Диссертация (531291), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Вчастности, выявлено влияние податливости водила на формирование осевых колебаний в планетарных редукторах с шевронным зацеплением.− Сформулированы качественные критерии корректности использования свойств ЦС в расчетах форм резонансных колебаний, что позволяет оценивать достоверность расчетныхформ колебаний.7Теоретическая и практическая значимость работы.Разработанспециализированныйпрограммныйкомплексдля расчета собственных колебаний рабочих колес турбоагрегатов.Разработана нового поколения математическая модель планетарного редуктора.
Это открывает новые возможности для исследования динамики турбозубчатых агрегатов. Модель позволяетисследоватьвлияниебольшинстваконструктивныхпараметров на динамику системы и находить оптимальные решения.Сформулированы и подтверждены численными экспериментами рекомендации, направленные на снижение уровня вибрации(на 6-10 дБ) и уровня контактных напряжений в зацеплениях (на5-8%) редуктора РП18 производства ОАО КТЗ.Реализация указанных предложений способствует повышению обороноспособности ВМФ. Данные рекомендации вошли вперечень правил конструирования малошумных редукторов длялодок 4-го поколения.Кроме того, все разработанные методики, алгоритмы и программное обеспечение можно рассматривать, как теоретическоеруководство применимое не только к судовым, но и к авиационным турбозубчатым агрегатам.Методы исследований. В работе используются методыидеализации и формализации механических систем.
Для математического моделирования используется метод конечных элементов, для определения некоторых параметров моделей – методидентификации. При оценке адекватности модели используетсяметод сравнения с экспериментальными данными и результатамидругих авторов. При планировании численных исследований и8анализе полученных результатов использовались методы дедукции, абстрагирования и обобщения.Достоверность полученных результатов, научных положений, выводов и рекомендаций обоснована:− Строгим использованием классических положений механикии математического аппарата.− Проверкой разработанного программного комплекса и построенных моделей на большом числе тестовых задач.− Соответствием полученных результатов экспериментальнымданным и результатам, полученным другими авторами.Апробация работы.
За период 1998 – 2012г.г. результатыработы докладывались и обсуждались на 17 общероссийских имеждународных конференциях, рассматривались на научных семинарах кафедр «Сопротивление материалов», «Программноеобеспечение ЭВМ, информационные технологии и прикладнаяматематика», «Системы автоматизированного проектирования»,«Детали машин и подъемно- транспортные механизмы» Калужского филиала МГТУ им. Н.Э.
Баумана, на кафедре «Теоретическая механика» Московского энергетического института (ТУ), наУченом совете ОАО «КТЗ», на НТС отдела виброакустики машин ИМАШ РАН.91. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИТурбозубчатый агрегат представляет собой турбину и редуктор,которые связаны системой валопроводов и установлены на общей раме. Агрегат, предназначенный для привода гребного винта, называетсяглавным турбозубчатым агрегатом (ГТЗА). Динамическими характеристиками ГТЗА в значительной мере определяются виброшумовыепараметры кораблей и подводных лодок, на которых данные агрегатыустанавливаются. Этот факт определяет важность и актуальность затрагиваемой тематики.Схемы современных силовых корабельных установок достаточноразнообразны. Это могут быть дизельные двигатели или паровые и газовые турбины.
В 30-х годах прошлого века особенно популярен былэлектропривод гребного винта. С точки зрения виброшумовых характеристик электропривод является безусловным лидером, но имеет серьезные ограничения по мощности.Газовые турбины широко применяются на небольших скоростных судах, в основном на военно-морском флоте (десантные катера,минные тральщики, суда на подводных крыльях). Учитывая их малыйвес, компактность и быстрый запуск, они во многих случаях становятся конкурентоспособными с дизелями и паровыми турбинами.На крупных судах, ледоколах, подводных лодках, использующихатомную энергию, для привода гребного винта устанавливаются паровые турбины, причем на одном валопроводе могут быть установленынесколько турбин.10ИСТОЧНИКИ ВИБРАЦИИ ТУРБОЗУБЧАТОГО АГРЕГАТАТУРБИНААБРЕДУКТОРАНеуравновешенностьротораГазодинамические процессы влопаточном аппаратеГидро- и газодинамическиепроцессы в подшипникох опор илабиринтных уплотненияхАСнижение мощностиисточника возмущенияБВАЛОПРОВОДВАВесовые нагрузкисателлитовОстаточная расцентровка,дисбалансПогрешности изготовленияи сборкиПроцесс пересопряжениязубьевНеуравновешенностьэлементов кинематическойсхемыБДемпфированиеи виброизоляцияБЗУБЧАТОЕ ЗАЦЕПЛЕНИЕВДинамическоедемпфированиеОБЩИЕ МЕТОДЫ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИРис.
1.1. Источники вибрации в ГТЗА и общие методы ее снижения11Говоря о динамике турбозубчатых агрегатов и турбин в частности, следует разделить задачи, связанные с проблемами прочности, изадачи, связанные с обеспечением требуемых виброшумовых характеристик, хотя обе проблемы взаимосвязаны. В первом случае рассматриваются вопросы собственных колебаний и режимы работы на резонансных частотах, во втором – исследуются вынужденные колебания вшироком диапазоне частот. В данной работе рассматриваются обаэтих аспекта.На схеме рис.1.1 показаны основные источники вибрации и общие методы ее снижения.Все три основных компонента турбозубчатых агрегатов (турбина, редуктор, валопроводы) являются источниками вибрации.Одним из самых сложных объектов с точки зрения динамики является ротор турбоагрегата. Большинство аварий турбоагрегатов связано именно с динамическими процессами.
Огромное количество аналитических и экспериментальных исследований в области динамикироторов и лопаточного аппарата обеспечивает надежность выпускаемых сегодня турбин.Проблема распространения вибрации при проектировании турбин успешно решается путем виброизолирующего крепления корпусаи применения компенсирующих вибрацию конструкций муфт.Вместе с тем уменьшение габаритов при одновременном повышении мощности при проектировании новых турбин ставят на первыйплан задачи динамики, связанные с обеспечением прочности, и впервую очередь это касается лопаточного аппарата.
В связи с этимвстает задача достоверного определения собственных колебанийлопаточного аппарата, рабочих колес и всего ротора на стадиипроектирования и доводки.Существующие в настоящее время методики расчетов, изложенные в учебно-методической литературе [12; 40; 53; 58; 76; 83; 84; 90;12130; 157; 162; 166; 169], позволяют достаточно точно определить вибрационные характеристики отдельных элементов.
При расчете такогоузла, как облопаченное колесо или ротор турбоагрегата в сборе, используются упрощенные математические модели [87; 150; 194; 202;209; 221; 279]. Такие модели позволяют решить частные, очень узкиев своей области, задачи. Для решения более широкого круга задач математическая модель должна достаточно точно отражать внутреннююструктуру исследуемого объекта.Достаточно важную и сложную задачу представляет исследование колебаний валопроводов, связанное прежде всего с газо- гидродинамическими процессами в подшипниках и уплотнениях, а также срасцентровкой валов [115: 116; 117; 118].
Недостаток внимания, уделенного этим вопросам, может привести к серьезным проблемам приэксплуатации турбоагрегатов и силовых установок [115; 13].Для снижения внутренних напряжений в валопроводах, преждевсего, проводится тщательная центровка соединяемых валов. Однако всилу объективных причин остаточная расцентровка всегда присутствует, и для ее компенсации используют различные конструкцииупругих соединительных муфт. Наличие остаточной расцентровкиприводит к возникновению динамических сил, порождающих вибрационные процессы в муфтовых соединениях. Величины этих сил иуровень вибрации зависят от конструкции муфты.В работах [1; 89; 124; 158] рассматриваются наиболее популярные в турбостроении конструкции муфт. Особо следует отметить дисковые муфты, которые выгодно отличаются низким уровнем возмущающихдинамическихсил.Благодаряэкспериментально-аналитическим исследованиям, проведенным на Калужском турбинном заводе [215; 97; 99], а также численным исследованиям [98], можно считать природу возникновения этих сил достаточно хорошо изученной.Построениематематических13моделейтакихмуфтдляисследования динамики валопроводов особых сложностей не вызывает.
Интерес представляет построение упрощенной модели произвольной конструкции муфты. Например, можно ли заменить довольносложную конструкцию соединительной муфты несколькими элементами с соответствующими инерционными и жесткостными свойствамис добавлением фиктивных динамических сил, имитирующих эффектвозмущений, генерируемых внутренними процессами в муфтах. Такойподход позволит более рационально распределить вычислительныересурсы при расчете таких сложных систем, как турбозубчатый агрегат.Основным источником шума из составляющих турбозубчатыйагрегат компонентов, как показала практика, является редуктор.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
