Menu
RSS


Устройства для устранения резонансных крутильных колебаний, запись, анализ

Для устранения резонансных крутильных колебаний применяют специальные агрегаты - успокоители колебаний, которые разделяют на динамические гасителии демпферы.
Динамический гаситель в общем случае представляет собой упруго присоединенный обод (маховик) на переднем конце коленчатого вала. Работая в резонансном режиме, он совершает колебания с некоторой равновесной амплитудой. При этом вал в месте установки динамического гасителя прекращает колебательное движение.

Способы устранения резонансных крутильных колебаний

Запретные зоны частоты вращения дизеля, совпадающие с эксплуатационными режимами, или наличие резонансов, переход через которые сопровождается чрезмерно большими напряжениями в элементах валопровода, могут быть выявлены при первоначальных расчетах крутильных колебаний валопровода в процессе проектирования дизельной установки.

Резонансные крутильные колебания, параметры, графическое представление

Резонансом называется совпадение частот вынужденных и свободных колебаний, или, точнее, явление возрастания амплитуды колебаний при совпадении частот какой-либо гармонической составляющей возмущающего момента с частотой какой-либо формы свободных колебаний.
Частота вращения вала дизеля, при которой наступает резонанс, называется критической. Работа на этой частоте вращения может представлять угрозу для работоспособности энергетической установки.

Вынужденные крутильные колебания, причины возникновения, параметры

В реальных системах свободные крутильные колебания затухают под действием демпфирующих моментов. Однако при работе двигателя на систему периодически действуют вынуждающий момент от движущей силы в каждом КШМ и периодические моменты от некоторых потребителей энергии (например, от движителя). Поглощаемая энергия непрерывно восстанавливается и возникают вынужденные колебания.

Многомассовая система свободных крутильных колебаний, параметры

В двухмассовой системе (рис. 98, а) для создания крутильных колебаний приложим к массам B1 и B2 два равных по значению, но противоположных по направлению момента + Mкр и - Mкр и после того, как массы повернутся на некоторый угол, эти моменты мгновенно устраним. Предоставленная самой себе система начинает совершать свободные крутильные колебания, во время которых, как и в предшествующем случае, потенциальная энергия предварительно закрученного вала превращается в кинетическую колеблющейся системы, а затем происходит обратное.

Уравнение свободных крутильных колебаний, параметры

Рассмотрим случай, когда упругий вал с массой в виде диска на одном конце, а второй конец закреплен неподвижно, возможен на практике. При этом в двухмассовой системе валопровода момент инерции одной массы в несколько раз больше момента инерции другой массы.

Схема возникновения свободных крутильных колебаний, действующие силы, моменты

Рассмотрим случай, когда упругий вал с массой в виде диска на одном конце, а второй конец закреплен неподвижно, возможен на практике. При этом в двухмассовой системе валопровода момент инерции одной массы в несколько раз больше момента инерции другой массы.

Свободные крутильные колебания, причины возникновения, параметры

Коленчатый вал двигателя и соединенный с ним судовой валопровод вместе с присоединенными к ним массами не являются жесткими. Поэтому при передаче энергии от двигателя к потребителю валы, соединяющие их, скручиваются на некоторый угол. Так как вращающий момент действует периодически, то в момент его приложения вал скрутится на некоторый угол по ходу вращения, а в период до очередного его приложения начнет раскручиваться под действием сил упругости.

Уравновешивание многоцилиндрового двигателя

При уравновешивании результирующей силы инерции ВМ в многоцилиндровых двигателях устанавливают по меньшей мере два противовеса, расположенных по обе стороны от центра масс двигателя. При таком расположении противовесов и выполнении двух условий 
Pпр1 + Pпр2 = - Rr и Pпр1l1 = Pпр2l2
не создается неуравновешенній момент от дополнительно возникающих сил инерции ( Pпр1 иPпр2 - сил инерции первого и второго противовесов;l1 и l2 - расстояния от центра масс двигателя до мест установки первого и второго противовесов).

Условия полного уравновешивания двигателя

Устанавливаемый на судно дизель по возможности должен быть динамически уравновешенным от действия сил инерции и их моментов. 
Дизель будет полностью уравновешенным от действия сил инерции и их моментов при условии, когда равны нулю: 

Резонансные колебания корпуса судна (причины появления, способы снижения)

Устанавливаемый на судно дизель по возможности должен быть динамически уравновешенным от действия сил инерции и их моментов. 
При динамической неуравновешенности дизеля равнодействующая сила инерции движущих масс и результирующий момент от сил инерции переменных по значению и знаку передаются на фундамент и вследствии относительно малой массы дизеля и его фундамента являются источником колебаний (вибрации) корпуса судна. При совпадении частоты этих колебаний свободных колебаний корпуса судна возникают резонансные колебания.

Силы, моменты, действующие на фундамент двигателя

На фундамент дизеля передаются силы инерции поступательно движущихся масс. А именно: силы инерции первого и второго порядков, вертикальная и горизонтальная составляющие центробежной силы инерции. Кроме того, на фундамент передается действие моментов от этих сил.

Влияние эксплуатационных и конструктивных факторов на степень неравномерности вращения вала двигателя, способы снижения

Изменение угловой скорости вала от ωmin до ωmaxвнутри одного цикла представляет собой неравномерность вращения вала дизеля, которая оценивается так называемой степенью (коэффициентом) неравномерности вращения коленчатого вала:
δ = (ωmax - ωmin)/ωср.

Неравномерность вращения вала двигателя (эксплуатационные показатели, предел устойчивости работы)

Изменение угловой скорости вала от ωmin до ωmaxвнутри одного цикла представляет собой неравномерность вращения вала дизеля, которая оценивается так называемой степенью (коэффициентом) неравномерности вращения коленчатого вала:
δ = (ωmax - ωmin)/ωср.

Силы, моменты, действующие в КШМ (графическое, аналитическое представление)

При работе двигателя на КШМ действуют силы давления газов в цилиндре, силы инерции движущихся масс, силы тяжести, силы трения и силы полезного сопротивления на коленчатом валу.
Силы трения по сравнению с другими силами невелики и зависят от многих факторов, не поддающихся точному учету (шероховатость трущихся поверхностей, условия смазки, тепловой режим, зазоры и др.). Поэтому в динамических расчетах ими пренебрегают, а учитывают механическим КПД двигателя. 

Скорость поршня (графическое, аналитическое представление)

Скорость поршня при постоянной угловой скорости вращения коленчатого вала не постоянна. Среднее значение скорости сm = Sn/30, м/с. Мгновенное значение скорости находят дифференцированием уравнения перемещения поршня (Sφ = r[(1 + cosφ) + λш/4(1 - cos2φ)]) по времени. Продифференцировав уравнение, получим приближенное выражение для определения скорости поршня, м/с,
v = dSφ/dτ = dSφω/dφ = rω(sinφ + λшsin2φ/2) 
Приближенное выражение для безразмерной скорости поршня с учетом этого уравнения запишется в виде 
v = sinφ + λшsin2φ/2

Перемещение поршня (графическое, аналитическое представление)

Аналитическое представление

Перемещение поршня Sφ отсчитывается от положения в ВМТ и является функцией угла поворота кривошипа Sφ = f(φ). Из рис. 11.1(a) следует, что
Sφ =DB=OD-OB=OD-(OC+BC)= r + Lш - (rcosφ + Lшcosβ) = r[(1 + 1/λш) - (cosφ + cosβ/λш)] 

Поправка Брикса (графическое, аналитическое представление)

Перемещение поршня Sa = f(φ) и его положение при любомзначении угла φ ПКВ с достаточной для практических целей точностью графически может быть определено с учетом поправки 
Брикса
. Физический смысл этой поправки состоит в следующем.

Конструктивные и эксплуатационные параметры КШМ

Основными конструктивными параметрами КШМ являются радиус кривошипа rдлина шатуна Lш и их отношение λш = r/Lш, называемое постоянной механизма. При анализе КШМ угол поворота кривошипа φ, отсчитываемый в направлении его вращения от положения ВМТ φ = ωτ, рад, принимается независимой переменной, определяющей положение механизма.

Назначение, типы КШМ (схемы, особенности)

В поршневых ДВС кривошипно-шатунный механизм преобразует поступательное движение рабочих поршней во вращательное движение коленчатого вала. В практике дизелестроения используют разные варианты конструкций КШМ, среди которых имеются и очень сложные.
В зависимости от особенностей требований к судовым дизелям применяют три типа КШМ: центральный, или аксиальный, дезаксиальный, с прицепным шатуном.

Subscribe to this RSS feed
  • Facebook
  • Twitter
  • Google+
  • VK
  • RSS