Снижение уровня колебаний в валопроводах поршневых машин локомотивов

• Автор: Лисицин, Руслан Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 130 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор литературных источников и обоснование выбора направления исследований.

1.1 Состояние вопроса

1.2 Постановка задачи исследования.

2 Методика динамического расчета валопровода поршневых машин, эксплуатирующихся на тепловозах
2.1 Существующая методика расчета валопровода энергетической установки на крутильные колебания
2.2 Уточненная методика расчета сил и крутящих моментов, действующих на валопровод однорядной поршневой машины.
2.3 Уточненная методика расчета сил и крутящих моментов, действующих на валопровод Уобразной поршневой машины с прицепным шатуном.

2.4 Математическое моделирование работы динамических гасителей колебаний

2.4.1 Динамический гаситель колебаний с бифилярным подвесом

2.4.2 Роликовый динамический гаситель колебаний
2.5 Уточненная модель крутильных колебаний валопровода.
2.6 Идентификация модели.
2.7 Вывод по второй главе
3 Использование разработанной методики исследования автопараметрических колебаний в расчете валопровода энергетической установки дизеля ЧН
3.1 Использование элементов традиционной методики
3.1.1 Анализ свободных колебаний.
3.1.2 Определение опасных резонансных режимов
3.1.3 Влияние неравномерности распределения мощности по цилиндрам энергетической установки тепловоза на уровень колебаний
3.2 Использование уточненной модели автоиараметрических колебаний
3.2.1 Идентификация диссипативных коэффициентов
3.2.2 Определение амплитуд колебаний валопровода.
3.2.3 Сравнение результатов расчетов и экспериментальных материалов Коломенского тепловозостроительного завода.
3.2.4 Выводы по третьей главе
4 Использование эффекта резонанса в поршневых машинах
4.1 Методика нахождения резонансного режима
4.2 Конструкции, в которых возможно организовать резонансные режимы работы.
4.3 Методы поддержания режима резонанса на различных режимах вращения валопровода поршневой машины.
4.4 Выводы по четвертой главе
5 Применение эффекта резонанса в поршневых машинах.
5.1 Исследование поршневой машины двойного действия
5.2 Исследование поршневой машины с углом между осями цилиндров равным 0
5.3 Резонансный поршневой компрессор для тормозной системы подвижного состава железных дорог.
5.4 Выводы по главе 5
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Показана необходимость использования уточненной методики при проектировании новых и модернизации существующих валопроводов. Также в третьей главе приводятся экспериментальные материалы по валопроводу дизеля 2ТЭ6 и проверяется адекватность математической модели. Здесь также предложен способ снижения уровня колебаний порождаемого резонансными гармониками возбуждения. В четвертой главе разработана методика и математические модели поршневых машин, настроенных на режим резонанса. При резонансе в поршневых машинах инерционные и газовые силы уравновешиваются, а энергия, возбуждающая колебания, расходуется на преодоление диссипативных сил и совершение полезной работы. Показана эффективность от настройки на режим резонанса поршневых машин. Исследованы конструкции, которые возможно эксплуатировать в режиме резонанса. Разработаны способы поддержания режима резонанса на различных режимах вращения валопровода в поршневых машинах. В пятой главе произведены расчеты и настройка математических моделей поршневых машин на эффективный режим резонанса. Также, осуществлены практические расчеты при исследовании поршневого компрессора для тормозной системы тепловоза 2ТЭ6. Явление крутильных колебаний в валопроводах энергетических установок с давних пор интересуют ученых всего мира. Первые труды в этой области появились в отечественной литературе благодаря исследователям Тимошенко С. П. и Рериха К. Э. [1, 2]. В настоящее время достаточно подробно изучена динамика коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), методам расчета которых посвящены работы Алейникова И. А., Востровой Р. Н., Григорьева Е. А., Житомирского В. К., Зигельмана Е. Б, Истомина П. А., Карабана В. Н., Каца А. М., Кемпнера М. Л., Лурье И. А., Маслова Г. С., Неймана И. Ш.} Терских В. П., Шаталова К. Т., Штейнвольфа Л. И. и др. Перечисленные исследователи рассматривали самые различные вопросы, относящиеся к вопросам динамики ДВС: расчет и снижение уровня крутильных колебаний сложных многомассовых систем, разработка и исследование методов снижения напряженности в участках валопровода, оптимизация параметров кривошипно-шатунного механизма (КШМ) при определении неуравновешенности ДВС и др. Экспериментальными исследованиями в области динамики водопроводов энергетических установок тепловозов посвящены работы Галяна В. Г., Насырова Р. А., Симеона А. Э., Соколова Ю. Н., Умарова А. С., Щербинина Ю. П.идр. Снижение уровня крутильных колебаний осуществляется применительно к каждой рассматриваемой системе из условия достижения необходимого снижения уровня вынужденных колебаний на всех рабочих режимах исследуемого валопровода энергетической установки. Первый способ достигается путем изменения соотношения между собственными частотами системы и частотами возмущающих сил. Рассматриваемый способ снижения уровня вынужденных колебаний достигается варьированием массами и жесткостями элементов колебательной системы валопровода, что ограничено многими обстоятельствами. Так как элементы валопровода выбираются из условия прочности и надежности, то не всегда возможно сильно изменять их параметры []. Второй способ достигается путем чередования вспышек в цилиндрах двигателя, что устанавливает относительное расположение векторов амплитуд возмущающих моментов и позволяет снизить их воздействие на колебательную систему валопровода. Данный способ уменьшения вынужденных колебаний предполагает, что подача топлива во все цилиндры одинакова. В случае отказа в работе одного из цилиндров поршневой дизельной установки была разработана методика снижения уровня крутильных колебаний, основанная на рациональном выключении цилиндров []. Данная методика позволяет компенсировать “отрицательное воздействие” от отказавшего в работе цилиндра поршневого дизельного двигателя. Необходимо учитывать, что выбор каждого из этих двух вариантов отражается на уравновешивании двигателя [], поэтому оба вопроса нужно решать одновременно. Третий способ основывается на применении специальных агрегатов, действие которых направлено на изменение динамических свойств системы (антивибраторы) или создание дополнительных демпфирующих сопротивлений (демпферы).