Математическое моделирование динамических характеристик судовых валопроводов

• Автор: Глушков, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.08.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 167 с. : ил.

ГЛАВА 1 ИЗМЕНЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИТИК СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ И ОЦЕНКА ИХ ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ЭЛЕМЕНТЫ ВАЛОВОЙ ГРУППЫ
1.1 Краткий обзор литературных источников по определению крутильных колебаний
1.2 Крутильные колебания — динамическая характеристика напряженного состояния валовой группы
1.3 Методы определения собственных частот крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов
1.4 Влияние демпфирования на динамические характеристики крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов
1.5 Выводы по главе. Постановка задачи исследования
ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СОБСТВЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ
2.1 Определение моментов инерции масс и крутильных жесткостей участков
2.2 Теоретическое определение собственных частот и форм крутильных колебаний
2.3 Математическое моделирование для определения собственных частот колебаний валопроводов
2.4 Собственные колебания диссипативных систем
2.5 Математическое моделирование для определения собственных частот колебаний с учетом внутреннего

трения в материале валов
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЫНУЖДЕННЫХ КОЛЕБАНИЙ СУДОВЫХ ВАЛОПРОВОДОВ
3.1 Моделирование возмущающих моментов
3.2 Моделирование демпфирующих моментов
3.3 Определение амплитуд вынужденных колебаний элементов судовых валопроводов
3.4 Выводы по главе
ГЛАВ 4 РАСЧЕТ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВАЛОПРОВОДОВ ОТ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
4.1 Определение напряжений в элементах крутильно-колеблющихся систем судовых валопроводов
4.2 Влияние относительных амплитуд собственных колебаний судовых валопроводов на действительные напряжения в элементах валовой линии
4.3 Применение математического моделирования для определения динамических характеристик судовых валопроводов
4.4 Выводы по главе 12
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ
ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ

Настоящая работа посвящена изучению движения, развитию деформаций и напряжений в валопроводах судовых энергетических установок при воздействии на них
крутильных колебаний.
Конструкции современных судов развиваются в направлении быстроходности и увеличения мощности судовых энергетических установок (далее - СЭУ), что при
одновременном стремлении к снижению металлоемкости
приводит к высокой динамической нагруженности, а также к возрастанию роли колебательных движений элементов машин и конструкций всего судна. Глубина проникновения в сущность динамических явлений, происходящих в процессе функционирования машин, во многом обеспечивает обоснованные конструктивные решения, требуемые
эксплуатационные характеристики, надежность и
долговечность всего валопровода, включая коленчатый вал ДВС, все промежуточные валы и вал приемника энергии (гребной вал).
Над решением этой задачи работают конструкторы, исследователи, производственники и эксплуатационники. Для сокращения сроков создания и доводки новых образцов СЭУ требуется замена длительных испытаний - ускоренными, а дорогостоящих испытаний всего валопровода - испытаниями отдельных узлов. Поэтому в настоящее время нельзя провести четкую грань между опытно-конструкторскими и исследовательскими работами. Решение о включении того или иного элемента в состав судовой энергетической установки

При большем числе дисков получение уравнения частот путем развертывания определителя требует большого объема вычислений. Поэтому для расчета крутильных колебаний СЭУ, у которых в валовой линии пять и более масс, применяют различные приближенные методы, основанные на
геометрических построениях, простых табличных вычислениях или специальных алгоритмах, использующих цепные дроби [58]
Развертывание определителя (2.18), входящего в выражение амплитуд (2.17), производится путем разложения их по элементам строк, столбцов или минорам меньшего порядка по правилу Лапласа. Если такое развертывание будет затруднительным в аналитическом виде, то оно всегда доступно в арифметической форме, поскольку расчетные собственные элементы определителей могут быть представлены числами.
Дискретные многомассовые цепные системы, к которым относятся валовые линии СЭУ и их части, характеризуются наличием только одной связи между отдельными массами и поэтому цепную систему между отдельными массами можно одним рассечением разделить на две отдельные системы.
Частотным уравнением системы с положенной дополнительной связью становится минор Ф-ого диагонального элемента. Число корней нового частотного уравнения на единицу меньше числа корней исходного уравнения, что соответствует уменьшению числа степеней свободы системы на единицу из-за наложения связи (т-1).
Миноры собственных определителей (т-1)-ого порядка, входящие в выражение амплитуды колебаний элементов