- •Выпускная квалификационная работа
- •Пояснительная записка
- •Федеральное агентство морского и речного транспорта Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
- •(Фгбоу во «гумрф имени адмирала с.О. Макарова»)
- •Задание на выпускную квалификационную работу
- •1. Оценка разрушительного воздействия вибрационной активности сэу 17
- •2. Вибрационные воздействия главных двигателей 33
- •3. Методы борьбы с вибрацией сэу 44
- •4. Расчёт средств борьбы с вибрацией 66
- •Введение
- •1. Оценка разрушительного воздействия вибрационной активности сэу
- •1.1 Понятие вибрации
- •1.2 Влияние вибрации на корпус судна
- •1.3 Оценка и нормирование вибрации
- •1.4 Источники вибрации
- •1.5 Усилия и моменты основных порядков дизелей и других неуравновешенных механизмов
- •1.5.3 Компрессор
- •1.5.4 Редуктор
- •1.5.6 Двигатели
- •2. Вибрационные воздействия главных двигателей
- •2.1 Неуравновешенные моменты сил инерции
- •2.2 Горизонтальный скручивающий момент
- •2.3 Опрокидывающий момент
- •2.4 Эластический момент от крутильных колебаний
- •2.5 Элементы сэу
- •2.5.1 Ход цилиндров
- •2.6 Критерии неуравновешенности малооборотных дизелей.
- •3. Методы борьбы с вибрацией сэу
- •3.1 Снижение интенсивности источников вибрации, усиливающиеся с увеличением износа деталей
- •Динамический гаситель вибрации
- •3.3 Виброизоляция
- •Вибропоглощение
- •4. Расчёт средств борьбы с вибрацией
- •4.1 Расчёт амортизаторов
- •4.2 Расчёт прокладки из фмв пластмассы
- •Список использованных источников
3. Методы борьбы с вибрацией сэу 44
3.1 Снижение интенсивности источников вибрации, усиливающиеся с увеличением износа деталей 44
3.2 Динамический гаситель вибрации 44
При установке динамического ДГВ интенсивность частот настройки уменьшается, но в системе заместо 1 собственной частоты зарождается две. Так они результативны в ограниченном диапазоне колебаний близко частоты настройки ДГВ. Интенсивность в зонах гашения усиливаются, в зонах резонанса - убавляются. Расчет его получается при определении размеров и масс, наибольшей компенсирующей силы и допустимой интенсивности. Расчеты не обеспечат истинного совпадения собственной частоты и частоты тела, следовательно при установке производят отстройка на вибрирующем теле. Для стержневых гасителей её производят при перемещении масс вдоль ось, для балочных - благодаря изменении добавляемых грузов. При настройки добиваются наименьшей интенсивности колебаний объекта. Для его настройки изменяют настраиваемую величину очень мелкими шагами при диапазоне с минимального до максимального величин. Шаг при изменении величины сопровождается сильной притяжкой резьб и контргаек, при нарушении требования отстройка сбивается – это самая частая ошибка при регулировке ДГВ. Уменьшит число шагов контроль фаз колебаний объекта и гасителя: при переходе оптимальной точки фаза относительной вибрации меняется диаметрально, если добавляемые грузы слишком малы, тело с гасителем колеблется синфазно, а если огромны - то противофазно. После этого оценивают амплитуду масс. Если она завышает предельную, принимают меры по снижению нагрузок - балансир ротора двигателя - или же повышение компенсирующей силы при изменения конструктивных значений. Действие ДГВ на тело изменяет свойства, помимо понижения колебаний случаются и изменения существующих динамических нагрузок на опоры тела, как правило в сторону их понижения. В ситуациях они могут даже возрасти, это приведет к понижению бесперебойности агрегата, тогда употребление их неуместно [9]. Исходя из соотношения всех масс объекта и гасителя изменяется диапазон колебаний, внутри достигается нужное уменьшение вибрации. Нас интересуют в первую очередь вопросы изменения опорных реакций и недифицит диапазона частот, внутри достигается потребное снижение вибрации. Массы передвигаются поступательно и в 1 направлении. Матмодель дозволяет определить случаи динамики тела с гасителем. 49
Динамический виброгаситель цилиндровых втулок относится к двигателестроению, а в частности, к виброгасителям цилиндровых втулок дизелей [8]. Разработка виброгасителя, работающего в режиме антирезонанса к колебаниям цилиндровой втулки, позволяет снизить частоту и амплитуду их колебаний, являющихся причиной коррозионно-эрозионного разрушения охлаждаемых поверхностей цилиндровых втулок, а также усталостных разрушений галтелей посадочного бурта цилиндровых втулок. Динамический виброгаситель цилиндровых втулок двигателей внутреннего сгорания содержит упругие элементы. Они помещаются между верхней и нижней обоймами. Нижняя обойма виброгасителя запрессовывается с натягом в проточку блока цилиндров. Верхняя обойма гасителя с натягом сажается на цилиндровую втулку под посадочный бурт. Верхняя обойма гасителя своим цилиндрическим выступом входит в паз нижней обоймы. Элементы сжимаются шпильками цилиндровой крышки. Влияние кавитации во втулках цилиндров оказывает практически никакого влияния на корпус судна, а поэтому и не может учитываться при расчёте вибраций. 52
1 из методов понижения колебаний ЦПГ является употребление дезаксажа пальца поршня или КВ [4]. При дезаксаже поршень переваливается в ВМТ, следовательно, убавляется напряжённость колеаний от удара поршней. Выбирают лучшие зазоры наиболее благоприятные смазке и минимальной напряжённости удара. 52
Понижение поперечного усилия способствует понижению колебний топливной аппаратуры. 1 из главных способов понижения колебаний топливной аппаратуры есть употребление бескулачкового привода ТНВД. 52
Привод для клапанов с нижним местоположением кулачкового валика с толкателями с уменьшенным сопротивлением изгибу, возбуждает увеличенную колебании клапанного механизма, нежели привод с верхним его расположением. Главным способом понижения колебаний клапанного механизма есть снижение скорости движения клапана благодаря употреблению специальных компенсирующих механизмов, самостоятельно снабжающих постоянство тепловых зазоров на любых режимах работы дизеля, или благодаря монтажу на дизеле подправленных кулачков. В роли компенсирующих механизмов дизеля обширное употребление находят колебательные системы с ДГВ. Серединами возбуждённости вибраций считаются места контакта гидравлических компенсаторов клапанов. 52
Улучшение частей ЦПГ. При работе дизеля появляются удары при перекладках поршня в ВМТ и в местах крепления поршня да шатуна, в шатунных подшипниках коленвала, всех клапанов, зубных редукторных пар итп. [4]. Характер вибрации зависим от количества, места и способа приложения них, а также от свойств тонкостей в момент них ударения. Пунктами, порождающими наибольший размер колебаний дизелей есть удары по поверхности втулок цилиндров внутри из-за перекладки под действием составляющей нормальной силы от поршня. Существует поршень, включающийв себя головку и юбку поршня и соединенный с шатуном с поршневым пальцем, устройство снабжен ползуном сбоку, шарнирно установленном при закреплении на место, юбка данного рассматриваемого поршня реализована с 2 неглухими технологическими отверстиями чтобы разместить там непосредственно ползун симметрично оси пальца данного поршня. Настоящее решение располагает описанными плохими свойствами, такими как: 53
1. замысловатость идеи, конструкция повышает трудоемкость изготовления, отливки, сборки на стенде итд. 53
2. асимметричные оси, которые вызывает неоднородное расширение металла из-за повышения температуры; 53
3. жёсткость юбки поршня, распределённую по боковой поверхности неравномерно, что очень негативно скажется на безотказности узла; 53
4. Места для расположения поршневых колец доставляют трудности при закреплении на них колец; 53
5. в зазоре между втулкой и юбкой поршня данной конструкции образуется место повышенного трения, скажется на механическом КПД дизеля; 53
6. поднятая вибрациоактивность дизельного агрегата. 53
Дизель с цилиндром, поршенем с тронком снабжён по меньшей мере двумя отверстиями, они выполнены на противолежащих сторонах, роликами с расположенными между ними упругими элементами может помочь при мероприятиях по снижению вибрационной нагрузки на двигатель, а, соответственно, фундамент и корпус судна. 53
Известное техническое решение обладает следующими недостатками: 54
1. Сложностью конструкции, повышающую трудоемкость изготовления, сборки и ремонта поршня, повышенной массой. 54
2. Асимметрией относительно продольной и поперечной осей, приводящей к неравномерному тепловому расширению во время работы двигателя. 54
3. Неравномерной жесткостью конструкции тронка. 54
4. Ограниченными возможностями оптимального размещения поршневых компрессионных и маслосъемных колец. 54
5. Малой долговечностью роликов и упругих элементов, контактирующих с прорывающимися через поршневые кольца газами и продуктами изнашивания поршня, колец и втулки. 54
6. Повышенной виброактивностью ДВС, так как поршень имеет возможность проворачиваться вокруг осей поршневого пальца и роликов и ударять о цилиндр нижней кромкой тронка и верхней кромкой головки. 54
Кроме того, конструкция роликов не будет обладать необходимой долговечностью, так как при возвратно-поступательном движении поршня высокооборотного дизеля типа частота вращения роликов будет составлять более 10 тысяч оборотов в минуту, что приведет к интенсивному изнашиванию роликов и потери упругости контактирующих с роликами спиральной или дисковых пружин. 54
Существует разновидность конструкции поршня ДВС, содержащий головку и юбку, причем в отверстиях бобышек установлен полый поршневой палец с заглушками на его концах, закрепленными при помощи основного фиксирующего упорного кольца, расположенного в канавке, выполненной в юбке по ее наружному диаметру в зоне заглушек. Такой поршень снабжен помимо прочего дополнительным фиксирующим упругим кольцом, размещенным в соответствующей канавке параллельно основному кольцу в зоне заглушки, причем основное и дополнительное фиксирующие упругие кольца размещены по обе стороны оси отверстия под поршневой палец и асимметрично последней. Известная конструкция повышает надежность работы поршневой группы уменьшением контактных напряжений в паре трения бобышки - поршневой палец. Это техническое решение тем не менее не решает проблему снижения вибрации ДВС, вызванную перекладкой поршня в зазоре между его тронком и зеркалом втулки цилиндра. 54
3.3 Виброизоляция 55
Значение КП для эффективной изоляции колеблется в пределах от 1/8 до 1/6 при отношении вынужденной частоты к собственной частоте системы, равном 4. Ослабление передачи вибрации на фундамент обычно характеризуется величиной виброизоляции (ВИ). Но чаще в качестве критерия параметра вибрации используется амплитуда колебания. Она используется для ограничения вибрации агрегатов и фундаментов - определяет действующие динамические силы. 56
57
3.4 Вибропоглощение 58
Процесс понижения величины вибрации защищаемого механизма проистекает путем превращения энергии вибраций в тепловую в ходе рассеяния энергии, а также в материале упругих элементов [7]. Потери вызваны диссипативными силами трения, на преодоление них постоянно расходуется энергия, исходящая от источника вибрации. Если рассеяние случается в вязкой среде, диссипативная сила пропорциональна виброскорости и называется демпфирующей. 58
Вибрационное демпфирование охватывается в отведении величины колебаний тела из-за метаморфозы механической энергии вибрации в тепловую энергию. Назначается коэффициент сопротивления системы, а с его изменением переменяется механический сопртивление системы. Наилучших эффектов гашения мы достигаем за счёт непосредственно высоко коэффициента. 58
Для этого пользоваться нужно материалами с большим внутренним трением, это может быть дерево или ризовые материалы и детали. Мастики гтовят к использованию на поверхностях гасителей.. Для уменьшения акустик колебаний систем кондиционирования воздуха трубопроводы прикрепиться к с вентиляторами на нежёстких связях через амортизаторы и резиновые муфты. 58
Вибрационное демпфирование производят благодаря: 58
- получении из материалов с высоким коэффициентом на потери (композиты и его разновидности, спавы). Такие материалы есть высокий коэффициент утрат "η". 58
- нанесению резин и других высокоупругих материалов на поверхность изделия 59
Действие покрытий лежит на ослаблении колебаний переходом механической энергии в тепловую. 59
Жесткие вибропокрытия – рубероид, пластмасса, битомизированный войлок, стеклоизоляция. 59
Мягкие вибропокрытия – мягкие пластмассы, резина, пенопластмассы, мастики – антивибрит, ВД 17 – 58. 59
Примерные размеры такого устройства для большой турбореактивной системы составляют 1000 х 200 х 200 мм, а общий вес - около 300 кг. В особых случаях эти параметры могут значительно различаться. Расчеты DEV выполняются по специальной программе, которая учитывает распределенные параметры массы и твердости надрезов, жесткие характеристики конструкции точек крепления на объекте и условия крепления DEV. 65
Компенсирующая сила для рассматриваемого DEV измеряется в тоннах и при необходимости может быть увеличена до 10 т (отсутствие элементов DEV, которые значительно превышают размеры соседних узлов. Обычно этого достаточно для всех случаев, когда приложение Dee.V. V сделано правильно. 65