Колебаний стержней

В научно-производственной лаборатории «Анкер» ОАО «Мур­манская фабрика орудий лова» 27 марта 1997 г. (имеется соответ­ствующий акт испытаний) были проведены исследования влияния усилий затяжки анкерных связей двигателей 8NVD48 (AU и A2U) на частоту изгибающих перемещений (ЧИП).

При исследованиях использовано следующее оборудование:

1. Горизонтальный гидравлический стенд для испытания тросов фабрики орудий лова (предельное растягивающее усилие 20 т).

2. «Захваты» под гайки анкерных связей (АС).

3. Контрольно-измерительные приборы.

4. Два манометра стенда (250 и 60 кГ/см2), проверены в IV квар­тале 1996 г..

5. Динамометр на 50 тс, проверен в IV квартале 1996 г.

6. Измерительная аппаратура:

6.1. От ООО «Диамант» — измерительный канал фирмы «Bruel & Kjaer», состоящий из: акселерометра типа 4370, виброметра типа 2511, измерительного магнитофона типа 7005, виртуальных анализо — метров на базе ПЭВМ;

6.2. От НПЛ «Анкер» комплект «Микролог 6100 А» фирмы «Palomar Technology International» (США) № 002573 с датчиком 5212М2-100 (сер. Mb АВ20) фирмы «Endevco».

Методика проведения эксперимента включает следующие этапы:

• нагружение анкерных связей продольной нагрузкой (контроль величины нагрузки и с манометром стенда);

• возбуждение вибрации анкерной связи легкими ударами рези­нового молотка;

• замер ЧИП в фиксируемых точках двумя приборами со своев­ременной фиксацией показаний манометра стенда;

• определение величины продольных усилий по тарировочным таблицам.

Результаты эксперимента сведены в табл. 4.1.

Результаты, приведенные в табл. 4.1, подвергнуты обработке и анализу с помощью программного обеспечения (электронная таблица «Microsoft Excel», версия 5.0 а).

№ п/п	Давление стенда Я, кГ/см2	Усилие затяжки АС, тс	«Вгиеі & I Kjaer» 1	«Микро — I лог» 1
Частота Нг |
(к рис. 4.17) |
1	4,5	1,66	51,47	51 |
2	7	3,1	54,66	54,4 I
3	9	4,5	56,55	56,5
4	11	5,26	58,46	57,5 I
5	13	6,6	59,73	59 1
6	15,8	8,16	61,64	61 I
7	18	9,4	62,59	63,5 I
8	22	11,77	64,34	64 I
9	22,8	12,26	65,61	64,5
10	24,7	13,35	65,93	65
11	27	14,7	67,1	67 1
12	29	15,86	68,15	68,5
13	31	16,95	70,21	70 I
14	33,7	18,45		72
15	36,5	20	72,12	73,5 I
		(к рис. 4.18	)
1	4,1	1,4	50,68	50,5
2	7,1	3,1	52,87	51,5
3	9,1	4,24	54,96	54
4	11	5,33	57,28	56
5	14	7,12	59,18	58
6	17	8,83	61,1	60,5 I
7	20	10,6	62,27	61,5
. 8	22,8	12,23	63,86	64,5 I
9	25	13,54	65,13	65
10	28,7	15,67	66,56	67
11	32,3	17,67	68,59	69
12	36,2	19,83	70,36	70,5 1

В результате полиномиальной аппроксимации методом наимень­ших квадратов получены формулы зависимостей ЧИП АС от уси­лий натяжки анкерных связей (рис. 4.17, 4.18).

Анализируя полученные зависимости можно сделать вывод о зна­чительном (до 50 %) влиянии продольной нагрузки (0…20 мс) на частоту поперечной вибрации.

Полученные результаты (см. табл. 4.1) подтвердили достоверность рас­четной модели (см. il 3.1), актуальность и важность поставленной задачи.

50 55 60 65 70 75 ЧИП Hz Рис. 4.17. Частоти изгибающих перемеще­ний анкерной связи (d 36мм) двигателя 8NVD48AU (1000 л. с.) в зависимости от усилий затяжки в пей, полученные в резуль­тате эксперимента с использованием аппа­ратуры «Брюль и Къер». 27.03.1997 г.

Рис. 4.18. Частоты изгибающих перемеще­ний апксрпой связи (d = 40 мм) двигате­лей 8NVD48.2AU (1160 л. с.) и 8NVD48A2U (1320 л. с.) в зависимости от усилий за­тяжки в ней, полученпые в результате экс­перимента с использованием аппаратуры «Микролог 6100А*-. 27.03.1997 г.

С целью исследования влияния наддува модельного ротора на его вибрационные характеристики были проведены также испытания на специально разработанном для этой задачи стенде (рис. 4.19).

На стенде, включающем мано­метр 2, трехходовой кран с дрос­селем 3, баллон со сжатым возду­хом 4, датчик вибрации 5, вибро — шумомер 6 и опоры 7, установлен модельный ротор 1, изготовленный из стальной трубы, по торцам ко­торой приварены стальные диски, рассчитанный на избыточное внут­реннее давление 400 атм.

Вибрация ротора возбуждается легкими ударами резинового моло­точка. В качестве датчика вибрации использовался пьезоэлектричес­кий акселерометр ДН-3. Измерительный прибор ВШВ-003. Измеря­емый параметр — виброускорение в полосе частот 10… 1000 Гц.

Сигнал в приборе в аналоговой форме поступал на плату аналого- цифрового преобразователя АЦП NVL-03, имевшую интервал занесе­ния 400 мкс. Объем занесения (1 кадр) — 8 Кбайт. Сигнал в цифро­вой форме обрабатывался по алгоритму быстрого преобразования Фурье. Разрешающая способность спектрального анализа — 2,5 Гц. Значения виброускорений регистрировались для каждого значения давления наддува в диапазоне 0…400 атм, что соответствует для дан­ной геометрии модельного ротора диапазону продольной нагрузки

0. ..4300 кгс. При этом максимальное изменение частоты собственных колебаний ротора составило 8,3 % (220…240 Гц), что соответствует расчетам по методике (см. п. 3.1). Кроме того, было зарегистрировано следующее.

Результаты эксперимента дают возможность проанализировать качественную картину изменения АЧХ ротора при наддуве. С уве­личением внутреннего давления изменялась добротность колебаний системы, колебания затухали медленнее, уменьшалась доля высоких частот в общем спектре. При этом амплитуда низшей формы колеба­ний несколько увеличивалась, что позволяет предположить перераспре­деление энергии спектра в сторону увеличения энергии основного тока колебаний.

Таким образом, при наддуве возрастает и «организованность» ко­лебательной системы, что является положительным фактором, так как уменьшается вероятность возникновения резонанса в области выс­ших частот, больших критической.

На основании выполненных теоретических и экспериментальных исследований можно сделать вывод, что продольное нагружение ро­тора растягивающими усилиями существенно влияет на частоту соб­ственных колебаний ротора. Кроме того, некоторое несоответствие условий эксперимента и расчетной схемы модели привело к тому, что было выявлено существенное влияние наддува ротора на вибра­ционные характеристики системы ротор—корпус, связанные с перераспределением энергии спектра. Это объясняется тем, что при создании продольных растягивающих усилий путем наддува пустоте­лый ротор проявляет свойства не только растянутого стержня, но и цилиндрической оболочки или толстостенного цилиндра, нагружен­ного внутренним давлением.