RU183445U1

RU183445U1 - DEVICE FOR RESEARCH OF TRANSVERSE VIBRATIONS OF SHIPPING

Info

Publication number: RU183445U1
Application number: RU2018105992U
Authority: RU
Inventors: Альфред Иванович Миронов; Алла Юрьевна Кукарина; Василий Александрович Чанчиков
Priority date: 2018-02-16
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2018-09-24

Abstract

Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение для реализации экспериментальных методов исследований валопровода судов и других подобных систем. Технический результат - уменьшение повышенной вибрации в процессе проведения испытаний путем усовершенствования конструкции устройства. Устройство для исследований поперечных колебаний валопроводов судов, содержащее раму, опоры, на которые опирается балка круглого сечения, диск, асинхронный двигатель, нажимное устройство, отличающееся тем, что диск, жестко закрепленный на конце балки круглого сечения и создающий переменную продольную силу, эксцентрично приложенную к балке круглого сечения, выполнен профилированным, а все опоры выполнены точечными подшипниковыми. 3 ил.

The utility model relates to the field of mechanical engineering and may find application for the implementation of experimental methods for researching the shaft shafts of ships and other similar systems. The technical result is the reduction of increased vibration during testing by improving the design of the device. A device for studying lateral vibrations of ship shaft ducts, comprising a frame, supports on which a round beam, a disk, an induction motor, a pressure device, characterized in that the disk is rigidly fixed to the end of the circular beam and creates a variable longitudinal force eccentrically applied to beam of circular cross-section, made profiled, and all the supports are made of point bearings. 3 ill.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения и может найти применение для реализации экспериментальных методов исследований валопровода судов и других подобных систем.The utility model relates to the field of mechanical engineering and may find application for the implementation of experimental methods for researching the shaft shafts of ships and other similar systems.

Известно устройство для исследования изгибных колебаний валов, состоящее из станины, электродвигателя с регулируемой частотой ротора, к валу которого с помощью соединительной муфты прикреплен длинный вал определенного диаметра, параметры которого отвечают условию визуального наблюдения изгибных колебаний и концы которого расположены в сферических подшипниках станины, а средняя часть этого вала расположена внутри предохранительного кольца (патент РФ №37204,. 2003 г.).A device for studying bending vibrations of shafts is known, consisting of a bed, an electric motor with an adjustable rotor frequency, to the shaft of which a long shaft of a certain diameter is attached with a coupling, the parameters of which correspond to the condition for visual observation of bending vibrations and whose ends are located in the spherical bearings of the bed, and the average part of this shaft is located inside the safety ring (RF patent No. 37204, 2003).

Данное устройство не применимо для модельных экспериментальных исследований валопровода судов из-за конструктивных особенностей валопровода, а также способов крепления и расположения его в опорах.This device is not applicable for model experimental studies of the shaft line of vessels due to the design features of the shaft line, as well as methods of fastening and positioning it in the supports.

Известен стенд для испытания моделей судового валопровода, содержащий: электродвигатель постоянного тока, коленчатый вал, 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 радиальношариковый подшипник, заключенный в массивный корпус (патент РФ №2972, 1995 г.).A well-known stand for testing models of ship's shaft shafts, comprising: a direct current electric motor, a crankshaft, propeller, intermediate and thrust shafts, a propeller, with removable blades and vibrators. The propeller is connected to the crankshaft by means of a propeller, intermediate and thrust shaft. All shafts are placed on movable sliding bearings, the dynamic properties of which can be set in accordance with the research task. The supports can be moved along the axis of the shafting. Shafts are removable and self-centering, a radial ball bearing mounted in a massive housing is installed as a thrust bearing (RF patent No. 2972, 1995).

Конструкция этого стенда сложна и включает значительное количество элементов, моделирующих работу судового валопровода.The design of this stand is complex and includes a significant number of elements that simulate the operation of the ship shaft line.

Наиболее близким по совокупности признаков к заявляемой полезной модели является устройство (прототип) для исследований поперечных и продольных колебаний валопроводов судов. Устройство содержит раму, опоры, на которые опирается балка, асинхронный двигатель, на валу которого насажен кулачок, нажимное устройство, диск, установленный на конце балки, через который передается переменная по величине сила, вызывающая переменный изгибающий момент, при этом одна из опор, на которые опирается вал круглого сечения, имитирующий валопровод судна, является протяженной опорой, состоящей из корпуса и вкладыша, материал которого может быть: капролон, фторопласт, резина, баббит (патент РФ №143661, 2014 г.).The closest set of features to the claimed utility model is a device (prototype) for studies of transverse and longitudinal vibrations of shaft shafts of ships. The device comprises a frame, supports on which the beam rests, an asynchronous motor, a cam mounted on its shaft, a pressure device, a disk mounted on the end of the beam, through which a variable in magnitude force is transmitted, which causes an alternating bending moment, and one of the supports which relies on a shaft of circular cross section, simulating the shaft shaft of a vessel, is an extended support consisting of a hull and an insert, the material of which can be: caprolon, fluoroplast, rubber, babbitt (RF patent No. 143661, 2014).

Недостатком устройства является то, что масса кулачка вызывает появление больших инерционных нагрузок, и, как следствие, повышенной вибрации устройства, что ограничивает интервал скоростей вращения кулачка и частоты изменения нагрузки на балку.The disadvantage of this device is that the mass of the cam causes the appearance of large inertial loads, and, as a result, increased vibration of the device, which limits the range of speeds of rotation of the cam and the frequency of change of load on the beam.

Техническая задача - создание устройства для проведения экспериментальных исследований системы валопровода судна, позволяющего получать уточненные экспериментальные данные для совершенствования расчетных схем системы валопровода судов.The technical task is to create a device for conducting experimental studies of the ship’s shaft system, which allows obtaining updated experimental data for improving the design schemes of the ship’s shaft system.

Технический результат - уменьшение повышенной вибрации в процессе проведения испытаний путем усовершенствования конструкции устройства.The technical result is the reduction of increased vibration during testing by improving the design of the device.

Он достигается тем, что в известном устройстве, содержащем раму, опоры, на которые опирается балка круглого сечения, асинхронный двигатель, нажимное устройство, диск, жестко закрепленный на конце балки круглого сечения и создающий переменную продольную силу, эксцентрично приложенную к балке круглого сечения, выполнен профилированным, а все опоры выполнены точечными подшипниковыми.It is achieved by the fact that in the known device containing the frame, the supports on which the round beam, the induction motor, the pressure device, the disk, rigidly mounted on the end of the round beam and creating a variable longitudinal force eccentrically applied to the round beam, are made profiled, and all supports are made of point bearings.

Такая конструкция устройства, с использованием профилированного диска, позволяет снизить металлоемкость устройства, его массу и сложность в изготовлении, а также устранить главный недостаток - исключить из конструкции кулачек и, соответственно, избежать появления неуравновешенной массы, которая приводит к возникновению повышенных инерционных нагрузок при работе устройства, что расширяет интервал частоты нагружения и повышает точность получаемых частот, а точечные подшипниковые опоры позволяют моделировать валопровод судна, установленный на промежуточных подшипниковых опорах.This design of the device, using a profiled disk, allows to reduce the metal consumption of the device, its mass and complexity in manufacturing, as well as to eliminate the main drawback - to exclude the fists from the design and, accordingly, to avoid the appearance of unbalanced mass, which leads to increased inertial loads during operation of the device , which extends the range of the loading frequency and improves the accuracy of the obtained frequencies, and the point bearing bearings allow simulating the ship’s shaft lenny on intermediate bearing support.

На чертеже изображено устройство для исследования поперечных колебаний валопроводов судов (фиг. 1 - вид сбоку, фиг. 2 - вид сверху, фиг. 3 - общий вид профилированного диска).The drawing shows a device for studying the transverse vibrations of shaft shafts of vessels (Fig. 1 is a side view, Fig. 2 is a top view, Fig. 3 is a general view of a profiled disk).

Устройство содержит раму 1, установленный и жестко закрепленный на ней асинхронный двигатель 2, снабженный преобразователем частот 3 и приводящий во вращение балку круглого сечения 4, моделирующую судовой валопровод и подвижно закрепленную на точечных подшипниковых опорах 5, на конце которой жестко закреплен профилированный диск 6, упирающийся профильной стороной в нажимное устройство 7, снабженное пружиной 8, которая служит для передачи возвратно-поступательного движения и переменной силы на балку круглого сечения 4.The device comprises a frame 1, an asynchronous motor 2 mounted and rigidly mounted on it, equipped with a frequency converter 3 and driving a circular beam 4, which simulates a ship’s shaft shaft and is movably mounted on point bearing bearings 5, at the end of which a profiled disk 6 is fixed, abutting the profile side in the pressing device 7, equipped with a spring 8, which serves to transmit reciprocating motion and variable force to the beam of circular cross section 4.

Устройство работает следующим образом. При работе асинхронного двигателя 2 и вращении балки круглого сечения 4, профилированный диск 6 вызывает периодическое сжатие пружины 8 нажимного устройства 7, что приводит к возникновению эксцентрично приложенной к балке круглого сечения 4 продольной силы. При этом возникает периодически изменяющийся изгибающий момент, вызывающий поперечные колебания балки круглого сечения 4.The device operates as follows. During operation of the induction motor 2 and rotation of the beam of circular cross section 4, the shaped disk 6 causes periodic compression of the spring 8 of the pressing device 7, which leads to the emergence of a longitudinal force eccentrically applied to the beam of circular cross section 4. This causes a periodically changing bending moment, causing transverse vibrations of the beam of circular cross section 4.

В процессе проведения эксперимента имеется возможность менять параметры колеблющейся и вращающейся балки круглого сечения 4, профилированного диска 6 и частоту возмущающей силы, что позволяет изучать поперечные колебания многоопорной балки круглого сечения 4, моделирующей систему валопровода судна. Измерение, контроль и учет поперечных колебаний позволяет получать соответствующие экспериментальные данные для совершенствования расчетных схем системы валопровода судов.During the experiment, it is possible to change the parameters of an oscillating and rotating beam of circular cross section 4, profiled disk 6 and the frequency of the disturbing force, which allows us to study the transverse vibrations of a multi-support beam of circular cross section 4, simulating the ship shaft system. Measurement, control and accounting of transverse vibrations allows you to obtain relevant experimental data to improve the design schemes of the shaft shaft system.

Переменную по величине силу определяют по формуле:Variable in magnitude force is determined by the formula:

F₀ - постоянная составляющая силы, F_a - периодическая переменная составляющая силы, закон изменения которой близок к синусоиде.F ₀ is a constant component of the force, F _a is a periodic variable component of the force, the law of change of which is close to a sinusoid.

Величины F₀ и F_a устанавливаются в зависимости от режима испытания. Частоту возбуждающей нагрузки регулируют изменением скорости вращения вала асинхронного двигателя 2 через преобразователь частот 3.The values of F ₀ and F _a are set depending on the test mode. The frequency of the exciting load is regulated by changing the rotational speed of the shaft of the induction motor 2 through the frequency converter 3.

На балку круглого сечения 4 и опоры 5, имитирующие систему валопровода судна, помимо продольной силы F, действует переменный изгибающий момент, так как точка приложения силы F смещена относительно оси балки круглого сечения 4.In addition to the longitudinal force F, an alternating bending moment acts on the beam of circular cross section 4 and the support 5, which imitate the ship’s shaft system, since the point of application of force F is offset relative to the axis of the circular beam 4.

Положительный эффект предлагаемого устройства - предложенное устройство, благодаря простоте своей конструкции, существенно облегчает получение экспериментальных данных для совершенствования расчетных схем систем валопровода судов.A positive effect of the proposed device - the proposed device, due to the simplicity of its design, greatly facilitates the obtaining of experimental data for improving the design schemes of ship shaft systems.

Claims

A device for studying lateral vibrations of ship shaft ducts, comprising a frame, supports on which a round beam, a disk, an induction motor, a pressure device, characterized in that the disk is rigidly fixed to the end of the circular beam and creates a variable longitudinal force eccentrically applied to beam of circular cross-section, made profiled, and all the supports are made of point bearings.