегу кр^їяльнщ: нозебанкй коаезио |
инаэь |
зрздставяекяе о верояїкоя як gaasssaao Sso UQSBOJWS |
удеяглъ |
основное 2нтааяш@ насбоясо епгевш Еоавбаша» |
|
Эяовке дизельные уогеноввя Оїдачаюїся os другая ЄПДОЗІЗ |
|
устазоЕОЕ ярввдо 2Є9ЇЧ) sau, *52э дшзвга соедаЕояы с |
aesgstfa- |
теляаш ЗЕзргвн ораввгавяано внеоконодажаивака приводами: ва -
гопрозсяеыв ау$ї&ш, рвмвявшш нвредачами в |
s „ n . |
|
|
|
Сбиае ОЗОЙСЇВО СДЗГ эоех трупп - аалмчяе |
у язи |
saa |
назы |
|
вавши которной формы свободных каш5«яня8 |
которая |
харакге- |
||
рягуезвя уаданн з пределах масо дааэяя я по частоте |
практи |
|||
чески ге завяоих ог аонсгружцаи прасоеднаяевого к |
двнтатедш |
|||
валопровод*. Наїбояигее напряжения от крутИЛЬНЫХ |
кояебанай |
|||
аотораой формы возникав* 5 коленчатом валу дквехя. |
|
Этк |
||
напряжения storys бить врябхяавяко рассчитали по |
формрам, |
|||
ЄСЮЇ?;ВЕЄЕЯМИ ПрМвНЭТвЯгНО В ЗрОСТвйввй 0.4CSCHSE |
зклячвэдей |
|||
э оебг s>pynay равнмх масс |
о одной маосой оа |
аей, |
|
|
В озномэяянннх СДТ 1„ |
2 и 3 групсв кроне шторной |
фзриыв |
спредеяояаув оааонооть везет првдегааяять ess называемая ва - дспроводиан форма коаейр.нзй с ОСЕОКККМ увдом «саду каховикоа дЕзеля я грзбнюв ЕЗНЕИЗО Дая раечеэа эт?'5 $оран колебаний
saxae рэ;киоаду»*вя соотаетегвующне зьззевцос»к0 |
|
|
||
Дзя СДУ л н 5 груш моторная я валопроводаая фориа |
газе |
|||
представляв* 8яачк!еязкув |
опасносїь. Кроме кого, |
явогда, |
||
здесь возникаю Еогзбання |
ветвейs к о г о р т в |
настоящей |
|
в о с о - |
бня не раосиахрнвавтсй, эак как вря жестком |
ооедявения |
р е |
дуктора о ваздивникмн гвверасорвша ВЕЯ потребителями энвргак такяе кодебання обычно не опасны,
§5. Особенности разшїкк круткдьннх колебаний
вдвухмашинных СДУ
В двухмашинных СДУ, как правило, дяавди и |
редукяорн с о |
единяйся поередствон иуф¥ о вроскальаыаанйем |
(индукцяонш» |
шш щдаавякадешіе), Вт куфты пояностьа ізолартют валопровод
os днзелЕо Пря эяом система распадается на три |
неаавясямые |
друг от друга части; две одаваковне днекретнне |
системы, ва - |
хзвчвжяме в себе двигатель и ведущую полуиуфту я одну сксте - му - "ввлвяая пояумуфта - редуктор - вадопровод". Оря этом в
пределах аасс двигателя развивается yse рассмотренная нотор- ная форма колебаний. Основные ксточняв» колебаний в снсхеме валопроводе. - зго .возкущающае моменты гребного вннга» кото рые обычно опасности не представляют, гак как ргзоианс лонастного порядка находится ниже номинальной частовы вращения.
Кзнее ггяшчнн случаи, когда |
в двухмашинных |
установках |
дизеля с редуктором соединяются |
с помощь» упругих |
цуфї (на |
пример, типа Гайслингера). При этом, кроме ногорной к зало- проводной, Целесообразно учитывать еще одну форау аолебаний, соответствующую двухмассовой систеке, состоящей из масс каж дого дизеля.
§4. Особенноста развития крутильных колебаний
вдизель-генераторах
У дизель-ганератороа (группа б ) , кмеоднх яестку» связь яаховнка с- рогорсм, в большинстве случаев практическая ннхе-
рес прздсзаааяоЕ только иохорная форма колебаина,, |
Однако, в |
|
зависимости о? подахлнвоетн вала розора, не нсклвчева |
воа? |
|
HOSHOcTb перекстення узла за пределы коленчахого вала, |
г . е . |
|
в соединение иеаду цаховаком и рохсром. |
|
|
При упругой связи маховика с розором обраауехся свсхема, |
||
подобная СДУ 2-Й группы, когда податливость муфты |
заменяем |
|
податливость валопроводе, а касса ротора генератора - |
аассу |
гребного вмнха. Поэтозу здесь saase иаєшх aecso дає формы ко - аєбакнй (нояорнак и іазоароЕОднай)в расчет которых ьшолня- етея во sen хе 8&В9СШІ00ХЯМ, что ж для СДУ 2-1 группы.
§ 5. Основные еакономерностя рагвнхші
крутильных ксхеббнхй моторзой формы
Сгепэвь опасности рагнжчаых форк колебаний в вначяяелз- ноё вере зависит os цеховика дкзеяяе . 8анечоно, что с умень»
гением его иомзнга инерпны наарязення ох колебаний моторной формы, возбуждаемых їознув.бвцщш момевхамя гаавняж порядков, снмжаются.о
5 чееїносїяв но эхоа причине у дзухгак^ных диэеаей, |
внеэ- |
щах небольшие иаховшш, нохорная форма колебания обычно |
не |
представляет пракїмческощ опасное». |
|
Четырехтактные дизели1, есхвозвевно, имею* иахенюш |
о |
бсльваы доненгом инерция ( г ) ^ а.}. Воахону вазрвжвш ох во-
в) При s*4
та лшм.
т
И.'0.А... |
. |
...f |
рл—<—J—г
і) При
т е$я
8) при 2'7
12
Ріс.І. Разватяе крутильных колебаний моторной.формы
четырехтактных дизелей
лебаний главных порядков (меньших 12) могут быть опасными. При этом, при прочих равных условиях, с увеличением ионенэа инерции наховака надряженад от крутильных колебаний в колэз» чатом вале увеличиваются,.
Величина нокенга анерциа маховика определяется» |
исходя |
||
из обеспечения минимальной степени неравномерности |
врачейЕЯо |
||
Она зависит сг гактности, числа |
цклкндров н среднеЗ |
саорссїз |
|
поршя дизеля. |
|
|
|
На рис Л показана вероязнав |
зависимость |
меаду |
реэонано- |
ныаи напряжениями ОЕ колебаакй |
иогорной формы н среднее о&о- |
||
ростью поршня четырэхтаюгных дизекэйо Зтоъ |
наглядно HSEDGS- |
рируется возрастание опасности крутильних колебаний ыогорнэй
фориы при. увелнченан числа цалнндров ( z } а средней |
csopocsa |
||||||||
поршня ( С т ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ бо vCuQWuiie ЗаКОНОМбрйОСЇії |
peSbafiiri |
|
|
|
|||||
кругйльЕых колебаний валонроводной форш |
|
|
|||||||
Развитие крутильных колебаний в&нопроводной форма |
суще |
||||||||
ственно зависит от группы СДУ. |
|
|
|
|
|
|
|||
У СДУ 1-й группы |
(о двухтактными дизелями к пряной пере |
||||||||
дачей на винт) |
сильный резонанс главного |
порядка |
( v - a ) о5т° |
||||||
но наблюдается |
в районе минимально устойчивых часто? |
|
враще |
||||||
ния. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Большие амплитуды этих колебанаЯ обусловлены |
прежде вое - |
||||||||
го малым моментом инерции маховика, так как в отличие |
от ия- |
||||||||
торной формы колебаний снижение момента инерции |
|
маховша |
|||||||
сопровождается увеличением амплмгуд и напряжений os |
колеба» |
||||||||
ний валопроводной формы. |
|
|
|
|
|
|
|
||
Другой причиной возникновения дольних амплитуд колебангіі |
|||||||||
является то , что возмущающие моменты у двухтактных |
дизелей |
||||||||
вдвое больше, чем у |
четырехтактных. |
|
|
|
|
|
|
||
В СДУ 2-й группы |
(с четырехтактными |
дизелями |
а |
|
пряной |
||||
передачей на винт) особое внимание следует |
уделять, резонанс |
||||||||
ным колебаниям |
шавного порядка ( v = 0,5z |
)„ |
которые |
|
могу? |
||||
оказаться Б районе номинальной частоты |
вращения. |
В частно |
|||||||
сти, наибольшую опасность |
у СДУ с восьницшгандровыми |
дизеля |
|||||||
ми представляет |
резонанс |
4-го порядка. |
Необходимо |
так же о ц е |
нивать |
другие ревонвненые колебания с порядками, |
кратными |
0,5 z , |
но меньшими 16. |
|
IS
1 одномашинных СД« 3, * а 5 групп (с чекырегаакгныкн дизедяш а радукгорнымв передачамк на ввн«) опасный резонанс 0,5г - г о порядка в больвннстве случаев находится в районе ми нимально УСТОЙЧИВОЕ частоты вращения. Особенно сален бывает резонанс З-го порядка при ъ = б»
Б„усзааезках с очень податливыми упругаш куфтанм вблизи номинальной частоты врвщения нова? оказаться резоканс 0,5-го порядки. Его амплитуды могут существенно возрастать при раз регулировке двигателя и поэтому- не поддаются точному расчету.
Этот резонанс в любой случае должен |
устраняться |
из |
зоны |
но |
минальной частоты вращения. |
|
|
|
|
Как уже отмечалось, на валопроводную форму колебаний бла |
||||
гоприятно влияет увеличение момента |
инерции маховика. |
Это |
||
особенно целесообразно в редукторних |
передачах для |
снижения |
||
контактных напряжений в зубчатых зацеплениях. |
|
|
|
|
Увеличение момента инерции гребного винта приводит к не |
||||
которому снижению резонансных частот |
враження |
и |
повышению |
|
амплитуд колебаний валопроводной формы. Поэтому |
в установках |
с винтами-регулируемого нага (ВРЕ) крутильные колебания упо мянутой формы более опасны, чем в установках с винтами фик сированного нага (ВФШ). Рассчитывая валопроводи СДУ с ВРИ,
целесообразно иметь в виду некоторое влияние вага винта: при его уменьиенни увеличиваются амплитуды крутильных колебаний. Это объясняется уменьиеяием демпфирования на гребном винта.
Другая особенность |
установок |
с ВРІ - это возможность по |
|
явления опасной формы колебаний с |
узлом между цилиндром ме |
||
ханизма, изменения иага |
(МИ) и ВРІ. Не рекомендуется |
допу |
|
скать наличие резонанса |
главного |
порядка в районе номиналь |
|
ной частоты «ранения. |
|
|
|
Иг вышеизложенного следует, что уменьшение момента инер ции гребного винта может использоваться как одни из способов борьбы с колебаниями валопроводной формы.
В частности, для этой цели можно рекомендовать уменьмение диааетров гребных винтов еа счет увеличения их вага ИЛЕ применение легких материалов (например, стеклопластик).
|
|
|
|
|
|
Г л а в а |
П |
|
|
|
|
|
|
МЕТОДИКА ПРИБЛйНЕННОГО РАСЧЕТА КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ |
|
||||||||||||
|
|
|
§ 7. Общие указания а обозначена» |
|
|
|
|||||||
Для расчета крутильнюс колебаний поииио энаяяя гвяа |
и |
||||||||||||
принципиальной схеми СДУ требуэтея следующие давннс: |
|
|
|||||||||||
а 6 |
- |
дкскоБое |
ОЇЕОИЄЕНЄ |
гребноію |
вшзїа; |
|
|
|
|||||
D |
- |
даааегр |
цяландра; |
|
|
|
|
|
|
|
|||
їїгБ- |
|
дшааетр |
гребного зкнга; |
|
|
|
|
|
|||||
dM |
и |
tip - днанегры нотвяевой а рановой поен коленчато- |
|||||||||||
|
|
го |
вала; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
d c e - |
среднай дяаиетр валопровода; |
|
|
|
|
|
|||||||
im~ |
|
минимальный диаметр |
валопровода; |
|
|
|
|||||||
L |
~ передаточное о-гношение редуктора; |
|
|
|
|||||||||
І н в |
яли |
L p 5 |
- |
общая длина валопровола на участке |
|
нахэ- |
|||||||
|
|
вак |
- |
гребной |
вият |
(СД7 I а |
2 |
групп) |
ИЛИ |
редук |
|||
|
|
тор |
- |
гребной |
пинт |
(СДУ 3, * |
я |
5 групп); |
|
|
|||
m |
- |
тактность двигателя (2 или £ ) ; |
|
|
|
|
|||||||
Ne |
- |
ысщаость |
номинальная, |
а . д в о . ; |
|
|
|
|
|||||
п _ - |
чаогоїЕ |
эоаценяя номинальная, |
об/мнн? |
|
|
|
|||||||
Р- |
- |
среднее |
шщякаторное |
давлениеs |
нГ /с* |
l |
|
|
|||||
S |
- |
ход поряшя дакгатеяяі |
|
|
|
|
|
|
|||||
і |
- |
число |
цилиндров? |
|
|
|
|
|
|
|
|||
j |
- |
удельный вес материала гребного винта, кГо/сн^; |
|||||||||||
8М |
- |
ноаент |
ннарцая иаховяка, кГ °сы*сек2. |
|
|
Кроне того, должны быть известны способ соединения дизе ля с редуктором и топ гребного винта (ВРШ, ВФШ).
Все линейные раздери выражены в сантиметрах.
i a
Настоящая нетоднка предусматривав? выполнение расчетов 9
следующей |
последовательности: |
|
|
|
|||
а) определение аяемеваоз крутияьной схемщ |
|
|
|||||
б) составление кроильной саеаы кяогеавсоозой састемаз |
|||||||
в) составление эквивалентной эрехмаееовой свсївш, |
|
||||||
г) составление эквиважентноЕ двухмасеояой оиетекнг |
|
||||||
д) расчет часто* свободных колебаний; |
|
|
|
||||
е) расчет рвзонакеннж чаеїот врадезвя; |
|
|
|||||
я) |
расчет резонансных амплитуд и напряжений} |
|
|
||||
з) |
расчет допускаемых Еааряаэний, оценка нврнш |
aanpes- |
|||||
ных аон а заключение по расчеау? |
|
|
|
||||
н) составление алане мероприятий по борьбе с опасишн ко |
|||||||
лебаниями. |
|
|
|
|
|||
|
§ |
|
8 о Определено дискретных параметров системы |
|
|||
Для составления расчетной подели необходшо вайта |
сле |
||||||
дующие |
величины; |
|
|
|
|
||
ВD |
|
- |
аомент апорцкк Ш |
(постоянная системы - В к |
м м |
) , |
|
|
|
|
кГ»си«сек^5 |
|
|
|
|
S M |
|
- |
нокент инерция нахозика, кГ«сн.сек^; |
|
|
||
Вг в |
|
•= КОНеИТ ИйерЦЯЕ ЗТреЙВОГО КП298, |
П Г'СЙ'СЄК 2 ; |
|
|
||
"8 |
|
* аомен* ИЕврЦЕя цзвшядре кехяяяэиа аэнененпя |
вага |
||||
|
|
|
винта (ПВО), кГ'Си-сек^; |
|
|
|
|
е 0 |
|
- |
податливость кодека вада (постоянная система), |
||||
|
|
|
кҐ"*«сіГ*; |
|
|
|
|
е1Н |
|
- |
податливость участка коленчатега вала от |
середины |
|||
|
|
|
последнего колена до маховика, |
кГ"1 «са""1 ; |
|
|
|
е н» ~ податливость валопроводе между маховиком и гребным |
|||||||
|
|
|
винтом, кГ~*«см~*; |
|
|
|
|
е ц 4 |
- |
податливость валопроводе между цилиндром ШШ |
и |
||||
|
|
|
ГрвбНіШ винтом, |
•см |
|
|
|
е и р |
- |
податливость вааоврозода (или муфты) иезду ыахови- |
|||||
|
|
|
кон и редуктором, |
в Ґ ^ - с м " 1 . |
|
|
|
Указанные величины луч** |
всего брать |
из расчета |
крутиль |
ных колебаний прототипа СЩ. Если |
такие .данные отсутствуют, |
то иожно использовать зажясиновти |
из нижееледуюикх подразде |
лов. |
|
Постоянные приведения системи к безразмерному виду
Для |
серийных и широко распространенных дизелей постоян |
||
ные 80 |
и е0 могут быть |
заимствованы из приложения I . |
|
Бели они неизвестны, |
то их можно найти по |
приближенным |
|
формулам |
|
, |
|
|
В„ = 10. К 0 3 S ; |
( I ) |
|
|
|
|
|
e0 =2 4D"S3)d"* . |
|
|
|
(2) |
||||
Здесь |
d E |
K - |
средний |
диаметр паек коленчатого вала; К 0 - |
эмпи |
||||||||
рический |
коэффициент, определяемый |
зависимость» |
|
|
|
|
|||||||
Козффацііеіії |
к с |
отражает особьнносік конструкция КЕМ: |
|||||||||||
- |
для двухтактных дизелей |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
Ка=0,1»} |
+ 8 , 8 5 ( ^ 5 - f. |
|
|
|
|
(/f) |
|||
- |
для четырехтактных дизелей, |
иаеицаж чугунные |
а склуки- |
||||||||||
нозые |
поршни, соответственно |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
К,= 0 . « + V , 0 8 ( ^ f s - ) a |
в |
K B |
H * 6 + t f 5 ( 4 f |
) * . |
|
( 5 ) |
|||||||
, Козффкцяеет |
К„ |
учитывает |
конструкцій) двигателя, |
& * п - |
|||||||||
влияние противовесов: для одаорядшгз дизелей К9 |
* |
Г, |
а |
для |
|||||||||
V -обравних |
K v |
= 1,3 j |
при отсутствия |
вротмэовесоз |
|
K n |
= I , |
||||||
а при их наличии |
Кп |
* 1,2*2. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Принимая |
коэффициент |
Кп , |
следует |
иметь з виду, |
|
что его |
бояьшае значения откосятся к'СОжреизЕшш среднеоборогннн ди
зелям. Для двигателя |
"Зяястяк" К„ |
« 2, « для дизелей отече |
||||
ственной |
конструкций |
Кп |
= 1,2*1, |
V |
|
|
|
|
момент |
инерции |
нахована |
|
|
Кокэнт инерции маховика мохе? |
быть найден аз |
обычного |
||||
расчета |
(сн* |
формулы |
(6.10) и (б»1?в) [2]J , T . e . |
на оснований |
||
заданной |
степени неравномерности |
вращения при |
номинальном |
|||
режиме ила во |
приближенной формуле |
|