CC BY
75
ФРИКЦИОННЫИ ДЕМПФЕР СУХОГО ТРЕНИЯ ДЛЯ СВЯЗЕЙ ВЕРХНЕГО КРЕПЛЕНИЯ СУДОВЫХ ГЛАВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ
Худяков С.А., к.т.н., доцент ГМУ им. адм. Ф.Ф. Ушакова
Приведены результаты анализа работы фрикционных демпферов сухого трения в составе связей верхнего крепления остовов судовых малооборотных дизелей. Даны рекомендации по расчетам сил трения и конструированию этих связей с учетом ряда факторов и запатентованной автором конструкции этих устройств.
Ключевые слова: главный дизель, фрикционный демпфер, расчет, трение.
FRICTION DRY FRICTION DAMPER FOR COMMUNICATION UPPER MOUNT SHIP MAIN ENGINES
Khudyakov S., Ph.D., docent, Ushakov State Maritime Universiry
Are the results of the analysis of the friction in the relation of the top fastening cores ship slow-diesels. Recommendations on calculation of frictional forces and construct these linkages are given, taking into account a member of factors and the patented authors and the patented author of the design of these devices.
Keywords: main engine, friction absorber, calculation, friction.
Связи верхнего крепления остова главного малооборотного дизеля (МОД) имеют фрикционные демпферы (ФД) сухого трения для частичного гашения энергии поперечных его колебаний [1]. На рис.1 приведена схема установки связей верхнего крепления остова МОД.
На рис.2 приведена конструкция связи, которая была использована для установки на главном МОД (7 шт.) танкера типа «Само-тлор». Недостатком этой связи являлись призонные болты, образующие шарниры. При действии знакопеременных нагрузок от вибрации МОД посадка болтов нарушалась и образовывались зазоры, что приводило к отказам в работе ФД.
Недостатком этой связи являлись призонные болты, образующие шарниры. При действии знакопеременных нагрузок от вибрации МОД посадка болтов нарушалась и образовывались зазоры, что приводило к отказам в работе ФД.
В запатентованной автором конструкции связи верхнего крепления МОД ФД совмещены с шарнирами, которые устанавливают-
ся для компенсации температурных деформаций МОД, как показано на рис. 3 [2].
Конструкция шарнира, включающего ФД, образуемого двумя коничес-кими поверхностями, приведена на рис. 4.
Сила трения, возникающая в ФД, зависит от нормального усилия, создаваемого от затягивания стяжного болта, и коэффициента трения. Усилие затягивания болта регулируется и поддерживает постоянное значение в процессе эксплуатации за счет пружины, как показано на рис.5. Коэффициент трения (материалы: сталь-чугун) зависит от скорости перемещения в контактных поверхностях, особенно когда она превышает 1 м/с. Однако в расчетах, как будет показано ниже, он принимается постоянным, так как при вибрации возникают виброскорости не более 22 мм/с или 0,022 м/с (предельно допустимое значение по нормам вибрации МРС).
Значение коэффициента трения f в данном случае может быть определено по формуле Франке [3]
f=f0*e-c',\ (1)
Рис.1. Схема установки связей верхнего крепления остова МОД 1 - связь, 2 - МОД, 3 - фундамент МОД, 4 - платформа МО, 5 - болты
Рис.2. Конструкция связи верхнего крепления МОД типа 6ДКРН74/160-3 (патент фирмы B&W)
Рис.3. Конструкция связи верхнего крепления МОД с ФД в шарнирах 1 - шарниры-демпферы, 2 - балка платформы, 3 - балки связи (швеллер), 4 - кронштейн верхних решеток МОД
Рис.4. Конструкция шарнира-демпфера 1 - балки связи (швеллеры), 2 - отверстия в балках, 3 - диск с коническими поверхностями, 4 и 8 - сварные швы, 5 - отверстие в диске, 6 и 7 - конусные шайбы, 9 - отверстие в конусной шайбе, 10 - болт, 11 - гайка, 12 - стакан (или пружина)
где /0 - коэффициент трения покоя, равный 0,29; с - постоянная для пары трения, равная 1/23; V - скорость скольжения (виброскорость) в м/с.
Значение коэффициента трения в зависимости от скорости скольжения приведено в табл.1 и на графике рис.1. При скорости скольжения 0,5 м/с (или 500 мм/с, табл.1) расчетный коэффициент трения принимает значение 0,284, т.е. снижается на 2% по сравнению с трением покоя.
Таблица 1 - Значения коэффициента трения
Поэтому при анализе демпфирования колебаний остова МОД с малыми виброскоростями V << 0,5 м/с (не более 22 мм/с - максимального допустимого значения по нормам Правил МРС) значение коэффициента трения принимается постоянным и равным /0.
Таким образом характеристика демпфера сухого трения, представленная на рис.6, будет иметь линейную зависимость (сила трения от скорости). Однако колебания блока цилиндров МОД необ-
ходимо рассматривать в виброперемещениях, так как при усилии F0 связь (все ее элементы: 4 болта, кронштейн верхних решеток и 2 балки самой связи) будет испытывать упругие деформации при растяжении или сжатии. В целом виброперемещение точки блока в месте крепления кронштейна будет иметь вид, показанный на рис. 7 (при А > 0, т. е. показано положительное направление, а отрицательное виброперемещение располагается в 3-ем квадранте и выглядит аналогично рис. 2 для силы трения и виброскорости). Допустимое значение виброперемещения равно
[А] = М/(а>„ XV), (2)
где (оя = 2ппн - круговая частота при номинальной мощности МОД, V - порядок колебаний.
Рис. 5. Зависимость коэффициента трения от скорости скольжения
Рис.6. Характеристика демпфера сухого трения
Обозначения: Е0 - сила трения в начале перемещения, [V] -максимально допустимая виброскорость (22 мм/с по нормам Правил МРС)
Упругая деформация связи ЛЬ зависит от суммарной жесткости всех элементов и величины силы трения. Поэтому для увеличения работы трения в демпфере сухого трения (участок 1-2) желательно жесткость связи иметь максимально возможную, т. к. допускаемая амплитуда виброперемещения [А] величина постоянная для каждого конкретного МОД.
Для повышения эффективности работы демпферов сухого трения в составе связей верхнего крепления остовов МОД возможно использование фрикционных материалов, имеющих более высокий коэффициент трения со сталью. В качестве примера можно принять асбокаучук марки 6КФ-32 с коэффициентом трения f = 0,380,42.
При выполнении расчета ФД для связей верхнего крепления конкретного МОД необходимо иметь следующие параметры:
- марку МОД;
- число его цилиндров и порядок их работы;
- значения неуравновешенных моментов (переменной составляющей опроки-дывающего момента, вызывающей Н-форму колебаний системы ДД, значения наибольших по величине гармонических составляющих Мх - горизонтального скручивающего момента);
- количество устанавливаемых связей верхнего крепления остова;
- нагрузку, воспринимающую каждой связью;
- допускаемую амплитуду виброперемещений для МОД (получаемую перерасчетом по виброскорости из норм Правил МРС).
Значение силы трения F0 может регулироваться в зависимости от необходимого участка (1-2) на графике рис. 3 за счет натяжения болтового соединения.
Таким образом, расчет и проектирование связей верхнего крепления МОД может быть произведено на стадии проектирования судна (при необходимости в условиях эксплуатации) с учетом всех факторов, приведенных выше, а также в случае наличия резонансных колебаний упругой системы ДД (по Н или Х-формам) с введением в расчетное усилие среднестатистического значения коэффициента динамичности, равного р = 10,5 [1].
Литература:
1. Худяков С.А. Практика решения проблем вибрации судовых дизелей / С.А. Худяков // Монография. - Владивосток: Мор. гос. ун-т, 2006. - 172 с.
2. Худяков С.А. Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя к корпусу судна / С.А. Худяков // Патент РФ № 1789421, 1994.
3. Крагельский И.В. Трение и износ / И.В. Крагельский // Изд.2-е перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1968. - 480 с.
4. Hyundai & PRISCO. HHI1854-7S60MC-C, №3К-2810-007. Arrg’t and Detail Main Engine Top Bracing.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ РЕАЛИЗАЦИИ УКЛАДНО-СБАЛАНСИРОВАННОЙ МОДЕЛИ ПОСТИНДУСТРИАЛЬНОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ ПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА
Фотин С.С., аспирант РГГУ
В статье рассматриваются направления осуществления модернизационных преобразований при постиндустриальной трансформации промышленного комплекса России на высокотехнологичной основе.
Ключевые слова: промышленность, технологии, стимулирование, управление, инновации
ENSURING IMPLEMENTATION UKLADNO-BALANCED MODEL OF POSTINDUSTRIAL TRANSFORMATION INDUSTRY
Fotin S., the applicant, RHSU
The article is devoted to the direction of the modernization reforms in the post-industrial transformation of the industrial complex of Russia on the basis of high technology.
Keywords: industry, technology, promotion, management, innovation
С развитием постиндустриальных основ функционирования предприятий и институтов развития и процессов инновационные разработки стали важнейшей социально-экономической категорией, что обусловлено закономерностями развития мировой научнотехнической среды, во многом формирующейся под влиянием процессов международной конкуренции [1].
В этих условиях осуществление системно организованной ин-
новационной деятельности трансформируется в социально-экономические преимущества, обеспечивающие перераспределение инновационных активов государства и промышленного комплекса с открытием новых возможностей для всех видов социально-экономической, социальной, экономической и т.п. деятельности [2].
Резко увеличивается значимость научно-технических инноваций, в том числе в ходе реализации системно-функциональной стра-
F
2
А, мм
0 Ау„ [А]
Рис. 7 - Виброперемещение блока цилиндров МОД
Обозначения: Р0 - сила трения в начале перемещения, Ауп -упругая деформация связи, [А] - допустимое виброперемещение Таким образом, упругая деформация ЛЬ и виброперемещение А не должны превышать [А], т. е.
[А] = А + ЛЬ, (3)
где А - амплитуда виброперемещения, ЛЬ - упругая деформация связи под действием силы трения Р0.
Значение упругой деформации ?Ь определяется из выражения ЛЬ = ¥0 х (Ъ^ + + Ц/^) / Е, (4)
где Ъ1, Ъ2, Ъ3 - длины элементов связи (болтов, кронштейна и
самой связи), F1, F2 и F3 - площади сечений элементов, Е - модуль
упругости стали.
В уравнении (4) жесткость болтов и кронштейнов на порядок больше чем самих связей (у болтов малая длина, у кронштейнов большое сечение). Поэтому для расчета удлинения связи учитываем только две пластины, образующие связь [4]. В качестве примера рассмотрим связь, устанавливаемую на МОД типа 7860МС-С на танкерах типа «Залив Америка». Расчетная нагрузка, действующая на связь равна Р0 = 93 КН [4]. Упругая деформация связи составит ЛЬ = Р0 х (Ь/Р) /Е = 0,023 (мм), (5)
где Ь3 = 2061 мм - длины связи, = 41 см2 - площадь сечения
связи,
Е = 2 106 МПа - модуль упругости стали.
Используя выражение (2), получим допускаемо значение виб-роперемеще-ния
[А] = М/(а„ хV) = 22 / 88 = 0,25 мм.
Из полученных результатов следует, что упругая деформация связи на порядок меньше допускаемой амплитуды виброперемещений. В соответствие с графиком (рис.3) связь работает эффективно, т.к. большая часть (1-2) перемещения будет происходить в демпфере сухого трения (при этом происходит частичное гашение энергии колебаний за счет трения).
