Курсовая работа: Расчет крутильных колебаний двигателя 12ЧН18/20

РЕФЕРАТ

Отчет 26с, 1кн, 6 рис, 9 таблиц, 9 источников.

КОЛЕНЧАТЫЙ ВАЛ, КРУТИЛЬНЫЕ КОЛЕБАНИЯ, РЕЗОНАНС, ДИАГРАММА ЧАСТОТ, АМПЛИТУДА КОЛЕБАНИЙ, НИЗШАЯ ЧАСТОТА КОЛЕБАНИЙ, ДЕМПФИРУЮЩИЕ МОМЕНТЫ.

Объектом исследования является проектируемый двигатель 12ЧН 18/20 на крутильные колебания.

Цель работы – расчет резонансных колебаний с определением амплитуд напряжений.

В ходе выполнения курсовой работы получены следующие результаты:

1) Определены приведенные моменты инерции масс КШМ и маховика;

2) Определены крутильные податливости участков;

3) Составлена расчетная дискретная модель;

4) Произведен расчет свободных колебаний по методу Толле;

5) Определено значение низшей частоты в первом приближении;

6) Произведен расчет частоты свободных колебаний по методу Терских на ЭВМ;

7) Построена частотная диаграмма с определением диапазона исследования частот свободных колебаний;

8) Определены амплитуды вынужденных колебаний, демпфирующие моменты и произведен расчет действительных амплитуд.

9) Определены напряжения в соединениях

Оглавление

Введение. 4

1 Основные характеристики проектируемого двигателя. 6

2 Определение моментов инерции масс системы.. 8

2.1 Определение приведенного момента инерции масс КШМ... 8

2.2 Определение крутильных податливостей участков. 10

3 Расчет свободных колебаний по методу Толле. 10

3.1 Переход к безразмерным параметрам.. 10

3.2 Составление расчетной дискретной модели. 11

3.3 Определение значения низшей частоты в первом приближении. 13

3.4 Определение частоты свободных колебаний в действительном виде. 14

4 Частотная диаграмма. 15

4.1 Составление таблицы для построения частотной диаграммы.. 15

4.2 Расчет частоты свободных колебаний по методу Терских на ЭВМ... 15

4.2.1 Определение диапазона исследования частот свободных колебаний. 16

5 Построение частотной диаграммы.. 18

6 Расчет вынужденных колебаний. 19

6.1 Определение амплитуд вынужденных колебаний. 19

6.2 Определение демпфирующих моментов. 20

6.3 Определение геометрической суммы безразмерных амплитуд аналитическим методом 20

7 Расчет действительных амплитуд. 21

8 Определение напряжений в соединениях. 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.. 24

Список использованных источников. 26

Введение

При эксплуатации двигателей внутреннего сгорания, даже полностью уравновешенных, на определенных скоростных режимах появляются вибрации и стуки, приводящие иногда к разрушению коленчатого вала. Причиной этого являются крутильные колебания вала, которые возникают вследствие недостаточной жесткости коленчатого вала под действием переменных по величине и направлению крутящих моментов двигателя. Крутильные колебания могут быть собственными и вынужденными.

Собственные колебания коленчатый вал совершает выведенный из состояния покоя под действием только момента сил упругости вала М_уп и момента сил инерции М_ин от вращающихся масс. Вынужденные колебания коленчатого вала возникают в процессе работы двигателя вследствие действия периодически изменяющихся крутящих моментов, которые вызывают упругие деформации скручивания коренных шеек.

При совпадении частот собственных крутильных колебаний с вынужденными колебаниями возникает резонанс. Создаются большие дополнительные напряжения кручения, приводящие к поломке вала.

Расчет коленчатого вала на крутильные колебания включает:

1. Приведение крутильной системы вала.

2. Определение частоты собственных крутильных колебаний приведенной системы.

3. Определение резонансной критической частоты вращения.

4. Выработку рекомендаций, устраняющих крутильные колебания.

В данной курсовой работе был произведен расчет крутильных колебаний коленчатого вала двигателя 12ЧН18/20. При расчете коленчатый вал и связанный с ним маховик заменяются дискретной расчетной моделью, состоящей из масс и соединений, по параметрам которых вычисляются характеристики безразмерной расчетной модели.

Далее был произведен расчет крутильных колебаний на ЭВМ, по результатам которого строится частотная диаграмма. По ней определяются запретные режимы работы двигателя, для каждого из которых производится расчет резонансных колебаний.

При расчете резонансных колебаний определяются амплитуда вынуждающего момента, коэффициент пропорциональности для вязкого трения и действительные амплитуды колебаний масс расчетной модели. Также вычисляются напряжения, возникающие в соединении расчетной модели, и допускаемые напряжения. Расчет резонансных колебаний завершается определением недопустимых режимов работы двигателя и рекомендациями по их устранению.

Судовой валопровод представляет собой упругую систему, которую нагружают периодически изменяющиеся силы и моменты. Такое действие различных нагрузок вызывает вынужденные изгибные, крутильные и осевые колебания валопровода.

Расчет колебаний валопровода можно разделить на шесть основных задач: расчета частот и форм свободных колебаний; определение вынуждающих сил и моментов; определение демпфирующих моментов; расчет напряжений и деформаций, возникающих в элементах валопровода под действием вынуждающих усилий; оценка допустимости расчетных напряжений и деформаций; разработка мероприятий, обеспечивающих надежность работы валопровода.

Расчеты свободных колебаний базируются на идеализации валопровода в виде расчетных моделей. Наибольшее распространение получили модели с распределенными и дискретными параметрами.