Диссертация (531291), страница 8

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 8)

Локальная система ко ординат получается поворотом глобальной вокруг оси на уголα = 20 + ϕ для первой ступени и α = −20 + ϕ – для второй. Глобальнаяматрица жесткости имеет блочный вид : [k ][ 0 ] − [ k ] [ 0]  kϕ [0] −  kϕ   [ 0][K ] = [0] [ k ] [0] −[k ] [ 0] −  kϕ  [ 0] kϕ   В силу симметрии матрицы, блоки [ k ] и  kϕ  определяются шестью коэффициентами каждая:k1 = k x k 2 = k3 = 02для [ k ] , иk4 = k z sin (α )k5 = −k z cos (α ) sin (α )k = k cos α 2( )z 6k1 = k2 = k3 = 02k4 = c y cos (α )для  kϕ k=ccosαsinα()()y 52k6 = c y sin (α )562.3.2. Соединительные муфтыБлокирующая и соединительная муфты в данной конструкциипредставляют собой два тела вращения, соединенные между собойупругими элементами Е1 (рис.

2.23), имитирующими зубчатое соединение. Средний радиус барабана соединительной муфты – R2, толщина оболочечных элементов , которыми моделируется соединительнаямуфта , – t1. Средний радиус блокирующей муфты –R1, толщина оболочечных элементов, моделирующих ее в местах контакта с соединительной муфтой и сателлитами, – t2. Опорное кольцо моделируетсяоболочечными элементами толщиной t3, оставшаяся часть моделируется оболочечными элементами толщиной t4. Е2 – упругие элементы ,моделирующие зацепление блокирующей муфты и сателлита .

Все перечисленные параметры являются исходными данными для программы построения параметрической модели редуктора, что позволяет исследовать влияние изменения данных конструктивных параметров надинамику системы.t1E1t2R1R2t3t4E2Рис. 2.23. Расчетная схема модели соединения барабана соединительной и блокирующей муфтЗубчатое соединение блокирующая-соединительная муфты первой ступени моделируется шестьюдесятью точками контакта (60 фиктивных пружин), каждая из которых имитирует суммарную жесткость1/60 части всех зубьев.

На рис. 2.24, где показаны конечноэлементные57модели сателлитов, эпицикла, блокирующей муфты и барабана соединительной муфты, эти элементы не отображены. (Для второй ступенииспользуется 50 контактных точек).Рис. 2.24. Конечноэлементная модель соединительнойи блокирующей муфт2.3.3. ВодилоВторая по сложности моделирования после корпуса деталь редуктора – это водило. В последних разработанных в ИМАШ РАН моделях, предназначенных для исследования динамики планетарных редукторов, водило рассматривалось как твердое недеформируемое тело.Однако при исследовании взаимной компенсации источников возбуждения рассмотрение водила как жесткого тела, на котором суммиру58ются силовые воздействия со стороны сателлитных узлов, представляется не вполне корректным.Рис. 2.25.

Конечноэлементная модель водила 1-й ступениа)б)Рис. 2.26. Базовый сектор для построения щеки водила59В данной работе предлагается строить конечноэлементную модель водила на базе оболочечных (щеки водила) и балочных (перемычки) элементов (рис. 2.25). При моделировании следует использовать технологию «снизу вверх», т.е. без построения трехмернойгеометрической модели. Базовым «шаблоном» конструкции являетсясектор одной из щек (рис.

2.26а), из которого путем добавления зеркальной копии получается сектор 1/3 щеки водила. Копирование полученного сектора с поворотом на 120° и 240° завершает построениещеки водила. Перемычка, соединяющая щеки водила, моделируетсябалочным элементом, сечение которого видно на рис. 2.26а.Как показано при исследовании колебаний однодискового ротора (в разделе 3.2), крепление балочного элемента к поверхности вединственной точке не вполне корректно, несмотря на наличие 6-тистепеней свободы в узлах оболочечных элементов, моделирующих поверхность. Поэтому для некоторого «усиления» поверхности, перекрываемой сечением прикрепляемой балки, в модель включаются невесомые балочные элементы – жесткие связи (рис.

2.26б). Выборколичества и расположения дополнительных связей определяется дополнительными тестовыми расчетами.2.3.4. Подшипники скольженияПри моделировании связей сателлит – ось – водило принято одноиз важных допущений. Как показали статические расчеты исследуемой конструкции, податливость сателлитного узла в значительнойстепени определяется деформированием оси сателлита при ее контактном взаимодействии с сателлитом.

Логично предположить, что иколебательные процессы в сателлитном узле будут происходить вблизи некоторого равновесного положения, вызванного действием осредненной статической нагрузки. Моделирование распределенного по60всей оси сателлита подшипника скольжения, адекватно отражающегодеформацию оси, весьма проблематично. Поэтому имеет смысл «склеить» ось и сателлит по поверхности пятна контакта, полученной изстатического расчета.При таком подходе ось моделируется оболочечными элементамии вращается вместе с сателлитом, а подшипники скольжения, имитирующие демпфирующие и упругие свойства соединения ось – сателлит, моделируются в соединении ось – водило. Тогда, в отличие от реального объекта, в модели при крутильных колебаниях сателлитаинерция оси прибавляется к инерции сателлита.

Поскольку моментинерции оси весьма мал по сравнению с моментом инерции сателлита,этой погрешностью в большинстве случаев можно пренебречь. Востальном модель сателлитного узла вполне адекватна.Рис. 2.27. Моделирование подшипников скольженияПодшипники скольжения определяются матрицами жесткости идемпфирования,связывающимидва61центральныхузла1и2(рис. 2.27). Центральный узел 1 соединяется с 4-мя узлами элементовщеки водила 4, лежащими на поверхности соприкосновения с осью спомощью невесомых жестких балок 3. Центральный узел 2 также связан с 4-мя узлами элементов оси 5. Таким образом, узлы 1 и 2 представляют собой внешнюю и внутреннюю обоймы подшипника скольжения. Сами центральные точки 1 и 2 могут совпадать геометрически,но это не обязательно. Если одна или обе обоймы подшипника принадлежат балочному элементу, то специально создавать центральныйузел нет необходимости, в роли последнего может служить любойузел балочного элемента.

Подобным образом моделируются все подшипники скольжения в данной работе.В работе [112] приводится методика расчета динамических характеристик подшипников скольжения, используемых в турбиностроении. Однако многие параметры, используемые в этих расчетах, могутварьироваться в достаточно широких пределах. В первую очередь, этовеличины зазоров, скорости вращения валов, температура, а следовательно, и вязкость масла. Поэтому в данной работе в качестве начального приближения взяты осредненные значения радиальной жесткостии демпфирования.

В дальнейшем эти параметры уточняются методомидентификации, т.е. путем сравнения расчетных данных и результатовэксперимента.Учитывая, что солнечные шестерни установлены в водиле с зазором, обеспечивающим их «плавание», радиальная жесткость этихподшипников принимается достаточно малой и носит, скорей, условный характер – фиктивные пружины, необходимые для обеспечениявычислительного процесса.

Принятые в качестве начального приближения динамические параметры подшипников скольжения в моделируемом редукторе приведены в таблице 2.2.62Таблица 2.2.Динамические характеристики подшипников скольженияСопрягаемые деталиЖесткостьДемпфиро[н/м]вание[кг/с]Радиальная осевая радиальноеI ступеньВодило – солнечная шестерня3*10 700(нос)Водило– солн. шестерня (корма)3*10 75*10 80Водило – ось сателлита (нос)4*10 95*10 82*10 3Водило– ось сателлита (корма)4*10 902*10 3II ступеньВодило – солнечная шестерня3*10 700(нос)Водило– солн. шестерня (корма)3*10 75*10 809Водило – ось сателлита (нос)4*1002*10 3Водило– ось сателлита (корма)4*10 95*10 82*10 3Носовой фланец водила - опора0.7*10 12001310Выходной вал - опора0.13*101*1002.3.5. Валопроводы и дисковые муфтыТермином валопровод в судостроении принято называть устройство, соединяющее главный судовой двигатель с движителем.

В турбиностроении это соединенные между собой роторы последовательнорасположенных цилиндров турбины. В данной работе под валопроводом будем подразумевать совокупность любого количества отдельныхвалов, соединенных подвижными муфтами. Таким образом, валопроводом можно назвать и соединение ротора турбины с редуктором, исоединение первой ступени редуктора со второй. В обоих случаях соединение валов обеспечивается подвижными дисковыми муфтами.Основное назначение подвижных муфт – компенсация радиальной и угловой расцентровок соединяемых валов. Некоторые конструкции муфт способны существенно снижать передаваемые с одного валана другой радиальные, крутильные или осевые колебания.63В большинстве задач наличие подвижных муфт позволяет рассматривать роторную систему как систему, состоящую из отдельныхнезависимых роторов, однако при исследовании возникновения и распространения вибрации по валопроводу это недопустимо.

При наличии остаточной расцентровки соединяемых валов сама муфта частостановится источником вибрации [141]. Конструкция и характеристики соединительных муфт существенным образом влияют на динамикувалопроводов.Наиболее перспективны сегодня дисковые муфты, кинематической основой которых является промежуточный вал с упругими шарнирами (дисками) на концах (рис. 2.28). Основное достоинство такихмуфт – существенное снижение уровня динамических сил, вызывающих вибрации. Это позволяет пренебречь возникающими в них возмущающими силами.В турбоагрегатах дисковые муфты начали применяться с 1986года, когда на Калужском турбинном заводе была разработана конструкция муфты, в которой упругие диски выполнены в виде пакетаотносительно тонких пластин.Рис.

Характеристики

Список файлов диссертации