CC BY
86
УДК 629.12.037
К. О. Сибряев
АНАЛИЗ РАЗВИТИЯ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ В МАШИННО-ДВИЖИТЕЛЬНОМ КОМПЛЕКСЕ СУДОВ ПРОЕКТА 1570
В Волго-Каспийском бассейне эксплуатируются суда проекта 1570, в состав машинно-движительного комплекса (МДК) которых входит как главный двигатель 6КУБ48Ли с силиконовым демпфером крутильных колебаний типа В-790 («Нефтерудовоз-31М», «Виконт», «Граф», «Маркиз» и др.), так и главный двигатель 6КУБ48Л2И с силиконовым демпфером типа А-710 («Нефтерудовоз-29М»). Дискретная крутильная схема МДК первых судов отличается от дискретной крутильной схемы МДК судна «Нефтерудовоз-29М» ещё и моментом инерции маховика двигателя (маховый момент = 2 200 кг • м2 вместо = 1 200 кг • м2).
Машинно-движительный комплекс двухвальный. В каждую линию вала входят: главный двигатель с проставным валом, промежуточный вал с опорным подшипником, гребной вал с винтом на двух дейдвудных подшипниках.
На основе расчетов крутильных колебаний МДК судов проекта 1570 («Нефтерудовоз-31М», «Виконт», «Граф», «Маркиз» и др.) с демпфером методом Терских [1] и данных по торсиогра-фированию сделан вывод, что суммарные напряжения от крутильных колебаний не превышают допустимых величин во всём рабочем диапазоне частот вращения коленчатых валов. Расчетные напряжения были сравнены с напряжениями, полученными при торсиографировании. Расхождение расчетных и фактических частот колебаний и напряжений незначительно (менее 5 %).
Расчеты крутильных колебаний МДК судна проекта 1570 без демпфера показали, что и при отсутствии силиконового демпфера суммарные напряжения от крутильных колебаний не превышают допустимых величин во всём рабочем диапазоне частот вращения коленчатых валов.
Наибольшими являются суммарные напряжения в коленчатых валах МДК судов проекта 1570 как с демпфером, так и без него. Графики развития напряжений, выделенные в результате гармонического анализа основных резонансов 6, 9 и 12-го порядков одноузловой и двухузловой форм колебаний и напряжения, допускаемые для длительной работы по правилам Российского морского регистра судоходства (РМРС) [2], приведены на рис. 1.
Частота вращения и, об/мин
Рис. 1. Напряжения в коленчатых валах МДК судна проекта 1570 «Нефтерудовоз-31М»
(у - порядок колебаний): ---- - расчетные напряжения с демпфером;
—— - напряжения, полученные при торсиографировании с демпфером; ---------------------- расчетные напряжения без демпфера
При наличии демпфера наибольшие напряжения, возникающие в коленчатых валах МДК от опасной двухузловой формы колебаний (V = 9), соизмеримы с напряжениями той же формы (у = 12) при отсутствии демпфера в системе. Но при отсутствии демпфера суммарные напряжения от крутильных колебаний во всём рабочем диапазоне частот вращения меньше допускаемых величин (на 29 %).
Аналогичные расчеты и данные по торсиографированию для МДК судна проекта 1570 «Нефтерудовоз-29М» с демпфером показали увеличение напряжений в коленчатом вале на 10 % по сравнению с напряжениями, возникающими в МДК судна «Нефтерудовоз-31М».
Расчетные суммарные напряжения от крутильных колебаний для МДК судна проекта 1570 «Нефтерудовоз-29М» без демпфера меньше допускаемых величин на 15 %.
Графики развития суммарных напряжений в коленчатых валах МДК судна проекта 1570 «Нефтерудовоз-29М» представлены на рис. 2.
Частота вращения п, об/мин
Рис. 2. Напряжения в коленчатых валах МДК судна проекта 1570 «Нефтерудовоз-29М»
(у - порядок колебаний):-------------расчетные напряжения с демпфером;
—— - напряжения, полученные при торсиографировании с демпфером; ---------------------- расчетные напряжения без демпфера
Согласно [2], суммарные напряжения от крутильных колебаний должны быть не менее чем до 15 % ниже соответствующих допускаемых напряжений, поэтому суда проекта 1570 можно эксплуатировать без назначения запретных зон и без демпфера крутильных колебаний.
В качестве дискретной крутильной схемы МДК судов проекта 1570 предпочтение следует отдать дискретной крутильной схеме МДК судна «Нефтерудовоз-31М» без демпфера.
Уменьшение суммарных моментов инерции маховика дизеля и демпфера влечет за собой изменение степени неравномерности вращения 5.
5 = 5ж + 5к,
где 5ж - степень неравномерности вращения для абсолютно жесткого валопровода (рассчитывалась по методике [3], с последующей проверкой на ЭВМ с помощью программы для динамического расчета судовых дизелей); 5к - степень неравномерности вращения, обусловленная наличием вынужденных крутильных колебаний (рассчитывалась по методике [4]).
Результаты расчета степени неравномерности вращения для МДК судов проекта 1570 приведены в таблице.
Результаты расчета степени неравномерности вращения для МДК судов проекта 1570
Судно (проект) 0ж 6к 6
«Нефтерудовоз-31М» (1570) Без демпфера 0,0180 0,0027 0,0207
С демпфером 0,0174 0,0028 0,0202
«Нефтерудовоз-29М» (1570) Без демпфера 0,0242 0,0029 0,0271
С демпфером 0,0233 0,0030 0,0263
Расчёт степени неравномерности вращения показал, что во всех случаях нет противоречия рекомендуемым значениям для судовых двигателей, непосредственно работающих на гребной винт (0,02-0,05) [3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Терских В. П. Крутильные колебания валопровода силовых установок. Т. 1-4. - Приложение. -Л.: Судостроение, 1969-1970.
2. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов. -Т. 2. - СПб., 2008. - 691 с.
3. Судовые двигатели внутреннего сгорания / Ю. Я. Фомин, А. И. Горбань и др. - Л.: Судостроение, 1989. - 344 с.
4. Проектирование тепловозных двигателей / В. В. Водолажченко и др. - М.: Транспорт, 1972. - 224 с.
Статья поступила в редакцию 14.07.2009
ANALYSIS OF THE DEVELOPMENT OF TORSIONAL VIBRATIONS IN THE PROPULSION UNIT OF THE SHIPS DESIGN 1570
^ О. Sibryaev
The ships of design 1570 are operated in the Volga-Caspian Basin, their propulsion units comprise both the main engine 6NVD48AU with silicone damper (B-790) installed on "Nefterudovoz-31M", "Vicont", "Graf”, "Markiz", etc and the main engine 6NVD48A2U with silicone damper (A-710) installed on "Nefterudovoz-29M". The discrete torsion scheme of the propulsion unit of the former ships differs from discrete torsion scheme of the propulsion unit of «Nefterudovoz-29M» by the diesel flywheel moment of inertia (flywheel action GD2 = 2 200 Kg • m2, instead GDf = 1 200 Kg • m2). The analysis of torsion vibrations of the propulsion unit of the ship of design 1570 data on torsiographing have shown that without silicone damper the total stress as a result of torsion vibrations does not exceed the allowable limit throughout the whole engine speed range. Therefore the propulsion unit of the ship of design 1570 can be operated without barred speed zones and without the necessity of installing torsion vibration damper. The discrete torsion scheme of the propulsion unit of ship "Nefteru-dovoz-31M" without a damper should be considered to be preferable among the discrete torsion schemes of the propulsion unit of the ship design 1570.
Key words: the propulsion unit, silicone damper, torsion vibrations.
