Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций Электронная библиотека российских диссертаций
Каталог

Обратная связь

Я ищу:

Содержимое электронного каталога российских диссертаций

Диссертационная работа:

Глушков Сергей Сергеевич. Математическое моделирование динамических характеристик судовых валопроводов : диссертация ... кандидата технических наук : 05.08.05 / Глушков Сергей Сергеевич; [Место защиты: Новосиб. гос. акад. вод. трансп.].- Новосибирск, 2009.- 167 с.: ил. РГБ ОД, 61 09-5/2779


Для получения доступа к работе, заполните представленную ниже форму:


*Имя Отчество:
*email



Содержание диссертации:

ВВЕДЕНИЕ 4

ГЛАВА 1 ИЗМЕНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИТИК СУДОВЫХ
ВАЛОПРОВОДОВ И ОЦЕНКА ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕМЕНТЫ
ВАЛОВОЙ ГРУППЫ 8

  1. Краткий обзор литературных источников по определению крутильных колебаний 8

  2. Крутильные колебания - динамическая характеристика напряженного состояния валовой группы 10

  3. Методы определения собственных частот крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов 16

  4. Влияние демпфирования на динамические характеристики крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов 27

  5. Выводы по главе. Постановка задачи исследования 30

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ
КОЛЕБАНИЙ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ 33

  1. Определение моментов инерции масс и крутильных жесткостей участков 33

  2. Теоретическое определение собственных частот и форм крутильных колебаний 4 4

  3. Математическое моделирование для определения собственных частот колебаний валопроводов 54

  4. Собственные колебания диссипативных систем 60

  5. Математическое моделирование для определения собственных частот колебаний с учетом внутреннего

трения в материале валов 71

2 . 6 Выводы по главе 77

ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ
КОЛЕБАНИЙ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ 78

3 .1 Моделирование возмущающих моментов 78

3 . 2 Моделирование демпфирующих моментов 92

З.3 Определение амплитуд вынужденных колебаний
элементов судовых валопроводов 97

3 . 4 Выводы по главе 101

ГЛАВ 4 РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-
ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВАЛОПРОВОДОВ ОТ
КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ 102

  1. Определение напряжений в элементах крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов 102

  2. Влияние относительных амплитуд собственных колебаний судовых валопроводов на действительные напряжения в элементах валовой линии 108

  3. Применение математического моделирования для определения динамических характеристик судовых валопроводов 124

4 . 4 Выводы по главе 126

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 127

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ

ЛИТЕРАТУРЫ 129

ПРИЛОЖЕНИЯ 141



Введение диссертации:

Настоящая работа посвящена изучению движения, развитию деформаций и напряжений в валопроводах судовых энергетических установок при воздействии на них крутильных колебаний.

Конструкции современных судов развиваются в направлении быстроходности и увеличения мощности судовых энергетических установок (далее - СЭУ), что при одновременном стремлении к снижению металлоемкости приводит к высокой динамической нагруженности, а также к возрастанию роли колебательных движений элементов машин и конструкций всего судна. Глубина проникновения в сущность динамических явлений, происходящих в процессе функционирования машин, во многом обеспечивает обоснованные конструктивные решения, требуемые эксплуатационные характеристики, надежность и долговечность всего валопровода, включая коленчатый вал ДВС, все промежуточные валы и вал приемника энергии (гребной вал).

Над решением этой задачи работают конструкторы, исследователи, производственники и эксплуатационники. Для сокращения сроков создания и доводки новых образцов СЭУ требуется замена длительных испытаний — ускоренными, а дорогостоящих испытаний всего валопровода - испытаниями отдельных узлов. Поэтому в настоящее время нельзя провести четкую грань между опытно-конструкторскими и исследовательскими работами. Решение о включении того или иного элемента в состав судовой энергетической установки

(упругой муфты, насоса, компрессора, генератора и т. д.) должно быть принято в кратчайшие сроки.

В реальных условиях использования высокие эксплуатационные значения энергетических и экономических показателей надежности и ресурса СЭУ могут быть достигнуты только в тех случаях, когда имеется объективная информация о величинах параметров, качестве функционирования и техническом состоянии всех составляющих агрегатов и узлов судового валопровода. Стремление наиболее полно реализовать показатели, заложенные в СЭУ при проектировании, требует более совершенных методов моделирования динамических процессов, в них происходящих.

В настоящее время для исследования динамических явлений и дальнейшей практической реализации результатов исследований широко используются методы моделирования, идентификации, диагностики. При этом для изучения динамических характеристик СЭУ, наряду и совместно с экспериментальными методами исследования, необходимо применять и аналитические.

Характерной особенностью СЭУ является то, что в ее состав входит ДВС - машина циклического действия, у которой рабочий процесс, осуществляемый в цилиндрах, так же как и кинематика кривошинно-шатунного механизма, преобразующего возвратно-поступательное движение поршня во вращательное коленчатого вала, являются мощным источником динамических возмущений в силовых потоках передачи механической энергии упругими звеньями этой сложной динамической системы. Существование периодических по времени и углу поворота коленчатого вала газовых и

инерционных возмущающих сил и моментов определяет практически для всех судовых энергетических установок с ДВС наличие нескольких резонансных зон во всем эксплуатационном диапазоне частот вращения коленчатого вала.

По мере отклонения параметров эксплуатационного режима от соответствующих расчетных значений такие показатели СЭУ как экономичность, тепловая и динамическая нагруженность и другие сместятся относительно расчетных оптимальных уровней, следовательно, технические показатели, например, коэффициент полезного действия будут ниже возможных, заложенных в конструкции СЭУ. Для судовой энергетической установки в условиях реальной эксплуатации наиболее характерен широкий диапазон изменения скоростного и нагрузочного режимов, и в связи с динамическими явлениями в системе ДВС-гребной винт установленная мощность не может быть реализована полностью.

Причинами утраты ресурсных показателей СЭУ служат необратимые физические процессы, происходящие на поверхности и в объеме материала деталей вследствие длительности воздействия циклических напряжений. Такой процесс идет без видимых признаков изменения свойств материала и приводит деталь к конечному предельному состоянию, которое характеризуется или поломкой, или появлением трещин недопустимых размеров. Увеличение трещин в материале деталей сопровождается возрастанием параметров внутреннего трения.

Упомянутые процессы, усталость материала, а также процесс изнашивания не являются детерминированными: они

-б-

сопровождаются множеством случайных факторов. Поэтому к числу основных задач следует отнести выявление нелинейных свойств, резонансных и околорезонансных частот, характеристик демпфирования и других показателей крутильно-колебательного процесса судовой энергетической установки. По этой причине расчетная оценка ожидаемого ресурса может быть выполнена корректно лишь с привлечением математического моделирования перечисленных ранее динамических характеристик.

Разработка и внедрение методик математического моделирования дискретных крутильно-колеблющихся систем позволит определить напряженно-деформированное состояние валовой линии и положение высоконагруженных, т.е. слабых мест, в которых при дальнейшей наработке возникнут усталостные трещины.

Реклама


2006-20011 © Каталог российских диссертаций