RU156856U1 - Установка для исследования продольных, поперечных и крутильных колебаний системы валопровода судов - Google Patents

Abstract

Установка для исследования продольных, поперечных и крутильных колебаний системы валопроводов судов, содержащая раму и опоры, асинхронный двигатель, протяженную опору с корпусом и вкладышем, диск, отличающаяся тем, что установка дополнительно имеет вал, установленный на опорах, нагрузочный узел в виде постоянного магнита, установленный и закрепленный на верхней подвижной части опоры, нижняя часть которой жестко фиксирована на раме, металлический диск из парамагнитной стали с втулкой из ферромагнитной стали, установленный на конце вала.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение для реализации экспериментальных методов исследований колебаний и соответствующих им явлений в системах валопровода судов.

Известно устройство для испытания моделей судового валопровода, содержащее электродвигатель постоянного тока, кривошипно-шатунный механизм, гребной, промежуточный и упорный валы, гребной винт, со съемными лопастями и вибраторы. Гребной винт связан с коленчатым валом посредством гребного, промежуточного и упорного вала. Все валы размещаются на подвижных опорах скольжения, динамические свойства которых можно задавать в соответствии с задачей исследования. Опоры можно передвигать вдоль оси валопровода. Валы съемные и самоцентрирующиеся, в качестве упорного подшипника установлен радиально-шариковый подшипник, заключенный в массивный корпус (свид. на пм. №2972, 1995).

Недостатками конструкции являются ее сложность и высокая стоимость.

Наиболее близким по технической сути является устройство для исследования поперечных и продольных колебаний валопроводов судов, имеющее раму и опоры, асинхронный двигатель, диск, через который передается переменная по величине сила и действует переменный изгибающий момент (патент №143661, 2013).

Данное устройство имеет ряд недостатков, не позволяющих в полной мере исследовать системы вращающихся валов. Недостатками устройства являются: невозможность исследования крутильных колебаний вала, отсутствие возможности изменять усилие, имитирующее нагрузки, создаваемые гребным винтом судна.

Техническая задача - создание установки для исследования продольных, поперечных и крутильных колебаний вала, применительно к системе валопровода судов, позволяющей расширить диапазон исследований и получить массив экспериментальных данных для дальнейшей обработки.

Технический результат - повышение точности экспериментальных исследований колебаний вращающегося вала путем усовершенствования конструкции устройства.

Он достигается тем, что известное устройство, имеющее раму и опоры, асинхронный двигатель, протяженную опору с корпусом и вкладышем, диск, через который передается переменная по величине сила и действует переменный изгибающий момент, дополнительно имеет вал, установленный на опорах, нагрузочный узел в виде постоянного магнита, установленный и закрепленный на верхней подвижной части опоры узла, нижняя часть которой жестко фиксирована на раме, металлический диск из парамагнитной стали с втулкой из ферромагнитной стали, установленный на конце вала.

Установка вала позволяет исследовать крутильные колебания, а также получать более точные результаты экспериментальных исследований продольных и поперечных колебаний систем валопроводов судов.

Нагрузочный узел установки позволяет вызвать поперечные (изгибающие) моменты и сымитировать силы гидродинамического характера, характерные для условий эксплуатации гребного винта судна, путем воздействия неодинаковых по величине сил с внецентренным приложением их равнодействующей, возбуждая продольные, поперечные и крутильные колебания системы.

Установка диска на конце вала повышает точность имитации работы гребного винта судна в условиях набегающего потока воды с различными скоростями движения струй по площади рабочей поверхности винта путем изготовления диска из парамагнитной стали с втулкой из ферромагнитной стали. Выбор материала диска и втулки обусловлен различной магнитной восприимчивостью стали, позволяющей периодически воспринимать силу со стороны нагрузочного узла.

Протяженная опора установки является фланцевым дейдвудным подшипником. Возможность выбора исследуемого материала подшипника и подбор подшипника с определенной величиной износа позволяет получать соответствующие экспериментальные данные для исследования колебаний системы валопровода судов.

Экспериментальная установка представлена на чертеже (фиг. 1 - общий вид установки для исследования продольных, поперечных и крутильных колебаний системы валопровода судов, фиг. 2 - общий вид диска установки, фиг. 3 - схема нагрузочного узла установки). Установка имеет металлическую раму 1, вал 2, соединенный фланцами 3, установленный на двух подшипниках качения 4 и подшипнике скольжения 5. Материал подшипника скольжения - капролон, фторопласт, резина или баббит. Подшипники установлены на двух опорах 6. Вал приводится в движение асинхронным двигателем 7 через клиноременную передачу 8. На конце вала 2 установлен диск 9, изготовленный из парамагнитной стали 12Х18Н10Т. В диске установлена втулка 12 из ферромагнитной стали. На определенном расстоянии от диска расположен нагрузочный узел 10, содержащий постоянный магнит, который установлен на верхней подвижной части опоры нагрузочного узла 11, нижняя часть которой жестко закреплена на раме 1.

Работа устройства. Асинхронный двигатель 7, через клиноременную передачу 8 передает крутящий момент валу 2 установки. В процессе вращения на втулку 12 действует сила F со стороны нагрузочного узла 10 (фиг. 3). Частота возбуждающей нагрузки регулируется изменением скорости вращения вала асинхронного двигателя при помощи преобразователя частот.

В процессе проведения эксперимента можно изменять материал вкладыша и величину зазора подшипника скольжения 5, материал и диаметр вала 2, величину усилия нагрузки нагрузочного узла 10 для расширения диапазона исследований и получения экспериментальных данных при различных условиях испытаний. Установка позволяет изучать продольные, поперечные и крутильные колебания вала, имитирующего гребной вал системы валопровода судна. Также возможно проведение на установке механических испытаний металлов на усталость при поперечном изгибе и консольном нагружении рабочей части образца вала 2.

Предложенное устройство, благодаря простоте своей конструкции, существенно облегчает получение экспериментальных данных при изучении продольных, поперечных и крутильных колебаний системы валопровода судов.

Предлагаемая полезная модель позволяет изучить и исследовать влияние величины износа дейдвудного подшипника на частоту возникновения явления резонанса при различных условиях нагружения вала.

Источники, принятые во внимание

1. Стенд для испытания моделей судового валопровода. Патент РФ на полезную модель №2972 по заявке №95104982/20 от 03.04.1995, опубликован 16.10.1996. Патентообладатель Санкт-Петербургский государственный морской технический университет. Авторы: Румб В.К., Минасян М.А.

2. Устройство для исследований поперечных и продольных колебаний валопроводов судов. Патент РФ на полезную модель №143661 по заявке №2013135732/28 от 30.07.2013, опубликован 27.07.2014. Патентообладатели: Халявкин А.А., Чаплыгин В.А., Миронов А.И. Авторы: Халявкин А.А., Чаплыгин В.А., Миронов А.И., Комаров М.П., Мамонтов В.А., Кужахметов Ч.А.

Claims (1)

1. Установка для исследования продольных, поперечных и крутильных колебаний системы валопроводов судов, содержащая раму и опоры, асинхронный двигатель, протяженную опору с корпусом и вкладышем, диск, отличающаяся тем, что установка дополнительно имеет вал, установленный на опорах, нагрузочный узел в виде постоянного магнита, установленный и закрепленный на верхней подвижной части опоры, нижняя часть которой жестко фиксирована на раме, металлический диск из парамагнитной стали с втулкой из ферромагнитной стали, установленный на конце вала.

   

Images