автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.05, диссертация на тему:Определение рабочих нагрузок и износа в дейдвудных подшипниках ледоколов

•6 Ой-

9 Мр 1996

Государственная морская академия

йме,.к .?г"ирала С.".Макарова "

УДК 629.12.037.6 _ На правах рукописи

Нцрамович-Виктор Григорьевич

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАБОЧИХ"НАЕР930К И ИЗНОСА

А дейдЩных подшипниках ИЕДШШ10В -

Специальность: 05.08.05 - Судовые энергетические установки. I - их элементы (главние?§р#ст)*огатель~нне)"

-Авто^еф |р.а т- — диссертации на соискание-ученой степени^

- кандидата—хехничбских__наук _

- - С.-Пет~ербург - 1 " 1396.п.

Работа выполнена в Государственной морской академии имени адмирала С.О.Макарова. —

Н' ,|чные руководители: -доктор-технических наук, _профессор_

Кельзон А.С.

кандидат_техниаеских наук, доцент_Клочков Б.Ф.-

Официальные оппоненты:- ^ ___—1

доктор технических - нацк.. профессор Давыдов Г.(К_ ка^и^ат Технических наук, доцент Леках М".Я.

.. -организация: Акционерное обцетггво "Мурятгоше — — морское'пароходе тво". _

Защтз- состоится _ 1596 года-на заседании Диссертационного Совета_Д 101-02^01 по.щшсувдению уненых степеней

'док-риа_техничеежих~на_ц к_при Государственной морской^акЩ^^-деь|||^МгадмтС^4^акарова^ю адресу: Ш026, С.-Петербу^£ -КосНЁпиния, 15-а,' --_ .

С диссертацией ио внезнакоиитьс,я в-библиотеке Государс^-венЗйГВорской академии,им.-адмгЕ.О.Назарова. ^^

Отзывы на автореферат в двдхткземплярах-г .заверенные пё-_~. "чагьш, просим присылать на имя ученощС-Секрехаря -~Диссер-_ тационнохо Совета по"указанному адресу, ~ - _

~йвто~реферат разослан "_____________:___ 1996~г

Ученый секретарь Диссертационного Совета 1 —

доктор технических наукТдрофессор - Н.Е.йадобин.

»

_ - йШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДИССЕРТАЦИИ _

Актуальность -теми. У современник мощных ледоколов, _ особенно атоаных, иаеет места сыстрш: износ нзиора дейдиудних подвишшки: и ' высокий уровень вибрации корпусных конструкции кормовой -ечности. Считается, что причинами этого являются больпие i;-.-..-л чины _раЬочпх нагрузок, возникапвих в дейд&удни:<

---подиившщзхп$дс-лэвлекп5~ 5kv?raktkrне-;т ье-— 'ресянк-—е^лог—и

_ взаимодействием гребных-г винтов ~со_ льдом_,-ф „такге уменьшение

— собственной" частота- 1Вгп6нпхз'олёбгнжУ грибных ва^ов и при^ли-~ j5_CHH_e-ee 'и критической частоте Еракения, вызванное чвелк-четгием

причине. ':•.' cq::ü?hc:j.:'.-; грогу оподатливости - i

да, "r,,.C7;.'¡feepaM приходит:;: урелкчндг'Т- а с о то ян:: о мг-;-т

- опорами. ь'взличёВйс._ме5опорногд_расстоя1тла приводит к чменьце-вии собственных частет-изгИбннх-колебаний ,_которие описываются--"

3 __уравнением ~ —

LfriV _

_где л - 1. 2, 3, ... ^_целое,- ■

_ £1 -- ííedjgocTb валопрсЕй-Д-а На изгиб.; __ — =

_ /г? - и; jjj^gajionpoBOfla" __ —■ — __ :

¿ - р-■ _^§дние меадц- опорами -валопровода. j

^-Указанные г,р;шШГ. -Прт:водзгт "йТ нв^ходиаости _реиски ' задачи уменьшений ]Эёочих "нагрузок.в дейдвудных подшипниках ледоко- .

_-лов, особ9н:-ю--атомных,- имеющих- гр'ебнне- валы и "гребные винты J

_- i

_ большой. мас«гг~. Однако, - вопроси-величин? райодих нлгртзсл г "

_ де"йдвзд_ных "подшипниках д-о сшгттвр оставался" откр_ытым._ Зтйнэбъ-

- - _ ясняеттсяТтенТ^что-все существующие в^ настоящее- врлмя —

— . - ' ' — - -

-— изгибнпх .коле-баний Еал-опрово'дов; основываются на_р&шении ураз-- . -"""- "нений изг^бных- колебаний стержня и -предназначены, г.реадз-зсе-_ го; дзя'спиявлениа с-обственних частот изгибних коле6зЛ;:ГГ.Е'о лопрозсдэ-; -¡гслериментздьно -рабочие нагрузки деидЕсдн:..- г-":: ;

- акшкк.?;: -:гг определялись". _ • " - - - -

. • . - - оптации ьвполне«- каче;тезянкй анал... ............ :

мосткостн :;зрШ;вого дейдвудниго подкипниха на дина::;::;': ::::: . вого вадспрородз атомного ледоколаГщпа "Арктика".

: :. ¡-гсяцее вромя'длд насора дейдвуд:::,;:: :. _ .... . аианйк апробирквакы- цельнорезиновые рэ^ксцн.•

дк'Хнцнр oí. j'íi'Hí-B планг.и. Эти планки обладают 5 с л ь ■:.:: - -..;■ г-(.чтьв •; чзнгиав с другими типами планок, чтг •••• - •- -

¿тА/Ir - _ ~ --Т L ^ 7ГУ7* — > ~ - ' "

- ~ с ~

статические и динамические реакции в дейдвудных подшипииках, и- увеличивает ресурс этик подшипников. _ .

Анализ рабочихлагрузок в дейдвуднон подшипнике показывает, что вызываемые ими кромочные знтактные давления на антифрикционный материал планок превуЕбг —предельно допусти-_ _ мне. Вследствие, этого возникает принципиальная необходимость -

—---е-дяз-йзг о т о гглёкии1 ■ "г. ла- -—

тгок. Для проведешнгтгаиека необходимо знание истинноГГвеличины _ -контактных давлений, которые могут пить определены экспе^ш-мен- _

___ талмо или расчетов, виполнаннта. тго адекватной-модели.—3 икс-

сёртгцпи, язясгсщл конструкция измерительны} пладаж-. се

ровсчиа.е характеристик:;. ксаплс::т для _-

измерений и методика их проведения. ЗнпслЙгн анализ измеренных _рабЬчих_нагрузок~в кормовой дейдвцдно1шодыи~пннке бортовой лн-— - нйТГ вала-атомного ¿едокола "Россия"Изменения выполнены впер_^ вие_-&- ■ отечественной-практике. —Проанализирована взаимеевязь~

^ между щйочими -нагрузками в~этов~ подшипнике и вибрацией корнд^

вой -оконечности ледокола. "__~ _ " . ^ ' -

_-" - диссертацшгпредлаяен метод рас^гета рабочих нагрузок в лейдвуднои^подшйпнике ледокола как при эышании на_ чнстой_

- воде, так~и-при работе ¿о. льдах. .__

~ - - ~В~ диссертации выполнен анализ 1§§даствующих~мето£(Ш__ .- —_ ййагноьтирования технического' состояния ;=двйд-в&дйнх поднйщш-^-

кое„ .Показано, что существующие методики-Шгтюзволяшт надевно." с - диагностировать" дейдвудные подшипники ледЬшишв-. - ' . - -

_ -_ "На основами предложенных клтодов "'йзнедшшя и _расчета_ -

_ -рабдчТПР". наг-рузок показана вазможНасть _£ейениз_задачи диагнзе- ' -

— тирования т е хничгс кого- с си оятая" "неметаллических дейдвудных : " подшипников, по величине— рас считанных или измеренных_рабочих .

нагрузок. - - ~ _ — . т"—

-: " . " ■ Цель и основные~закачи. раСч-тц/! - - - - ~ -Целями рабо.ты яелякгслг - --

• _ г—1. Экспериментальное гол^ш;; • раоочих нагрузок-в кормовом дейдвудном подвиг.«:«:-. Л1£л;-:-ла1 типа "Арктика".

2. разработка модели к метода расчета рабочих нагрузок — в дейдвудных подшипниках ледслм.::.;!_.

- 3_. Разработка метод:!?:';: паники износа дейдвудных Л^Дг

випников ледоколов в процессе ;::: гкег.луатации.

Для достивеЯия посте:.:;■:::: : т с л е и были сформулированы

- з-

следуищиа. задачи:^ - _

- .г. 1. Проанализировать-существующие модели и метода рас-. ч«та судовых валопроводов и оценить их пригодность дла_расчета рабочих нагрузок ; дейдвудных подшипниках, для чего необходимо выполнить расчет —статических и динамических характеристик гребного вала ледо.чола_тила -ГАрктика".

-тат ь —

.рдаентальное"определение-рабочта нагрузок а кормотом.-дейдвуд- ' нон подшипнике ледокола-типа "йрлтика", и-разработать-конст-

ра.кциш_изи£рительной -яланки._ —- " ^ __—

3. Выполнись сравн+кчльшГп .анализ экспериментально определенных и рассчшшаных рабочих нагрузок в кориовом дейдвуд-наРм подшипнике ледЙОла типа "Арктика".

___4. Разработать^мвтод .расчета^-позволящий с достаточной то"чностьн определять рабочйе~нагрузки. в дейдвудных .подшипниках _лед-таолов~. ~~ ~ — -- — -7 __ _ _ -- - • 5т Разработать- методику ощшюуганоса-^ейдвддных^од--видников_ледоколов /при йх з'ксплдатации. ——

— Методы с сбивания. В_расготе_использованы апробированный метод анади§^ПГсш1ГО-ОПределевия-статических реакций и метод определения щ§5етвенных частот^згиТных колебаний вало-

_провода,' основаннны^ваимделиТГзгибрх-талейаний"стержня.~ ' При расче.гё^динанических ."".характеристик валопровода "приняло, чхо матётахиыеская крдвль- "валолровода, со'верианцего с^обо"даце_л<адебаниЯ7^олисывается_ уравнением"' - __

--£¿£4Шо'г'-^.;

- "-.-_ - -ЗХ* - - -где- _"£'_г-мсдцяь упругости-материала валопровода,_—

. £ - моментуинврции поперечного с-ечения-валолровода, • " /У) _-'"ма&са-единица _длины" вала, " - - _ ' - <?-~- попере-чное-перемещение валопровода, - X - продольная координата, ~

- " - время." _ ■ _ - " -

Для экспериментального определения рабочих нагрузок в дейдвудном подшипнике автором была разраблтана методика, основанная на способе ^ензометрирования, для чего была -разработана конструкция измерительной планки и изготовлен" комплект измерительных планок для установки в набор дейдвудного подшипника. Подобран комплект измерительной аппаратуры. Разработанная ме-

годика и выбранный- комплект аппаратуры_обеспечиля выполнение измерений рабочихтнагрузок "в__. корновои дейдвудном подиипнике .. бортового . гг.-гпчгвора при плавании ледокола на чистой воде и. во льдах при различных частотах вращения гребного - ла.

При разработке метода расчета рабочих нагр тек в дейд-' вуднай подиипнике использованы известные в теоретической механики летзрегпг-о1гттзненвшп^—ее—кккет«ч«с-когчн=—

момента. - _ _ _— .- " ■.".-.- —

Научная-новизна.--Разработана методика измерений. —поз-_ &едившаа_впервг!е в-отецрствецной практйке-ткщщить экслеримен-тальнй-данные-о_ра6очих нагрузках-е дейдвуднок подвипнике-^гв-^ййкола." _ . _ - ^—

Предложен-метод расчета рабочих нагрузок с ^ейдвудноы — 1 ~п:о1шипнике. позволяющий ~рпределять_и_х для лыбщ. усзтоЕий.-зкс-~ плуатации. — . -.- _ 1 " ~ " т " -

___-■•• Предлоееяа чгвтбдика оценки износа-неке"таллкч"ёских' дей^

двздных П0дюиш!ш0в'-Л10 вешчине- рзбочйх_нагрузгё в -них. _ -

Практическая ценность. "Показано, что уменьшение жест^!' 5Щ?™ отечес^в^ннык-_цельнор]езиновых радиационнлгодш^цирован-

1ршх -планол-лозволягг-диеньшть рабочие нагрузки е Щьйдщдных_

^Подшипниках~и,- теВ~самыы. существенно продлить их рЦЦс.

---~_Разр'або"1ана=_нетдика и_подобран комплект |шардл:ур_ы_,

- ^ТТозволякщие измерять рабочие "нагрузки в дейдЕудный^одиипни-•-дкахс - ■ ;"- - _ --Ь-" ...г - -

__Пре-длоненгГ кетод, ~~позволяющий рассчитывает". рабочие _

___ наерцзки. -в ' дейдвздноц-подиипникв-, __ . - _ • - ~ "

- Предлеаена метсдаЖз оценка чзноса-.-^йлвйкна^прдтпт--"'„• - кос ледбколсь, основанная на расчете к ли_ избегши: -величин рз- .

— ...-Во'Чих нагрузок "в них.--" ~__. —

"I - -■: • "Реализация работыГРезультаты работы -Ц'.сиольаованы;: - V" I - - - - в- Мурманском - кодско:.: парох-сдстве,- где -для "набора" -

' дейДЕудных-Подийпников ледоколов примеилатся цельнорезиновые _ ■ радиационнокодифицироранные планга. что позвелидо~"увеличить ресурс подшипников с_?5"00 до 15000 часов;

- в учебной процессе на Спецфакультете ;ос ¡дарственной морской академии- им.адй^С.0.Макарова. - _

Апробация работы. Материалы диссертации обсуждены и

одобрены на научно-технических конференциях профессорско-пре- — подавательского состава ГМй имт адм.С.0.Макарова в 1991 -- 1994 годах. -

Публикации, тшвные материалы диссертации отракены в четырех печатных работах_и лдном отчете _о- научно-исследова-

~~ Структуре и обгек тиссестги^'г. Дисссртгцйй -состоит к: . _^введе_ни£Ц_- четырех трех прнложс^й. "

объем- работы_134 страницы, «^ои ~числе_2-1 страниц мапинопис- _ ного текста, -25 I таблицы и 34 страницы прилогениГг;

Список литературы Бклййет 66 наименований.

___' _ ___ - ". КРАТКОЕ СОДЕРВШЕ — ' __ Г - . "

- —глане на~~ основе-анализа "эксплуатации'мврекях__

транспортних судов и ледоколов--показана зависимость" уровня Еибрации-их корко£Т!х ®«щ£:-1ностей ат зШшйики гребных валов-. • Произведен анализ Е.'Л!15^ргдйнам11ки_гребных""талов _и винтлв на ресурс дейдвуднш; подщтиков. Проанализщсвана _существующие _ модели. _гребных_валов ч£-нх-недостатки." Зыпэлнен'-анализ^уще.сз" :вуищих методов диагностирования технического со-стояния дейд-вудных подшипников и-^снедостагеов.~_ -- " -

~~ - Приведены- даннййг3б_аксплуатации дейдвуднызГподшийникор ---

атомных ледоКолов,_ набивавшихся " планками"-различного"- _гипа. Обоенов-аны -задачи:-необходимости разработки нет ода расчета "ра- ^ бочих-нагрчззк.Е;" л-гйдвудион" под пикнике. -зкспериментальнопг'оп- _ " . - ределения рабочих— нагрузок в дейдвудных псдй;1пниках_и разра- - " ботки методики .оценки'и>Г износа.- " " _ _ _ ' "".

В'осносс Б';ех кет о дав-, используемых для расчета собст- . _венных "частот нг_г>!£нвх колебаний-валопро'водовлекит решение -уравнения"иэтибш;:: колебаний стержня. Несмотря на значительные" успехи в облает;; математического моделирования, можно констатировать.-что существующие методы не-" гарантируют точности определения критическс-Гчастоты валопровода и реакций в опорах. Остаются открытыми вопросы влияния длины и поверхности контак- -- та гребного вала с дейдвудным подшипником на динамические характеристики этой истемн.

- ь -

Большие -величины реакций является также одной из ш> поеных причин интенсивного взноса.дейдвудннх_подрпни11(ш» . ...

Поскольку динамические реакции в дейдвудных-подшипниках являются одкг из причин вибрации кормовой о;;оночностг. то возложиим спсссг л. уменьшения вибрации является уменьшение

жесткости дейдвуд.лх подшипников.

___

пажам ледеколов; является определение "технического.-состояния

дейдвудных-подшипников,-1йёвщиеся_в настоящее время на_ледоко- ~ л-ах прасадкомеры не„га^антирувт-надеЕЯоети" определения изявсз-дёйдвчднцх подшипников. Пд£5лагзбшйес£_до сих_пор методы дисг-_ костировация не пригодны для дейдвудных подсипников лепскслсг. та;; как эти метод^-основаны на измерении статических реакций, которые не являигся-штрвделяЕщими для_них. — ._

- -- Во в т-орой главе выполнен анализ^о^ожностей "цлузд^ния1:. динамических харакйристиХ бортового-водопровода атомного^_ле=" докола~ типа "йрктака"-, Рассматривается" возможный варнзн1_их

- улучшения, а имения, уменьшение яес.ткссти д!йдвудного подийп-ника._ — - _ _г=—~ _ ' ' —

Расчет динаЩретгких характеристий-ёалопровода_выполнен пТ физической кодрйит- неразрезного --сгтераня с распределенной массой^- имевшего соЩЩиточенндЕг массу .-^-грейиой'винт - на~од--"^.ом "конце и царнирга&"опору"на другом. Упругая опора размещена

- вблизи гребного "винта". Такая, модель: я в л я ¡и с я - и п и ч н бй "для -- по- -добных расчетов. ПрШ-зтом считается, что единичный удар лопас--. -

_ти пгёбнпг-е_Еинга -о лед вызыметЗтйодкк.е" по"пер'ечвые_коле.ба-~ г- --нйя'.пзебш^в-вапа', -"описываемые уравнением _ — _ ■- -.-"*

• " . рТ + - -

Г - 1 - _ -

~~ общее -реаенив~к'о-торога имеет вид" - ' _ г - _ .

. (¡~' -

где _ ^ хс::ср -}о.рмы колебаний, - -

сорка колебаний, - собственная частота изг-ибныхТоде~баний валопровда-. . ^ и/Ь^ - ко5фо;1ц;;энты, подлежащие определении.

форма колеоаний е- -общей виде описывается функциям; А.Н.Крылова

_где /<,-=!ry/ei

Для выбранной расчетной схемы с парниоом на левом конце вала ¡$(о)~ Т{о)-0 л Форма {">"•*баний принимает вид

Щ60=+ Ц).

Используя краевые услспия н.т г; г коце сзл* С при X - ¿- йен г.олъ '« псличим — — —

- ' ~ЕГ-г/ 2

где - разность. псукрТГ-г-г ^вг.тоЪнггт.у^; ^сн^тов нпесиии ~ _хревнсго~ винта__ - ■ - " —Т"

" <*= «¿е .

(А - масса гребного винте. и присоединенных частей воды, _ гесткость-опоры гдкбва~ла~. _'. ~ ^^ -

-Решениё~зтой системы дает уравнение движения рассматриваемого ~ .сеяенйа_ гребног-а .-вала —при его-изгибных колебаниях,- которое лмеет вид -- - —____ *__. ^

- и (rtu f - -¿Щ' :jp¿)r¿j\ í" -

4 Ч ¿^L ¿ ^ ' WjУ«*/J

_ и, -.пользуясь соотношение!! (¿-Т^Слозволяет рассчитать дина--

йич«скуЁ реакции в споре rjrcü:iortr " - - ~ _

Приводится .алгоритм решения .дифференциальяого .-цравне- --^ния изгибных колебаний гре^-юг_о_-сала_ ira- ЭВМ и результата ""р~ас----.чета -динамических"характерцетй: гребнвго вале. Которые пред. на ^«^^ííj i_¿. í-идг' ззскскаостей первой критичесиои • частой вращения .валопр овода -и-динамической реакции от. жест- ~~ — кости яёйлвудного пвдиипннке. Ьасче'т выполнен при.услоЕИи, та* крдтясий момент на-rpeí::c:: Ч ктекмалбн. "Это соответствует рабоце ледокола i тягел?к пополнен" янэлкз сегчль??т?2 '■динамического расчет?, г.; тс риг. г.-'Нез^вает. что-для каксималыю _ возкоенсгс улучшения дккаипческнх' характеристик гребного' вала необходимо уменьшить уесткогть д2йзв_удного подшипника примерно до 170 150 ИН/и. Iba стзм кормовой оконечности .лд--докола- должна уменьшиться d сеязи с уменьшением вызывающих ее динамических реакций в дейдвугнок подшипнике. Критическая частота вращения гребного г г-д.- г.р:: кссткости дейдвудного подеип-

Ряс. I. Зависимость критической частоты вращения__ -

— гребного вала Лкр и .динамических реакций ~

_ от жесткости деНднудного подшипника.

ника 170 - 150 МН/м останется несколько бы tie критической частоты его вращения на по-лнои ходу. Дальнейшее уменьпение кест-

_ кости дейдвудного подЕкпннкг иснсдолус?;:мз, таг. как оно приведет критиче ую частоту вращения валопровода в диапазон рабочих частот г- —вращения.

Для 1,яенькещ{я_ясс r.vt ти шжегсг • др:-:::г.!2Иог • п• r.t:u::

----ник-а-—дв—ухаззннЕ^—_ '

1—- ной энергии при радиационной модификации штатшк^—

__—_ — В .третье-ft пдэпе игле-кна -кете::'.::!' jjjmopjhh?__яойСЧкх-

- нагрузок. в дейдвуднйь- подшипнике.. ледс::о,1д "¡'ссскя". _ -

Длл :;щл£нения был Е;:гр:.:: способ тен^онетри - {

рования, что Стребовало сконструировать измерительные планки. ! ■ _~.в которыхлшд^антифрикционный покрытием_устанавливался чувст-— i вйтельний _зз1е«ент 'в гаде- с т изЗ-мекбрглй: с паклзенны" нг не-."

- _го т-ензорезистором."__~ .

- — Изготовленные-измерителгные^планки тарировались на иг-" —^питательном гидропрессе. Для установки в дейдвуднни^-пидсипник

били отобраны уланки с линейной-зависнмсстьк нагрузкам деформация и г и с тер е 3gs р м_ ~т ар иа о в ачн&Я" хав_актёрн ст ики не бо.тее к'/.. . КоличезрШГ-.измерительных "планок. было выЛрано в соот-

ветствии с техяйдескими возтаогноСшиГюие^тельной аппарату-_ _ры,' а именно иёйь^изнеритёльныг: планок"—были ^монтированы _в набор нижней.^Тголувтулки корвдвогоГдейдвудного подшипника, по -три на-носово4'дЕ_ш)рмовой кромках. Пйанки располагались—в ■ -

- 4, 1й_и-i6 профильннх рядах._Прй"~зтом~уго1Гмеаду-планками, в- 4 -

-. - и.1&-радах равен углу ахката.:гр1г5ного-вала. ~ __ . -

7~ _ "Йзиер.енйя. _яроизводйяись при плавании ле^скс-:^ :гт--т/с - ..'

- - - ч» Г- л - — Г, ■ t'^fiiff.T-,"' рг " - 1J»I ГУ г- -I-. ^ ?; ,- г- - Г - ^ - - ' ^ . " _ • 'wli и • »♦ ^ »4 О 1 О 4 « L' J. « . li 1 . О i. р W w . » . J L Jw- _,__J » .. . " - -----

170 ,-об/мин-прц. глубине под-килел судна-болеё 60 метров и: "шти,- — -_левом ".состоянии"- йоря\_ При работе ледокола во-льдах:.измерения . .проводились при частотах вращения гребного вала. 100, !2й-и . 1*1 С- об/ кик:при -голЁийе льда-около 0,7_ метра^. При этом кзъдвдь I" ■ лось--уменьшение частота -сращения гребного вала до-aJ.-11ч и 138 о о /ипн соответственно. Цак-еимальная скорость овиздкпз ледокола составила 10 узлов по-'лагу, а-мощность ГЭД - ¿2000 кВт.

Ре:-ил:; Та ты измерений в виде зависимостей рэб--••:*:. v.zr j руз-ок нз планках от частота врацения гребного вала и cr.Et нагрузок не кромках подшипника представлен:; на рисунках и :•.

Игмсреиная величина рабочей нагрузки "на одно:: плчп-::

■рисг 2. а) Измеренная нагрузка, на плзнкзх прм раооте на чистой воде.

б) Эпюра нагрузок на-кро«ках подшипника.

кормовой кромки коркового дейдЕудного подшипника при работе на чистой воде составила около : ¡¿1 кН, а при работе во льдах -около 65 кН, что в пересчете на контактное давление дает 2,1 и 6,5 НПа соответственно. При этом реакции ко эцевого ряда планок на корковой кроаке лодиипкика составил:: зколо 210 и 805 кН ^ответственно-. Резина, из которой изготовлено антифрикционное -пвкрьтие^пяанки-;—ймеет—йакеимально-^еяускаеыав-Ееличину-квй^

тактного давления-0,25-НЛПа-г—Таким образом, действупщие величин "

коктакиц!Х_давленийг"превктзгящие предельно "допускаемые ка _п.й- — рядок-it более, являются гла^но;1_прйчино11"быстрш^о_износз -яла- -но;: кабс^алейдвуднцу. подеипнкг.ое ледоколов типа "(!рт;;:Гг. .

"сравнительной анализ величин nafinm»y пагрусек дейдвуднои. подшипнике, полученных расчетным Й? зкспериаенталь-_

- нам методами. Покапано, что расчет нагузли, "вшодненный с "ис-_

— пользованием матеватической-модёли изТибннх"колебаний грёоного--

;вала, не обееяе<Гивает приемлемой точности. ~ _ - -

; ~ - - В четвертой гдаЕб-нредставдена расчётная схема-и

той," позволяющий рассчитывать рабочие- нагрузки' в дейдвудном— подшипнике ледоЖла при лвбцх условиях эксплуатации. . :

.__ Рдссматриы состояние системы гребнор5шГ_^ дейдвудный__

подшдпник^как равновесное при заданных величЦйй крутяцеги мск-_; -.-" м_ента и"частсты &рацения_гребного'вала. Еуде|ггГчц.тать_^ гтгебтЖ винт твердым .телом. Тогда работа гневней наптдзки,.приложенной к преснаму" вин ту, расположенному "_на консялй гребного, "вала, -" __ затрачивается на" измене н и е~в н у т р е н ней_энерги^тгистема гр_ебной7~ _- _вал ■ дёвдвудный подшипник^ В н е е н е йгцаг р уз ко й_аейс1вуще_й "НёР. .— рассматриваемаяксилему, _являе.тся-115т'йба1дий'-м0мевт, предстзв-

рпргп^дл «-("гвг)по^ т г ^*"' г ° ° г< *"* ^ 17т"ч*у .г''^рр

момента -на гребном винте ^дополнительное^ изги&авщего комен-•- --та, возникающего при взаимодействии тлопаст-ей -гребного_ винтатс о -■: - л""ьдом." Работа этой-нагрузки затрачивается на-деформации изгиба " - гребкогс вала_и деоормац;::; сгГати-г. ¿г: сг.грц,- Исходя из"этого, имеам г — ---- - ! ' _ - —

где /\ - работа изгибающего кокектг..

- Них- _энергия деформации кзгчиэа.

С/сж- энергия деформация сжатия планок подкипника.

Описав все члены", ьховяеис у Бкр;-хонке С I ). получим

_уравнени"5, позволяющее определить величину деформации сжатия планок подшипника- и, следовательно ."нагрузку, вызвавшую эту

деформации при данной частоте враценпя греонего вала.

Р смотрим расчетную схему, представленную из рис.-' Приме!.! тгажение равновесия неподвижного гребного вала за П' ^ лохенис '-Го стзшчаского равновесия 1 пслокечи» 0 н* рисикк«'

величина которой зависит от крутяаего аомён-та-явигателя и частоту вракеиия гребного ви аолблщ1тсльногс" изгибессегс мс-. -¡'¿зкта-от взатеаденстгнп-гнутз-сс ль д.:?: ищи е- н&гиТ-гребного_ ~ вгл:- :: зефоркаип^клонок . Б г^-уяьтатз

с'кстекз переместится в новее полонение рап::'.-^» весил прошение 1 на рис.4-).

_ -Работа- изгибающего. момента определяется -следувщим..._а&ааг| зон — - л£ - т- _

_ -'- __~_Я г - - ^ - с 2 }

Тде Ж^-~номент , -придозеннТп1ьк правому кпнцу-преМого ва'ла, ~_

__<9 -Д]голГповорота квайиеге правого "Сеченим1 гребном валаГ

Потенциальная -энергия- деформации изгиба опр-еделяст ся

тЦг: -«,__.__ ( з )

где_ к-есть на изгкб аГчения гребного вала,

У -^Прогиб гребном- -вала- в сечении с координатой . X . . - Иот-едраа^ьная- зиерглз деформации сжатия планок педяипшг ^ 113считая~их- хаатко сть_ постоянной величиной г определяется из ■выражения - - ~ - > - -2

Шж = 4 С 4 г

А " 2 - - - '

Е-нося.-значения ракеты" и энергий, определенные Ейраяеття-ни -' •? - - 4")- ?"^рзрченир 11), подучив - .

- " Миув -^ ¿с/, - - V,

йоге;;1.; позволяет определитъ_в.еличину дефорнзини ¡.ольцегего ряда ЯЛ2ИСК набора дейдвуаного педыипника.. По ьелкчкис

пользуясь соотношением легко г

■реакцию кольцевого ра-да планок дейдвудного г.одакпкйг.. Д"нк:Л частоте вращения гребного вала.

Г;рн взаимодействии гребного винта со лъдон ц—

щения гребного вала уменьсаетад. Уме.чьиёние частота вргсениз_х увеличение изгибавшего момента вызваны появлвнием~на лопастях

гребного винта кокента-сопротивления (р-,":.5 ), 'величина которого зависит от глчоин;'. резан;;.- льда .г 1стяыи и угла резаниа. Тангенциальная составлявшая полент? с.'" Ттивления вызывает изгиб гребного вала. Ппсскии^ млилкт* с с яяэ т км * хк г -1" т: -Г*

-тгенпя""гретнхгпз БВЛГ^бШГцвает его торможение.-

В .соотвегстТГии—со схемой на рис.5, угол.резания льда- -нокна опредвлйтьГследуЕции образом .

где - угод-резания льда. _ • —

--2*2- скорость движения ледокола. _

скорость кронки лопастд хдейного"винта. ~

. Аоскольку1при взаимодействии гребного винта со льдом "меняется"..'частота...вращения -рр£бного вала, «-то-иешдатся и-Тюмент

колйчгслва двиаениа-систааа^гребной"-вал - гребной- винт =- --

-' - _ — . > - ^

-где й^м- извещение момента-количества двЦкдния системи. ^_

- менение частотк-Ераиеикз гробХаз^твала. * "

_ Уох--~тненг инерцшюистемц. д§[_ — " — _

- _Щщмвняя теорему об изменении иокен||^доличества_ дшие=— нй_я скстенО, получим величину тормозяЕего^шлгента,-—которий-^вы1" зи'вает_изменение частоты вращения гпебного вала -

- '_Мт = АКА\-i.~ - "

__ Тогда величина дополнительного изгибавшего «о&еша на-.

требноя7-валу- с-осщви! ___ - —, _ ,_ — ' ~ -

. - Мк .,-- /

ГГо излеаеинсй ^пол^с;^расчгт рлоочи:; "-нагрузок

на кормовой "кромке-дейдв.удного подЕипняка бортового валрпрово-. да ледокола типа -"Арктика"-. В. результата расчета получек1.;' величины рабочих нагрузок . кольцевого - ряяз планок на кормовой кромке дейдаудного-подвипнииг при частоте в ранения гребного ■вала об/мин на чистой воде, "которая ¿оставила 21'5т05 кй, и при -частоте вращения 138 со/мин при рабо'те ледокола во льдах которая составила 807..61 кН. ■Зксперимглтгльно определенные ве--~ личины рабочих_нагрузок на зт;; к:с рягл: гаанок_составили: на чистой/воде около 210 кН, при работз во льдах около сШ5 кН-г -

Для определения износа антифрикционного материала дейд-вудннх подвипникое по величине '/.сг.тактнсго давления в них,

гребного винтя и изгпбаот.его момента.

с—_

имеются зависимости, полученные в 11НИН _Т6_ _ —

. ( б )

гдя - скорость изнашивания антиф; исгног" материала, - контакт е давление в подснпнике. t - время тгты подшипника, причем, величина контактного_лгрлг'н::я ре.сг?ктке?етск слеяп,:г:'м —г------—- -¿¿¿¿г - - "

гдг-^с/7- реакция опоры, —- ~~

—.длина подшипника, _ —- —~

- с/ - диаметр гребнсгегЧ^и.а. ■ —

Ввиду тоге, ч,§Е"'дейдвудные подшипники ледоколов нагружены неравноне^^_^,погданниа ЦНИИ-ТС -они воспринимант «снов-.. нцв-' наТ;рузкц"той-"частью...сет5ей- длины откормоврй кромки^ кото-Гра'а. .составляет "не боее двух диаиетр-зв ТрбТ5на'го_вала. Эт-в .-я аз- " воляет^ввеити тГнятие эффективная длина^10дпипнйка-(г^эр - Замвний_в_форадле ( ?~Т статическцю-реактя] рабочей^нагрщшпзй •а длину, подвипника его ^эффективной длиной, получим формулу для расчета-действуйтее^дшшны контаксшгр^авления_в дейдвуднпи подшипнике ледокелт _ ££ _ _ — -

1 -- С 8 --_ . Тогда матекатйэд£кой_м_одельЕ изяоеа дейдвуднопа,подечт-

ника ледокола будет-пяться выражение.

' " " -- - /ру* " - _ ( з-)

- Величину-рабоч§ТГна1ЭДЗки в_формуле.( 9 ) моено "рассча--__тнв_ать .с "иаяйльзованиен. Э&М ~ по— шшзнении-ча£1Д1Ы "вращения "" гребнпго. вал"!," причек.последнЕВ. могно вводить ¿"ЭВМ из нсиствык-ЙЦК--'Ч1о."дс''-. яре;-:;, .того, в ёличинд_раб о чей- нагрузки _мо»н&."по лу-_

-' ^?атБ"измерением. Гг9- предлоаенной .методике. ""- -__Г

■_Такйн образом,'предложенные методы измерения и рас-чета рабочих нагрузок в двйдвудных"подшипниках ледоколов позво-лякт-._ приступит!? г. псутг-ор.нкв скстекы-йиагностическсго-обеспсчеиип" этих подпигнгпков. ■ ' - - '

-В приложениях к диссертации представлены: Л) ксгнгл -Акта ревизии коркосс^ь' дейдвудного подлинника_атомного ледокола "Арктика" (правый борт), набранного."резиновыми радиационной • модифицированными планками после наработки 7500 часов. В вивс "дах Акта указавас-тсз. что набор подшипника показал больвуи ос-

.....

- , . . _ 18 .

ботоспособность ло сравнении с резино-эбонитовими планками отечественного и импортного производства. Ресурс работы подшипников с. цельнорезиновым набором моаёт устанавливаться до 15000 часов; 2) осциллограмма сигналов от измср: ельнкх планок и от датчика вибрации дейдвудной труби па чисто. -&оде; 3) осциллограммы сигналов от измерительных планок и оч7 датчика _виб--рацик -=—

___ — -~ ЗАКЩЗЧЕНЯЕ__—___

..г— 1Г основным результатам к-вывода« выполненного ип*прдп~ __вания отнзсятся": ' —

2:--- ■ __ЕГ~

1. Выполненный расчет динамических характеристик греб-~~-ТЯого вала" ледокола тина "Арктика"-,показал, что (рга-ЦЯеньшения 'рабочих-""Нагрузок в дёйдв'удном подшипник е~ц е л еГГО бр а з н о""-^ н ел ь '•вить "его жес-ткоску до 170 — 150 НН/м^- Простейшим способов

- :1умены1ения"тг&еткости планок-людиитгака-является уменьшение, до-

зы их"' о'блучениапр радиационнс^ь-шдафика^и. -'-'-'* -

- " Разработанная методика измерений обеспечила получе-

ние инфор_мацш1 и. величине рабочих нагрузок в-разлйных ревимах_

§Ег-двиаенкя ледокола-на чистой воде_и во льдах. ' _ _

.. Из мере»ные~вёдичины рабочих нагрузок зна'-р&яьно отли—

¿¿Щчавтся -от тПштн,-яалуЧ"енних при~расчете по мсцнОщ_изри6нюг колебаний гребного вала, что" свидетельствует о -з^озможности . гг-~ применение зтой щ?дели для расчета- дейдвдднцх-доааипников. ле_- -

—" доколов.- — "" — _ ___ —

_ - З Г7йр®Д.лЬаеннкй метод- расчёта "рабочих нагрузок . позво-"" лает е.- достаточной- точность'Ш_рас£чит-зтт? •их"д'ля-Тшбых_условий^ эксплуатации. ; -— ----- _ -• .

—'" 4. Методика-* изаёрв'ния рабочих нагруздк етг-дейдвуднон-

'■ ~"чГодиипнике ледокола и -предлоаенний ыетод~их" расчета~ЬоЁет слу-~ жить -б'азой-'для разработки системы диагнос.тлческога обеспечения ' "дейдвуднкх"подшипникое.ледоколов. - " - . _

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В " СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ с—

Г. " Келъзон Й-.С., Январев Н.В., Мцраьшвич Й.Г. Анализ динамики - валопровода, работающего в жестких и упругих подшипниках. Проблемы маииностро.ения и надежности мавмн. К 1, 1994,

с.25 - 30. - _

2. Кельзон ft.С., Иурамович В. 1 . влияние жесткости дейдвудного подшипника -на дицаш:у гребного ьала и вибрацию корне: о;': окон - ;ости ледокола. Доклады РАН. 1993, том 332. <:

с. - 449.

3. Кель. .-Л йурзмович В .Г.Унваэев Н.Б. Оптиши j::;::,1 ------увлодкд-судовнк—55л-зпроэ-адо5>- nr.-;. - -

- с. 15 - 16. - - _ ^ —_ —

4.- Ку рак о в и*} В .-Г-.Т^Янвсрев. Н ГВ. Влияш« радиальных динаккче»: —_ -них ос51ший._на р--"""—■-л-Г'ле'-'СЧиГ'

ноет:: Йгйдвудных узлов ледоколов типа "Арктика". 0г; = т НИР^_ Гог-."у№11£трационнцй.номер 01згё0045294,_1390.