автореферат диссертации по кораблестроению, 05.08.02, диссертация на тему:Влияние главных механизмов и специальных устройств на вибрацию многочерпаковых земноснарядов

»6 О»

. ^ -з \03-J

Нижегородский государственный технический университет

На правах рукописи Щ 627.748:621.879.4:534.647

Елчанинов Евгений Васильевич

ВЛИЯНИЕ ГЛАВНЫХ МЕХАНИЗМОВ И СПЕЦИАЛЬНЫХ НСТРОИСТВ НА ВИБРАЦИИ МНОГОЧЕРПАКОВНХ ЗЕМСНАРЯДОВ

Специальность 05.08.02 - строительная механика корабля

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Н.Новгород 1995

Работа выполнена в Волнской государственной академии водного транспорта (г. Нижний Новгород).

Научный руководитель - кандидат технических наук, профессор Звягин А.Д.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук,

профессор НГУ (Н.Новгород) Смирнов Л.В.,

кандидат технических наук,

доцент НГТУ (Н.Новгород) Уткин A.B.

Ведущее предприятие: НПО "Судоремонт" (Н.Новгород) Защита диссертации состоится " 2.8" июня 1995 г. в fb часов на заседании специализированного совета

Д 063.85.01 в Нижегородском государственном техническом университете по адресу: 603600, г. Нижний Новгород, ГСП-41, ул. Минина, 24, ауд. \ZS8_.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке университета.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять на имя ученого секретаря специализированного совета.

Автореферат разослан " " мая_ 1995 г.

Ученый секретарь

специализированного совета ¿'у

-----ъУуу-

докт. техн. наук, профессор ^

А.Н.Попов

ОБШАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темн. Для поддержания в • заданных пределах, изменяющихся в течение навигации, глуби-1 ны, ширины, направления судовых ходов, подходных каналов и ,,,акватодий портов, требуется постоянное выполнение значительных объемов дноуглубительных работ. Для этих целей существуют специальные суда ¡технического флота, к числу кото*

рых относятся и многочеопаковые земснаряды. Кроме дноуглубительных работ земснаряды широко используются пои строительстве новых портов, доков, котлованов под причалы и т.д. а также при добыче строительных материалов и полезных ископаемых.

Современные многочеопаковые земснаряды оснащены мощными энергетическими установками, и снабжены специальными механизмами и устройствами, обеспечивавшими технологический процесс разработки грунта с большой производительностью. При работе энергетических установок и специальных устройств возникают вынуждающие усилия, вызывающие вибрацию корпуса и ' ■ корпусных.конструкций. Натурными исследованиями установлено, 1»то уровни вибрации на многочеппаковых земснарядах су, ■ ^ественно превышают допускаемые. Вибрация причиняет неудобства экипажу, снижая производительность труда, является причиной серьезных профессиональных заболеваний. Кроме того, вибрация нередко приводит к появлению трещин в наружной обшивке, наборе и других конструкциях корпуса, является причиной отказов навигационной аппаратуры и оборудования .

Для элективной борьбы с высокой вибрацией необходимы данные о характере колебаний корпуса и корпусных констоук-

ций при воздействии вынуждающих усилий на всех основных режимах работы.механизмов и устройств, важнейшие из которых с точки зрения вибрации - главные двигатели и специальное (чер-паковое)устройство. Если вибрация, вызываемая главными двигателями, достаточно хорошо изучена, известны методы и зависй-

мости для определения вынуждающих усилий, то данные по вибро- .

■. ■ .1

активности черпакового устройства отсутствуют, что препятству-' ет разработке в необходимом объеме пюотивовибоаиионных мероприятий. Исследованию вибрации'многочерпаковых земснарядов, вызываемой работающими специальным (черпаковым) устройством и. главными двигателями и разработке на основе анализа.вынуждаю-щих усилий, развиваемых основными виброактивными источниками, мероприятий по снижению вибрации посвящена предлагаемая работа. Кроме того, в процессе экспериментальных исследований получены фактические усилия в тросовой подвеске черпаковой рамы, которые могут быть использованы в расчетах прочности. •

Цель диссертации. Исследовать вибрацию многочерпаковых земснарядов, вызванную главными механизмами и ■ специальными устройствами и разработать, на основе'анализа вы- : нуадающих усилий от виброактивных источников, способов вибро- , запиты корпуса и корпусных конструкций.

Для достижения поставленной цели требовалось: ¡'

- выполнить анализ"вынуждающих усияий, действующих на корпус и корпусные конструкции; I .'

- разработать опособы определения вынуждающих, усилий, вызванных неравномерным.движением черпаковой цепи', 1 и возникающих в процессе резания грунта черпаками;

- разработать устройство для измерения силы резания грунта;

- исследовать влияние вынуждающих.усилий на вибрацию корпуса;

- оценить уровни вибрации в помещениях при изменении.режимов работы основных источников вибрации; . ,

- исследовать влияние работающего черпакового устройства на параметры собственных колебаний корпуса;.

- разработать рекомендации по конструктивному решению систем виброгашения и виброизоляции корпуса и корпусных конструкций от вынуждавших усилий. ' : '

Научная новизна работы. Впервые "вы- ■ полнен анализ вынуждающих усилий, действующих на корпус и корпусные конструкции многочерпаковых земснарядов. Получены зависимости для определения усилий натяжения чеопаковой цепи, возникающих вследствие неравномерности движения цепи по верхнему • барабану и зависимости для определения силы резания грунта и усилий натяжения троса подвески рамы. Впервые для земснарядов выполнен анализ расчетных и измеренных в натурном эксперименте параметров собственных и вынужденных колебаний и установ- 1 лено влияние на них режимов работы основных виброактивных источников. ! . '

Практическое значение имеют, разработанные в диссертации: '

- зависимости для определения усилий натяжения цепи,,усилий натяжения троса подвески рамы и сил резания грунта;

, . I'

- конструкция гасителя Колебаний корпуса земснаряда;1

- устройство,' предназначенное для натурных измерений усилий натяжения троса подвески;

- результаты натурных исследований параметров собственных и вынужденных колебаний корпуса и корпусных конструкций.

Внедрение результатов и,с еле-' д о в а н и й. Конструктивные схемы виброизоляции и виЗрогл-шения нашли практическое применение при разработке противо- ! ■ вибрационных мероприятий для многочерпаковых земснарядов проекта РЗб. Внедрение гасителей колебаний корпуса привело к уменьшению уровней вибрации на б...8 дБ и позволило увеличить производительность.

Апробация работы. Результаты работы док- . ладывались и обсуждались на ХХУ... УХУ1Р научно-техничёских конференциях профессорско-преподавательского состава Горьков-ского института инженеров во'дного транспорта (1986... 1989гг), на восьмом межотраслевом семинаре "Виброахустические иссяедо- , вания" в Акустическом- институте им. акад. Н.Н.Андреева АН.СССР (Москва, 1987 г.'), на научно-практической конференции,'Посвященной 150-летию Волжского речного пароходства (Н.Новгород, 1994 г.).

Публикации. Содержание исследований отражено в 9 печатных работах. '

Объем работы. Диссертация с 17 таблицами, . 84 рисунками изложена на 181 .странице и состоит из введения, б глав, Заключения, списка литературы, I приложения. Список литературы содержит 89 наименовали. • "■..'

1 ' ' ' , I

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ , ■ ■ ■

В первой главе диссертации обоснована актуальность темы, приведены результаты экспериментальных исследований по определению уровней .вибрации многочерпаковых зем-. снарядов при различных режимах работы основных виброактивных источников. Результаты исследований показывают, что уровни

б '

вибрации на всех исследованных земснарядах превышают "Санитарные нормы вибрации на морских, речных и озерных судах".'

В диссертации рассмотрены вынуждающие усилия, возникающие при работе главных двигателей и черпакового устройства. В качестве главных двигателей на земснарядах используются, как правило, шестицилиндровые дизели, которые, как показывают исследования 3.В.'Давыдова, и других, практически.уравно^е- • иены по инерционным силам и моментам первого и втопого порядков, а основным источником возбуждения вибрации являются опрокидывающие моменты дизелей. Величины периодических сил и мо-г ментов, обусловленных работающими дизелями, без особых затг-руднений могут быть найдены по зависимостям, предложенным В.А.Ваншейдтом, В.П.Терских, В.Л.Вейцем, А.Е.Кочурой.

Специальное (чеопаковое) устройство, предназначенное для выполнения основной задачи земснаряда, является одним из основных источников вибрации многочерпаковых земснарядов. В отсутствии данных по виброактивности черпакового устройства и методов по определению вынуждающих усилий требовалось вы-, полнение теоретических и экспериментальных исследований. Для' количественной оценки вынуждавщйк усилий целесообразно разделить их на составляющие, зависящие от внешних нагрузок и от натяжения черпаковой цепи.

В главе определена цель'работы, указана научная новизна и практическое значение диссертации, приведена информация о внедрении и обсуждении результатов исследования.

Во вторбй главе приведен обзор литературы и экспериментальных исследований по определению вынуждающих усилий, действующих на корпус и корпусные конструкции( даны методы определения усилий в нижней и верхней ветвях чер-

паковой цепи и в тросе■ подвески рамы.

Одним из источников вынуждающих усилий является черпако-вое устройство, основная часть которого. - движущаяся черпако-вая цепь. Усилия натяжения, возникающие в цепи при работе \ черпакового устройства, воспринимаются корпусом в виде реакций подшипников верхнего барабана и опор рамопрдъемной башйи (рис. Та). Величина'усилий натяжения имеет переменный .характер и зависит от многих параметров - режима работы черпакового устройства (скорости движения цепи и глубины опускания раг' мы), механических характеристик и толщины снимаемого слоя , грунта и др. Усилия натяжения ,цег1и Т (L) можно разделить на три основные составляющие: •

Т ( L ) = С + А + Н (I)

где- С - статическая'составляющая, постоянная для к&х-дого режима работы и зависящая от интенсивности нагрузки цепи, геометрических характеристик1 линии провисания, угла наклона рамы;

А - активная составлявшая, зависящая от внешних,

* • ■ •

нагрузок,, приложенных к цепи со стороны • грунта (силы.резания грунта);

Н - составляющая, возникающая вследствие неравномерности движения цепи по верхнему барабану; < L - длина цепи.

Предложен метод и зависимости для определения силы резания грунта. Точное аналитическое решение проблемы связано со значительными трудностями. Сила резания зависит от многих параметров - механических характеристик грунта, толщины снимаемого слоя, режимов работы черпакового устройства, состояния рабочих органов (черпаков).

!

б)

Рис. Т. Схема вынуждающих усилий черпакового устройства

Исследования процессов резания грунта базируются на экспериментальных исследованиях, вскрывающих физическую сущность процесса и устанавливающих количественные показатели в эмпирических зависимостях. ' 1

В.П.Горячкин впервые проанализировал процесс резания и' получил соответствующие зависимости с учетом трения и сопротивления резанию'. Дальнейшее развитие проблема получила в работах Н.Г.Домбровского, который экспериментально установил, что полное сопротивление резанию складывается из нормальной, и касательной составляющих. Н.Г.Домбровским даны зависимое,ти, позволяющие определить, исходя из емкости черпака, его геометрические параметры, а также расчетную толщину срезаемого слоя грунта.

А.Н.Зеленин и Ю.В.Ветров установили, что сила сопротив- . ления зависит не только от грунтовых условий, но и от площади поперечного сечения срезаемого слоя. Кроме того, Ю.А.Вет- .. ров показал, что на процесс1 резания влияют пространственность взаимодействия рабочего органа, с грунтом, его износ.,. затупл,е-ние, а также угол резаштя.

Исследования, проведенные Ю.Сургучевым,' показали, что удельное сопротивление грунта резанию возрастает с увеличением скорости резания.

' Как показывает анализ литературы, важное место в изучении сил резания грунта занимают экспериментальные исследования, выполненные на наземных грунторазрабатываюяих машинах.

Автором выполнены натурные эксперименты по определению сил резания и усилий в тросе подвески черпаковой рамы на земснаряде проекта' РЗб, для чего было спроектировано и изготовлено специальное измерительное устройство (рис. 1в), состоя-

щее из измерительного элемента I, двух тяг 2 и 3, двух гаек ^. с шайбами 5 для фиксации измерительного элемента и распорного вала 6. Измерительное устройство'включается в систему подвес-1 ки рамы в месте крепления троса к фундаменту рубки управления . 7. Конструкция измерительного устройства позволяет быстро и надежно монтировать его между кронштейном 8 и стаканом 9 без. нарушения целостности самого троса 10.

Амплитуду силы резания грунта 5 рекомендуется определять по следующей зависимости:

где 1?Гр - удельное сопротивление резании грунта; кЦ/м^, значение которого для различных грунтов полу-' чены Н.Г.Домбровским, Ю.А.Ветровым, Л.П.Вол-, ковым и др.; .

- ширина черпака, м;

К - толщина срезаемого слоя грунта, м; .

кР - коэффициент, учитывающий изменение силы резания грунта от глубины опускания рамы: ■ , ., Ьр-СГ,04)т (3)

где т - показатель степени, равный: •

т = 20 V" (V) ' ■

где Тр - глубина опускания рамы, м;

I - длина рамы, м;

- коэффициент, учитывающий зависимость силы

• резания от скорости движения черпаковой цепи:

кп,(1 л. (5)

|1тл V

Чпах

где Kl - скорость черпаковой цепи, черп/мин;

, 1 • |

^ma* ~ максимальна[я скорость цепи. , ,

В предлагаемой паботе автором рассмотрены способы rinne- • деления амплитуд вынуждающих усилий, вызванных неравномерным движением верхней и нижней ветвей черпаковой цепи по верхнему барабану.

При переходе через верхний барабан, вследствие того, что он имеет пять граней, участки цепи движутся неравномерно. При входе на барабан верхней ветви радиус входа RB изменяется от г5 до Rj :■

Л =(Ri~7i)'|SLrt 5(Л1 + ' Сб> .

где 7.5 - радиус окружности, вписанной в пятигранник барабана, м;

Rj - радиус описанной окружности, м;

СО - угловая скорость барабана, с-*:

2 STli .

W " 5 3D , • ,

где ц - скорость цепи, черп/мин. / 1

При сходе с барабана нижней ветви радиус схода Rc изменяется в тех же пределах.

Изменение радиусов RB и Rc приводит к пропорционально- . му изменении параметров цепной линии верхней и нижней ветвей це^и, что, соответственно, изменяет усилия натяжения ветвей в точках входа и схода с барабана (рис. 16). Амплитуды вынуждающих усилий верхней ветви Тв и нижней, ветви Tt определяются как разность векторов натяжения ветвей цепи при Rj и :

тв = ^T,e)4TRaf -2TiBTRl(^-SPRe).

% - % = а«Ц

'6 К6

Ii 6

sh : (

аг.

- а-гсЦ

sh а

Ч

Тс = ^ ^Что1 - V V

-

V . з

где (ТКс) и Т7 (Т^) - натяжение верхней (нижней)

ветви в точке входа (схода). при Я у и^у соответственно; (и " поолет верхней (нижней) .

ветвей при Яу и Ту ; ак (а к ) и сц Сатс) - параметр цепной линии верхней (нижней) ветви при Ку • ' и .

В диссертации показано, что натяжение нижней ветви обусловлено только весом черпаков, натяжение верхней ветви опредег ляется весом^черпаков, весом грунтатрением в подшипниках роульсов рама, силой резания-грунта, реакцией нижней ветви. Получены соответствующие зависимости для определения составляющих натяжения.

Для определения ¡усилий в тросе подвески черпаковой рак предложена зависимость:

Ъ

I. /...¿»¡Г/, и у, 12 В,К

'тях

С8)

Т Ь + Кч I /1Я|\"Ь ( Л .",»<■ Вд

где Кц - раЬстояние от оси нижнего барабана до режущей кромки черпака; - угол мёаду рамой и тросом подвески. Третья глава посвящена расчетам колебаний

! •. : I

корпуса многочерпаковых земснарядов. Расчет выполнен по

специально разработанной программе для ЭВМ. ; д

Собственные частоты поперечных колебаний кошуса- находились из решения частотного уравнения. Формирование матриц жесткости и матриц масс осуществлялось на основе МКЭ.

Формы колебаний определялись из .решения соответствующих матричных уравнений. Вычисление элементов матриц жесткости и матриц масс с учетом присоединенных масс воды производится азтоматически по заданным исходным данным.

По предлагаемой программе выполнены расчеты параметров ' колебаний корпуса многочерпакового земснаряда проекта РЗб. В результате получены частоты и соответствующие'им формы собственных колебаний корпуса.

В четвертой главе1 представлены методика и результаты экспериментальных исследований по определению 1

.. , I ■ .

параметров собственных колебаний корпуса и корпусных.конструкций земснаряда .проекта РЗб. . . ' . 1

■ .1

В качестве измеряемых величин выбраны амплитуды' и часто- ' ты вертикальных колебаний корпуса и амплитуды продольных колег банетй корпусных конструкций (чеопаковой башни и рубки управления), возбуждаемых специально разработанным источником гармонических колебаний - вибровозбудителем ВМ С7,5/МГ,9. В осно- . ву действия вибровозбудителя положено использование центро- • бежньгх сил системы вращающихся эксцентрично расположенных грузов. Вращение осуществляется электродвигателем ПБСТ-62 мощностью 7,2 кВт с ттисторным приводом серии ПТЗР, позволяющим изменять вращение грузов с щагом до 5 об/мин и обеспечивающим стабильную и устойчивую работу вибровозбудителя на частотах, близких к резонансным.

1 Совместно с |А.Д.Звягиным

Для измерения, регистрации и анализа параметров колебаний применялась виброизмерительная аппаратура.ВИб-бТН и осциллографы К20-22 отечественного производства, а также акселерометры типа 4370, усилители заряда .2635, измерительные магнитофоны 7005, виброметры.'2511, 1/3-октавнне фильтры Г621, самописцы уровня 2306 и 2309, цифровой анализатор 2131 Фирмы ■ "Брюль и Кьер" (Дания). Вследствие большого объема инструментальных измерений использовался метод попеременно-совместного измеоения путем повторения опытов. Такой метоп применялся ппи измерении фопм ктгебаний,.при этом для постоянной регистрации оставлялись показания одного акселерометра, Фиксирующего параметры колебаний крайней кормовой' тбчки корпуса.

В качестве объекта исследований выбран земснаряд "Волж-ский-5Г4". Были выполнены измерения: '

- частот- собственных колебаний корпуса с опущенной' на дно черпаковой рамой;

- частот собственных колебаний корпуса с поднятой и висящей на тросе подвески рамой;

- частот собственных колебаний черпаковой башни;

- частот собственных колебаний рамоподъемной башни (рубки управления);

- частот собственных колебаний корпуса без черпакового устройства;

- форм собственных.колебаний корпуса с опущенной рамой;

- форм собственных колебаний корпуса с поднятой рамой;

- форм собственных колебаний корпуса без черпакового устройства1.

Все натурные измеоения и анализ данных осуществлены по единой программе и методике.

Для определения частот собственных колебаний корпуса и корпусных конструкций частота вращения вибровозбудителя, установленного в крайней кормовой точке коопуса на 99 шпангоуте в диаметральной плоскости, изменялась в диапазоне от 90 об/мин до 600 об/мин с шагом 5-10 об/мин. Измеряемые параметры (амплитуда и частота колебаний) регистрировались комплектом аппаратуры,' состоящим ив акселерометров, усилителей заряда и измерительных магнитофонов. Одновременно все изйеое-ния дублировались измерительным комплексом ВИ'6-бТН со шлей-фовым осциллографом К20-22. Подробный'анализ и сопоставление результатов пооводилось у стационарных'условиях. Для экспресс-анализа амплитудно-частотной характеристики использовался анализатор вибрации типа 3513 в комплекте с частотомером Юб-2Ь. 1

Формы колебаний корпуса измерялись при работе вибровозбудителя, настроенного на резонансные' частоты, определенные по.' амплитудно-частотным характеристикам. Точки измерения амплитуд колебаний располагались по длине корпуса через каждые четыре шпангоута, кроме того - на каждой поперечной переборке в местах пересечения с бортом. . .

Из приведенных числовых расчетов частот собственных коле-7 баний и экспериментальных амплитудно-частотных характеристик следует, что результаты исследований для варианта с поднятой рамой вполне удовлетворительно (в пределах 5$) согласуются с ' расчетными значениями частот первого, третьего, четвертого и т.д. порядков. Измеренные формы колебаний по длине корпуса имеют одинаковый характер и соответствуют расчетным. Эксперимент показал, что йорме колебаний корпуса второго тона соответствуют два значения частоты. Исследования, выполненные на однотипном земснапяде без черпаковой рамы, подтвердили, что причиной

"раздвоения" частоты второго, тона является рама, висящая на тросе подвески, при этом жесткость упругой связи Строса подвески) и приведенная масса рамы с че'рпаковой цепью являются такими, что частота колебаний системы »грос-рама оказалась близкой к частоте второго тона собственных колебаний корпуса.

В пятой главе дается методика й результаты исследований вынужденной вибрации, многочерпаковых земснарядов. В качестве вынуждающих усилий приняты усилия, создаваемые главными дизель-генераторами и специальным рабочим (черпако-вым) устройством. Основной задачей исследований, рассмотренных/ в данной главе, было определение роли основных источников вибрации в общей картине вибрации многочерпаковых земснарядов. С- ' этой целью выполнены исследования ряда земснаоядов. Для ,сопо-ставления полученных результатов вынужденных }сол'ебесний с па- , ' раметоами собственных колебаний в качестве объекта исследований выбраны земснаряды проекта РЗб.

Измеряемыми параметрами были; спектры вибрации корпуса и корпусных конструкций, полученные при работе черпакового устройства на различных режимах и пои работе только дизель-генераторов. Спектры снимались в точках корпуса и его конструкци1 ях по методике натурных исследований собственных колебаний (глава 4), с использованием, аналогичных комплектов измерительной,' регистрирующей и анализирующей аппаратуры. Выполнен' гармонический анализ спектрограмм, полученных измерительной аппаратурой ВИб-бТН с регистрацией на фотобумаге. Кроме этого, спектры вибрации корпуса, записанные измерительными магнитофонами 7005 обрабатывались в автоматическом режиме цифровым анализатором 2131 с 1/12-октавными полосами пропускания. Со- ' поставительный анализ результатов исследований общей вибрации

корпуса при оаботе черпакового устройства показал, что вынужденные колебания происходят с частотами, близкими к частотам . собственных колебаний корпуса С. поднятой рамой. Исследования,' (глава 2) показали, что составляющие вынуждающих усилий черпакового устройства имеют циклический характер и при воздействии на корпус генерируют его. свободные колебания с частотами первого, третьего, четвертого и следующих порядков. Максимальные амплитуды колебаний отмечены.на частоте первого тона. В результате гармонического анализа н? обнаружено колебаний корпуса с частотой второго тона, что объясняется наличием черпаковой рамы, упруго соединенной с корпусом и являющейся, ,,. по существу, классическим гасителем колебаний, настроенным на частоту второго тона корпуса.

Основными вынуждающими усилиями дизель-генераторов являются усилия с частотой вращения коленвала и опрокидывающие моменты первой и второй гармоник. Показано, что вибрация коппу- • са, обусловленная дизель-генеоаторами значительно ниже вибрации от черпакового устройства.-

Исследования уровней вибрационной скорости в помещениях' показали, что вибрация от черпакового устройства превышает вибрацию от дизель-генераторов, причем максимальные превышения уровней виброскорости (до 40. ..50 дБ) наблюдаются в.'поло-се 6о среднегеометрической частотой 2 Гц, с увеличением частоты уровни вибрации сближаются и в полосах с частотами 31,5 и 63 Гц разрыв уменьпается до 2...6 дБ. В этом диапазоне находятся частоты основных гармоник опрокидывающих моментов дизелей.

Установлено, что основную роль в вибрационной каотине многочерпаковых земснарядов играет черпаковое устройство, вы-,'

нуждающие усилия, действующие на корпус, при его работе, являются причиной повышенной вибрации.

В шестой главе- разработаны меропоиятия по уменьшению уровней вибрации многочерпаковых земснарядов. По результатам исследований, полученным в главах 2...5 автором' предлагается конструктивная схема вибоогащения колебаний корпуса, вызванных вынуждающими усилиями, возникающими при пабо- ' те черпакового устройства и действующими на корпус через тпос подвески чеопаковой рамы. С целью уменьшения амплитуд колебаний корпуса предложено использовать динамические гасители колебаний. Поскольку, как показали исследования, максимальные амплитуды отмечены на частоте первого тона, то были рассчита- i ны параметры гасителей, настроенных на эту частоту.'Для прак-' тической проверки эффективности гасителей на земснаряде "Вол-жский-51^" в носовой оконечности, т.е.- в месте приложения вынуждающих усилий, были установлены по левому и правому борту ', два динамических гасителя, настроенных tía частоту первого тона , собственных колебаний корпуса (рис. 2а): Конструктивно каждый' гаситель представляет пакет сменных грузов I, установленных в несущем каркасе, который в свою очередь через упругие элементы 2 связан с жесткими конструкциями корпуса 3. Для исключения возможности срыва грузов предусмотрен страховочный узел Настройка на заданную частоту производится изменением количества грузов - чугунных плит. Масса гасителей составляет 2,88

• i

и 2,80 т. В качестве упругих элементов (2 на каждый гаситель) использованы металлические пружины.

Проверка эффективности гасителей заключалась в измерении

уровней вибрации в помещениях как при работающих, так и при выключенных гасителях. Сравнение результатов исследований по-

из ►ч

я I-о о о-о !■= о о ох> Б

100 90 80

б) §!

<° 70 100

о о.

в)

■90

80

70 100

90

80 70

■ ■

_ •

" —• _ — — _ .

■

V

,1

/ 2 • • " »

4 в Тб* "3? 6,3

Среднегеометрические частоты октавных 'полос,ГЦ

Рис. 2. Схема динамическоно гасителя колебаний корпуса''

уровни виброскорости в помещениях: •

---- без гасителей, - с гасителями

уповни.вибраиии в каютах тоюма:

Т - у выключенного гасителя; Р - у работашщего гасителя 20

называет, что применение гасителей привело к уменьшению уров-' ней вибрации во всех исследованных помещениях в октавных полосах со среднегеометрическими' частотами 2, 8, Гб Гц на б...8 дБ (рис. 26). .

С целью уточнения результатов проверочных исследований выполнены измерения уровней вибрации в помещениях при работающем гасителе правого борта и выключенном - левого борта. Ре-

•. • I

зультаты измерений в каютах трюма представлены на рис. 2в. В каюте правого борта - в месте расположения работающего гаси- г теля уровни вибрации ниже, чем в каюте левого борта - в месте расположения выключенчого гасителя; Таким образом подтвержде- 1 на эффективность использования гасителей колебаний для умейь-шения амплитуд вынуждающих усилий, передаваемых корпусу через троп подвески. ;

Применение результатЬв предпринятого исследования на мно-гочерпаковых земснарядах позволит успешно бороться с повышен- • ной вибрацией.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И- ВЫВОДЫ,

1. Выполнен анализ вынуждающих усилий (I), (рис. Г), действующих на корпус и корпусные конструкции; разработан метод

расчета вынуждающих усилий, возникающих вследствие неоавномер-

•, • 1

ности движения чеопаковой цепи и в процессе пезания грунта; пот лучены выражения для определения амплитуд составляющих вынуждающих усилий в - зависимости от режимов работы земснарядов при изменении эксплуатационных параметров в типоком диапазоне (б), (7). (8). .

2. Разработано специальное измерительное устройство (рис. Гв) и отработана методика экспериментальных исследования

усилия резания грунта черпаками'. Простая конструкция измерительного устройства позволяет быстро и надежно монтировать его в составе тросовой подвески черпаковой рамы.

3. Получены выражения для определения усилий резания грунта черпаками пои различных режимах работы черпакового устройства (2). Показана зависимость между ростом амплитуд сил

•• • I

резания при увеличении скорости движения черпаковой цепи и глубины опускания рамы (3),| (4), (5).

Определены параметры собственных колебаний корпуса и коппусных конструкций. Доказано влияние черпакового устройства на частоты собственных колебаний корпуса. Исследования собственных колебаний корпуса с чеппаковой рамой и без рамы поз-, воляют рассматривать корпус и раму как двухмассовую упругую систему. Черпаковая рама, упруго соединенная с корпусом, значительно уменьшает колебания с частотой второго тона, играя роль виброгасителя.

5. Показано влияние виброактивных источников на общую вибрацию корпуса и уровни вибрации в помещениях. Высокие уровни вибрации обусловлены работой черпакового устройства. Вынуждающие усилия, возникающие при работе черпакового устройства, передаются корпусу через систему подврски рамы, генерируя колебания с частотами, близкими к частотам собственных колебаний корпуса с поднятой рамой. Главные двигатели является лри-г , чиной вибрации в помещениях, расположенных в непосредственной близости от машинного отделения.

6. Разработаны конструктивные схемы виброгашения амплитуд колебаний корпуса от усилий, вызванных работающим черпа-ковым устройством и действующих на корпус через систему под- .

вески рамы (рис. 2). В качестве практического применения реализована конструкция виброгасИтеля колебаний коппуса на земснаряде проекта РЗб.

Таким образом, использование полученных результатов позволит выбирать оптимальные варианты виброга^ения и ви^роизо-ляции корпусов земснапядов, обеспечивающие нормальные условия работы экипажа. Полученные в результате исследований фактические значения сил резания грунта позволят более точно оце- ' нивать прочность корпусных конструкций.

Основные результаты диссертации- отлажены в следующих публикациях:

Т. Елчанинов ,Е.В. Использование гасителей' колебаний для уменьшения вибрации земснарядов проекта РЗб. - Тр/ ГИИВТ, Горький, 1989, вып. 243, с. П7-126.

2. Елчанинов Е.В. Методы снижения вибрации многочеопа- . ковых земснарядов. - В кн. "Тезисы докладов восьмого межотраслевого семинара "Виброагустические. исследо-вания"/Акустический институт им. акад. Н.Н.Андреева АН СССР, Москва, Ю87, с. 25.

3. Трусрв А.П., Елчанинов Е.В. Применение пассивных виброгасителей с целью уменьшения резонансной вибрации.. - Горький, ЦБНТО, 354-85." ' '

• Ч. Клопов А.Е., Елчанинов Е.В., Трусов А.П. Укоошение вибпации. Речной ттнспорт. 1988, к ГГ, с. 32-33.

5. Трусов-А. П., Елчанинов. Е.В'. Причины повышенной вибрации на суда)? и пути ее уменьшения. - В кн. "Тезисы, докладов К Дальневосточной научно-технической конференции по повреждениям и эксплуатационной надежности судовых конструкций"/ НТО им. акад. А.Н.Крылова

Владивосток, 1984.

6. Елчанинов Е.В., Звягин А.Д, Исследование вынуждающих

усилий от черпакового устройства земснаряда проекта РЗб. - В кн. "Тезисы докладов научно-практической конференции "150 лет Волжркр^у печному пароходству"/ ВГАВТ, Н.Новгород, 1994 г.

7. Елчан"нов Е.В. Экспериментальное определение усилий в тпосе подвески черпаксвой рамы. - Тр/ВГАВТ, Н.Новгород, Iq94 г. ■ ,

8. Елчанинов Е.В. Вынуждавшие усилия, вызванные неравномерным движением цепи многочерпаковых земснарядов. -Тр/ВГАВТ, Н.Новгород, 1994 г.

9. Трусов А.П., Елчанинов Е.В. Виброизоляция на судах серии "Московский". Речной транспорт, 1985, £ 10.