Диссертация (531291)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное учреждение наукиИнститут машиноведения им. А.А.Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН).На правах рукописиНАСОНОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧМЕТОДОЛОГИЯ РАСЧЕТА И ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗТУРБОЗУБЧАТЫХ АГРЕГАТОВ ГЛАВНОГО ПРИВОДАСУДОВЫХ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ01.02.06 – Динамика, прочность машин, приборов и аппаратурыДиссертация на соискание ученой степени докторатехнических наукНаучный консультантдоктор технических наукКосарев Олег Иванович.Москва 2016ОГЛАВЛЕНИЕВВЕДЕНИЕ ............................................................................................... 41. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ...................... 102.
МЕТОДОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТАДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПЛАНЕТАРНЫХРЕДУКТОРОВ ..................................................................................... 272.1. Особенности конструкции. Кинематическая схема ................... 272.2. Разработка расчетной модели корпуса редуктора и егособственные колебания ................................................................... 312.3. Математическое моделирование кинематической частиредуктора ......................................................................................... 472.3.1.
Зубчатые зацепления и соединения.......................................... 482.3.2. Соединительные муфты ............................................................ 572.3.3. Водило .......................................................................................
582.3.4. Подшипники скольжения .......................................................... 602.3.5. Валопроводы и дисковые муфты .............................................. 632.4. Учет контактных взаимодействий в сателлитных узлах ............ 732.5. Собственные колебания редуктора ............................................. 862.6.
Верификация .............................................................................. 1052.6. Выводы ....................................................................................... 1133. МОДЕЛИРОВАНИЕ ТУРБОАГРЕГАТОВ В СОСТАВЕ ГТЗА ...... 1143.1. Разработка методик моделирования динамики роторныхсистем, оценка качества модели ................................................... 1163.2.
Особенности колебаний роторных систем................................ 1303.3. Построение расчетной модели ротора приводной турбины .... 1383.4. Выводы ....................................................................................... 1444. ДИНАМИКА ПЛАНЕТАРНЫХ РЕДУКТОРОВ В СОСТАВЕТУРБОЗУБЧАТЫХ АГРЕГАТОВ ....................................................
1454.1. Взаимная компенсация возмущающих сил в зацепленияхсателлитов с центральными колесами .......................................... 14524.2. Влияние неравномерности нагрузки по сателлитам надинамику системы ......................................................................... 1574.3. Влияние корректировки фазовых соотношенийвозбуждающих сил со стороны эпицикла и солнечнойшестерни ........................................................................................ 1644.4. Влияние перекосов в сателлитных узлах на динамикусистемы ..........................................................................................
1714.5. Выводы и рекомендации ............................................................ 1745. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИКИ РАБОЧИХ КОЛЕСТУРБОАГРЕГАТОВ .......................................................................... 1765.1. Состояние вопроса ..................................................................... 1765.2. Структура программного комплекса ......................................... 1855.3. Тестирование, верификация, результаты расчетов ..................
2055.4. Частотные функции, связанность системы, оценкакорректности форм резонансных колебаний ............................... 2165.5. Выводы ....................................................................................... 2286. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ................................................................................. 2307. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................. 2338 ПРИЛОЖЕНИЯ .................................................................................. 2633ВВЕДЕНИЕВ работе решается проблема снижения уровня вибрации вглавных турбозубчатых агрегатах (ГТЗА). Турбозубчатый агрегат, – это важный компонент судовой силовой или энергетической установки, представляющий собой турбину и редуктор, которые связаны системой валопроводов и установлены на общейраме.
Все три составляющие (турбина, редуктор, валопроводы)являются источниками вибрации. Главным называется агрегат,предназначенный для привода гребного винта. Динамическимихарактеристиками ГТЗА в значительной мере определяютсявиброшумовые параметры кораблей и подводных лодок, на которых данные агрегаты могут устанавливаться. Данный фактопределяет важность и актуальность затрагиваемой тематики.В конструкциях корабельных турбозубчатых агрегатов получили распространение планетарные схемы редукторов, которые выгодно отличаются от переборных (рядовых) своими массо-габаритнымихарактеристиками.Однако,многократнаястатическая неопределимость и сложность данных систем, атакже необходимость при численных и экспериментальных исследованиях рассмотрения всего агрегата в сборе, причем вусловиях штатных режимов работы, переводит задачу сниженияуровня вибрации ГТЗА в разряд трудно решаемых, наукоемкихпроблем.Целью работы является снижение уровня вибрации припроектировании малошумных ГТЗА.
Объектом исследования является типовая конструкция ГТЗА, производства «ОАО Калужский турбинный завод».Для достижения поставленной цели необходимо решитьследующие основные задачи:41) Построение математических моделей колебаний турбозубчатогоагрегата в сборе и его отдельных компонентов.2) Разработка алгоритмического и программного инструментариядля исследования напряженно-деформированного состояния идинамики конструктивных элементов турбозубчатых агрегатов.3) Разработка методик моделирования турбозубчатых агрегатов иих конструктивных элементов.4) Оценка адекватности построенных моделей.5) Исследование динамических характеристик ГТЗА и разработкапредложений по улучшению конструкций судовых редукторовна примере двухступенчатого планетарного редуктора РП18,производства Калужского турбинного завода.Степень разработанности. Для решения подобных задачпод руководством Э.Л Айрапетова в ИМАШ РАН было созданоновое научное направление «строительная механика редукторных систем».
Однако используемые математические модели, созданные на базе методов строительной механики, исчерпалисвои возможности, а уровни вибрации мощных планетарных редукторов современных корабельных установок не соответствуютпредъявляемым к ним требованиям. Необходимы дополнительные научные изыскания и численные эксперименты, для исследованиядинамическиххарактеристикредукторов ивыборанаилучших конструктивных решений на стадии проектирования.Следовательно, необходима разработка методик построенияновых, более совершенных математических моделей редукторов и ГТЗА, адекватно отражающих их динамические свойства, атак же методов их расчета.Проблемы, связанные с вибрацией в турбоагрегатах, на сегодняшний день успешно решаются благодаря большому количеству5теоретических и экспериментальных работ, посвященных этим вопросам.
Тем не менее, при разработке новых конструкций рабочих колестурбоагрегатов и поиске оптимальных конструктивных решений достаточно остро встают задачи достоверного определения частот иформ их собственных колебаний на стадии проектирования. Поэтомуразработка специализированного отечественного программногообеспечения для расчета собственных колебаний рабочих колес турбомашин тоже остается актуальной задачей.На сегодняшний день наиболее эффективным и универсальным методом решения задач динамики и прочности сложных механических систем является метод конечных элементов (МКЭ).Существенным недостатком метода является высокая ресурсоемкость.
Мощность современных ЭВМ и специальные алгоритмычастично снимают данную проблему, по крайней мере, в отношении количества требуемой памяти, но с ростом объема вычислений начинают играть роль ошибки округления и погрешностисамого метода, что может оказаться причиной снижения точности расчетов. Поэтому всегда будет оставаться актуальной затрагиваемая в данной работе задача оценки точности моделирования.На защиту выносятся основные результаты, сформулированные в перечисленных ниже пунктах.− Методики, алгоритмы и программные реализации моделирования динамики турбозубчатого агрегата и его компонентов:•рабочих колес и роторов турбоагрегатов;•дисковых муфт;•планетарных редукторов.− Конечноэлементная модель двухступенчатого планетарногоредуктора.6− Критерии корректности использования в расчетах свойствциклической симметрии.− Рекомендации по улучшению конструкции редуктора РП18.Научная новизна работы.Все положения и результаты, выносимые на защиту удовлетворяют требованиям научной новизны.
Дополнительно можноотметить:− Предложен комбинированный подход к моделированию турбозубчатого агрегата, при котором часть конструкции моделируется методом конечных элементов, а часть на основеаналитических или эмпирических зависимостей, полученныхранее.− предложены алгоритмы упрощения математических моделейроторов турбоагрегатов, дисковых муфт, при моделированияГТЗА. Полученные в рамках работы модели указанных компонентовтребуютминимальныхвычислительныхзатрат,обеспечивая адекватность основных, с точки зрения поставленных задач, динамических характеристик моделируемыхобъектов.− Получены ответы на вопросы о влиянии податливости отдельных элементов конструкции на динамику системы.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
