Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Ефремов Л.В. Приближенный расчет крутильных колебаний валопроводов судовых дизельных установок учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
10
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
3.63 Mб
Скачать

ч_»

 

 

 

 

 

 

 

 

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>

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

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*;

 

 

 

 

е

 

-

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

 

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ