Підвищення експлуатаційної надійності і методика розрахунку валопроводу малотоннажних суден змішаного плавання - Автореферат

Система валопроводу являє собою один з найбільш відповідальних вузлів у судновій енергетичній установці, експлуатації якого приділяється особлива увага. Це пояснюється тим, що на роботу суднового валопроводу впливає багато факторів, у тому числі й різноманітні експлуатаційні фактори, що неточно враховані у розрахунках і експлуатації. Проблема має особливе значення для Вєтнаму, де 85 % суден є малотоннажними суднами змішаного плавання, головним видом їх СЕУ є дизельна установка з прямою передачею двигун - валопровід - гребний гвинт, і де існує велике число старих суден віком 15-20 років, виготовлених за закордонними стандартами і досвідом. В експлуатації не завжди правильно оцінюється вплив різних факторів на роботу системи валопроводу: швидкості корозії, району плавання та інших експлуатаційних факторів. Отже виникає необхідність розробки методу, що дозволяє оцінити вплив на роботу системи, таких факторів, як зміна жорсткості корпуса судна, зазорів і жорсткості підшипників тощо.У першому розділі наведено аналіз умов роботи системи валопроводу, огляд робіт, присвячених розрахункам коливань, і визначено підхід до дослідження. алгоритм деформація коливання гідродинаміка Гідродинамічні сили підшипника, що впливають на вал у місці стику між ділянками, виражаються системою диференціальних рівнянь з трьома безрозмірними параметрами С, NB и V У третьому розділі викладена методика рішення вищенаведених диференціальних рівнянь, визначення коефіцієнтів динамічних жорсткостей опор ковзання, а також методика розрахунку коливань всієї системи, що складається з багатьох ділянок. У сталому режимі прийняте припущення про те, що валопровід коливається періодично і амплітуди коливань перетину z, координати відлічувані від початку ділянки i, мають вид ряду(8) Коли визначник матриці в лівій частині рівняння то рівняння (19) невизначене, тоді, хоч права частина - значення зовнішніх впливів - дорівнює нулю, [C]1 може мати будь-які значення, а отже, система коливається періодично з будь-якими амплітудами.Розроблено математичну модель суднового валопроводу, що дозволяє вирішити ряд проблем, які стосуються впливу на динамічні характеристики валопроводу нелінійних характеристик пружності масляної плівки у підшипниках ковзання, гістерезисної характеристики внутрішнього тертя матеріалу вала, розподіленості мас вздовж лінії валу і змінності сил та моментів, закони зміни яких не є близькими до гармонічних. Розроблено методику розрахунку коливань суднового валопроводу, що дозволяє розглядати процес його сумісних згину та крутіння з урахуванням усіх головних діючих факторів, що характеризують як властивості системи валопроводу, так і зовнішні сили та моменти. Запропонована методика дає можливість визначити з достатньо високою точністю не лише такі необхідні для практики параметри як максимальна напруга та координати небезпечних перетинів, небезпечні зони частот обертання, але й такі важливі і недоступні дотепер для визначення показники як динамічне навантаження на опорах і характер режиму тертя. Розроблено алгоритм рішення загальної задачі коливань, що дозволяє вирішити цю задачу з урахуванням багатьох нелінійних елементів, при цьому застосовано метод матриць переходу і обґрунтовано вибір комплексу невідомих першого наближення. Порівняння результатів розрахунку за запропонованою методикою з даними вимірювання на судні ТАН ЧАО, а також випадки аварій валопроводу на судні ЧИОНГ ША дозволяють виснувати, що запропонована методика дає результати більш узгоджені з практикою.Расчет упругости опор скольжения с учетом масляной пленки в изучении вынужденных вибраций валопроводов. К проблеме расчета вынужденных колебаний судовых валопроводов методами переходных матриц // Вестник Одесского государственного морского университета.

Основний зміст роботиОсновний зміст дисертації опублікований у роботах

1. Розроблено математичну модель суднового валопроводу, що дозволяє вирішити ряд проблем, які стосуються впливу на динамічні характеристики валопроводу нелінійних характеристик пружності масляної плівки у підшипниках ковзання, гістерезисної характеристики внутрішнього тертя матеріалу вала, розподіленості мас вздовж лінії валу і змінності сил та моментів, закони зміни яких не є близькими до гармонічних.

2. Розроблено метод оцінки усталеності відносного положення цапфи у підшипнику ковзання та динамічної жорсткості опори залежно від цього положення.

3. Розроблено методику розрахунку коливань суднового валопроводу, що дозволяє розглядати процес його сумісних згину та крутіння з урахуванням усіх головних діючих факторів, що характеризують як властивості системи валопроводу, так і зовнішні сили та моменти.

4. Запропонована методика дає можливість визначити з достатньо високою точністю не лише такі необхідні для практики параметри як максимальна напруга та координати небезпечних перетинів, небезпечні зони частот обертання, але й такі важливі і недоступні дотепер для визначення показники як динамічне навантаження на опорах і характер режиму тертя.

5. Розроблено алгоритм рішення загальної задачі коливань, що дозволяє вирішити цю задачу з урахуванням багатьох нелінійних елементів, при цьому застосовано метод матриць переходу і обґрунтовано вибір комплексу невідомих першого наближення.

6. Порівняння результатів розрахунку за запропонованою методикою з даними вимірювання на судні ТАН ЧАО, а також випадки аварій валопроводу на судні ЧИОНГ ША дозволяють виснувати, що запропонована методика дає результати більш узгоджені з практикою. Зокрема, отримані розрахунком напруги кручення, що виникають на проміжному валу судна ЧИОГ ША, можуть бути причиною поломки вала.

7. Ступінь точності розрахунків (не гірше 10 %) коливань валопроводу підтверджує правильність постановки задачі і прийнятих припущень, зокрема, припущення про області тертя в опорах. Підвищені порівняно з методом, який враховує лише головну гармоніку, величини максимальних напруг свідчать, що врахування ряду гармонік дозволяє описати картину коливань більш близько до реальності, а вимоги класифікаційних товариств у цьому відношенні носять більш умовний характер.

8. Критичні частоти обертання валу при розрахунку крутильних коливань валу з розподіленою масою виходять більш низькими і супроводжуються значно більшими величинами максимальних дотичних напруг, ніж при використанні метода дискретизації.

9. Для прогнозування ресурсу системи і її вузлів слід вести розрахунки з параметрами, що з часом змінюються. Після деякого періоду експлуатації необхідно вести розрахунки з новими значеннями зазорів і пружності матеріалу вкладишів підшипників та визначити нову швидкість зношування. При новому стані навантажень ці параметри відповідно збільшуються або зменшуються.

10. Статичне навантаження на опору безпосередньо поряд з двигуном значно більше, ніж при розрахунку за методом, де опори вважаються абсолютно жорсткими. Те саме стосується переміщень і кутів повороту маховика.