Размещено на http://www.allbest.ru/

18

1. Техническое задание на проектирование

Спроектировать виброизолирующую подвеску главного судового двигателя марки 6NVD26A. Исходные данные для проектирования:

Масса ДВС 4150 кг

Масса РРП 850 кг

Мощность 270 кВт

Частота вращения 950 м-1

Число цилиндров 6

Крутящий момент на выходе РРП 8100 Нм

Упор винта 45000 Н

Допускаемые статические смещения двигателя не более 5 мм.

Рисунок 1 - Эскиз судового дизеля

1.1 Выбор виброизолятора

По условиям размещения и ввиду большой массы двигателя принимаем тип виброизоляторов АКСС-400. Составляем эскиз виброизолятора и выписываем коэффициенты жесткости по осям.

Виброизолятор является ответственной частью подвески, поскольку его разрушение приводит к расцентровке валопровода и может вызвать аварию. Наиболее часто применяются стандартные виброизоляторы, допущенные Российским речным регистром к использованию на судах. Виброизолятор состоит из нижнего и верхнего оснований и упругого элемента закрепленного между ними. Упругий элемент для главных двигателей изготавливают из резины, а для вспомогательных из металла. Виброизолятор нагружен как статически, так и динамически. Направление нагрузки зависит от конструкции судового валопровода. Тяжелые тихоходные двигатели воспринимают упор винта и передают его на фундамент через виброизоляторы. В быстроходных двигателях упор передается на корпус судна через отдельный подшипник и виброизоляторы нагружены только весом и моментом.

Для характеристики виброизолятора используется три признака: допустимая нагрузка, жесткость в трех направлениях и марка, подразумевающая область применения. Ниже приведены некоторые типы виброизоляторов часто применяемые для крепления главных двигателей на речных судах и дана их общая характеристика. Все представленные стандартные виброизоляторы допущены Российским Речным регистром для нового судостроения и модернизации существующих судов.

Амортизатор И.И. Клюкина судовой со страховкой (Таблица 1) применяется для установки малых двигателей и дизель генераторов, не требует установки отбойников в случае ударов и сотрясений корпуса судна. Эффективен для частот выше 30 Гц. Цифра в обозначении соответствует допустимой массе оборудования.

Таблица 1. - Основные размеры виброизоляторов типа АКСС

Тип	L	A	A1	B	B1	H	h1	d	d1
АКСС-25	70	54	-	43	40	40	8	M8	7
АКСС-40	85	68	-	63	55	46	10	M10	9
АКСС-60	100	80	-	73	65	50	10	M12	9
АКСС-85	120	100	-	80	70	60	11	M14	11
АКСС-120	140	112	-	95	85	65	12	M16	13
АКСС-160	145	115	-	108	90	60	14	M18	13
АКСС-220	150	120	-	118	100	60	12	M22	15
АКСС-300	155	125	60	125	105	65	14	M24	15
АКСС-400	175	140	65	130	110	65	12	M27	17

Рисунок 2 - Эскиз виброизолятора АКСС-400

Таблица 1 - Жесткость виброизолятора АКСС-400

Жесткости виброизолятора АКСС-400	Сх	Су	Сz
Статическая	2900000	2700000	850000
Динамическая	5300000	3700000	1300000

Необходимое количество виброизоляторов определим из расчета равномерного распределения веса между всеми опорами

Учитывая большую массу двигателя и малое количество опорных точек, принимаем вариант конструкции с промежуточной рамой. На раму проектируем модули из двух виброизоляторов в каждом.

Назначаем ширину посадочного места под виброизоляторы по формуле

мм,

Где - ширина двигателя по лапам.

Назначаем длину посадочного места под виброизоляторы по чертежу двигателя

мм

На длине двигателя разместилось 10·2 = 20 виброизоляторов. Общее количество точек опоры равно 11. В каждой точке размещается 2 виброизолятора.

Длина одного узла равна 130·2=260 мм, ширина 175 мм. Суммарная жесткость узла в два раза больше, чем у виброизолятора АКМ-1200 и соответствует таблице 2

Таблица 2 - Жесткость модулей

Жесткость по осям: динамическая статическая, Н/м	Cx	Cy	Cz
	5800000 10600000	5400000 7400000	17000000 2600000

1.2 Подготовка данных для компьютерного моделирования

Подготавливаем статические жесткости для программы st, в следующем виде:

par cx: 10600000

par cy: 7400000

par cz: 2600000

Подготавливаем динамические жесткости для программ din, в следующем виде:

par cx: 5800000

par cy: 5400000

par cz: 17000000

Таблица 3 - Координаты опорных точек двигателя

№	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
i, мм	340	340	340	340	340	-340	-340	-340	-340	-340
i, мм	-100	-100	-100	-100	-100	-100	-100	-100	-100	-100
i, мм	2005	1385	765	145	-475	-475	145	765	1385	2005

Подготавливаем координаты виброизоляторов (в метрах) для программы расчета в следующем виде

par x1:.34

par x2:.34

par x3:.34

par x4:.34

par x5:.34

par x6:.34

par x7:-.34

par x8:-.34

par x9:-.34

par x10:-.34

par y1:-.1

par y2:-.1

par y3:-.1

par y4:-.1

par y5:-.1

par y6:-.1

par y7:-.1

par y8:-.1

par y9:-.1

par y10:-.1

par z1:2.005

par z2:1.385

par z3:.765

par z4:.145

par z5:-.475

par z6:-.475

par z7:.145

par z8:.765

par z9:1.385

par z10:2.005

2. Работа на компьютере

2.1 Расчет статических смещений

Расчет статических смещений производится для проверки отклонений двигателя от нейтрального положения под действием постоянного опрокидывающего момента, крутящего момента и упора винта. Смещения не должны превышать допускаемых в техническом задании значений. Если это условие не выполняется, возникают недопустимые нагрузки в судовых системах связанных с дизелем. Эти нагрузки разрушают трубопроводы, муфты и другие соединения. По условиям монтажа на резиновые виброизоляторы двигатель после установки выдерживается не менее суток. Это делается для выравнивания нагрузок на виброизоляторы и просадки обусловленной ползучестью резины в начальный период нагрузки. Положение дизеля после выдержки считается нулевым, и в этом положении монтируются все трубопроводы, муфты, валы и система ДАУ.

Расчет проводим по программе St8с в приложении simnon. Цель расчета определить смещения контрольных точек и сравнить их с допускаемыми значениями.

Работа начинается с открытия программы SIMNON.ЕХЕ

Экран имеет вид

Simnon TM - Simulation Language for Non-linear systems

(c) Copyright Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, Lund, Sweden 1986, 1988. All Rights Reserved.

Version 2.11. Regular.

>

Вводим имя файла

>syst st8с

Вводим в программу упор и момент в ньютонах, и ньютон метрах:

>par a3:-45000

>par a6:-8100

Вводим указанные ранее координаты виброизоляторов:

>par x1:.34

>par x2:.34

>par x3:.34

>par x4:.34

>par x5:.34

>par x6:.34

>par x7:-.34

>par x8:-.34

>par x9:-.34

>par x10:-.34

Сохраняем введенные числа

>save name -par

>par y1:-.1

>par y2:-.1

>par y3:-.1

>par y4:-.1

>par y5:-.1

>par y6:-.1

>par y7:-.1

>par y8:-.1

>par y9:-.1

>par y10:-.1

Сохраняем введенные числа

>save name -par

>par z1:2.005

>par z2:1.385

>par z3:.765

>par z4:.145

>par z5:-.475

>par z6:-.475

>par z7:.145

>par z8:.765

>par z9:1.385

>par z10:2.005

Сохраняем введенные числа

>save name -par

Вводим жесткости блоков

>par cx: 10600000

>par cy: 7400000

>par cz: 2600000

Наибольшие смещения могут быть у крайних точек крепления №1, №5, №6, №10. Для смещений приняты обозначения из сдвоенной буквы и одной цифры совпадающей с номером опоры. Задаем сохранение смещений указанных точек:

>store xx1 xx5 xx6 xx10 yy1 yy5 yy6 yy10 zz1 zz5 zz6 zz10

В программе происходит внезапное приложение нагрузки, которое вызывает колебания, быстро затухающие вблизи равновесного положения. Это равновесное положение и является предметом исследования в данной программе. Колебания затухают в течение двух - трех секунд. Проводим моделирование этого периода.

>simu 0 3

Проводим моделирование с сохранением достигнутых значений в течение 0,01 с

>simu 3 3.01-cont

Разбиваем экран на две строки и два столбца

>split 2 2

Строим абсциссы смещений

>ashow xx1

>ashow xx5

>ashow xx6

>ashow xx10

Экран имеет следующий вид

Рисунок 3 - Абсциссы статических отклонений крайних опор

Строим ординаты смещений

>ashow yy1

>ashow yy5

>ashow yy6

>ashow yy10

Экран имеет следующий вид

Рисунок 4 - Ординаты статических отклонений крайних опор

Строим аппликаты смещений

>ashow zz1

>ashow zz5

>ashow zz6

>ashow zz10

Экран имеет следующий вид

Рисунок 5 - Аппликаты статических отклонений крайних опор

Из рисунков видно, что наибольшие смещения -2,98 мм и 3,064 мм возникают на четвертой и восьмой опоре в вертикальном направлении . Абсциссы смещений четырех крайних точек дизеля от момента и упора не превышают допускаемых значений 5 мм.

2.2 Расчет динамических характеристик

Расчет динамических характеристик проводим по программе dinZ. В наименовании программы буква Z равна количеству опорных точек. Цель расчета определить резонансные частоты колебаний виброизолированного двигателя относительно неподвижного фундамента. Перед расчетом необходимо приготовить следующие данные: частоту вращения, массу и моменты инерции дизеля. Главные центральные моменты инерции вычисляются по формулам

кг м2

где - масса дизеля, кг;

- длина дизеля, м.

кг м2

Работа начинается с открытия программы SIMNON.ЕХЕ. Экран имеет вид:

S i m n o n TM - Simulation Language for Non-linear systems

(c) Copyright Department of Automatic Control, Lund Institute of Technology, Lund, Sweden 1986, 1988. All Rights Reserved.

Version 2.11. Regular.

>

Вводим имя файла

>syst din8с

Вводим указанные ранее координаты виброизоляторов:

>par x1:.34

>par x2:.34

>par x3:.34

>par x4:.34

>par x5:.34

>par x6:.34

>par x7:-.34

>par x8:-.34

>par x9:-.34

>par x10:-.34

>par y1:-.1

>par y2:-.1

>par y3:-.1

>par y4:-.1

>par y5:-.1

>par y6:-.1

>par y7:-.1

>par y8:-.1

>par y9:-.1

>par y10:-.1

>par z1:2.005

>par z2:1.385

>par z3:.765

>par z4:.145

>par z5:-.475

>par z6:-.475

>par z7:.145

>par z8:.765

>par z9:1.385

>par z10:2.005

Вводим жесткости блоков

>par cx: 10600000

>par cy: 7400000

>par cz: 2600000

Вводим массу и главные центральные моменты инерции дизеля

>par m1:4150

>par m2:4150

>par m3:4150

>par m4:2335

>par m5:2335

>par m6:2335

Сохраняем введенные числа

>save name -par

Частоты определяются по графикам амплитудно-частотных характеристик (АЧХ) построенных в диапазоне рабочих частот.

Неравномерный момент на валу двигателя является главным фактором, определяющим вибрацию. Амплитуда момента в дизельном двигателе 6NVD24A равна

Нм

Вводим это значение в программу:

>par а6:19839

Момент шестицилиндрового двигателя изменяется с частотой третьего порядка, т. е. эта частота втрое больше частоты вращения мин-1 и вычисляется по формуле.

 с-1

Минимально устойчивым оборотам соответствует частота

с-1

Другие частоты от неуравновешенных поступательных масс можно не учитывать ввиду малости их амплитуд.

Резервируем память для сохранения АЧХ по шести осям

>store am1 am2 am3 am4 am5 am6

В программе din частота меняется по линейной зависимости от времени. Коэффициент пропорциональности для удобства принят равным единице. Например, через 50 с от начала моделирования частота вынуждающей силы равна 50 с-1, поэтому диапазон моделирования совпадает с найденными частотами.

Проведем моделирование в диапазоне нерабочих частот 0 - 39 с-1.

>simu 0 39

Проведем моделирование в диапазоне рабочих частот 39 - 118 с-1 с достигнутыми значениями амплитудных характеристик

>simu 39 118-cont

Разбиваем экран на три строки

>split 3 1

Строим АЧХ поступательных координат

>ashow am1

>ashow am2

>ashow am3

Рисунок 6 - АЧХ поступательных координат центра масс дизеля

Строим АЧХ вращательных координат

>ashow am4

>ashow am5

>ashow am6

подвеска судовой двигатель виброизолятор



Рисунок 7 - АЧХ вращательных координат вокруг неподвижных осей в диапазоне рабочих частот

Амплитудно-частотные характеристики показывают зависимость амплитуды колебаний (ордината) в зависимости от частоты вынуждающей силы (абсцисса). Построенные графики АЧХ обнаруживают две резонансные частоты: 45 и 97 с-1. Интенсивность колебаний по координатам отличается приблизительно в 10 раз, что позволяет выбрать только одну опасную частоту. Потенциально опасной может быть частота 97 с-1, в которой работа дизеля нежелательна, поскольку приводит к «рысканию» - поворотной вибрации вокруг вертикальной оси и «галопированию» - поворотной вибрации вокруг горизонтальной поперечной оси. Назначаем запретные зоны частот вращения дизеля. Ширина запретной зоны должна быть плюс-минус 10% от резонансной частоты. Левая граница запретной зоны для шестицилиндрового дизеля

мин-1

Правая граница запретной зоны

мин-1

Список литературы

Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов, приборов и аппаратуры на судах. - Л.: Судостроение, 1965. - 524 с.

Бидерман В.Л. Теория механических колебаний: Учебник для вузов. -М.: Высш. школа, 1980. -408 с., ил.

Гаврилов М.Н. Захаров В.К. Защита от шума и вибрации на судах. - М.: Транспорт, 1979.-120 с.

Гомзиков Э.А., Изак Г.Д. Проектирование противошумового комплекса судов.-Л.:Судостроение,1981. - 184 с.

Лебедев О.Н., Калашников С.А. Судовые энергетические установки и их эксплуатация. - М.: Транспорт, 1987. - 336 с.

Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т. /под ред. В.Н. Челомея - М.: Машиностроение, 1984. - т. 1 - 6.

Размещено на Allbest.ru