научная статья по теме РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОДКАЧКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ АМОРТИЗАТОРОВ НА ИХ ЖЁСТКОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ Машиностроение

Текст научной статьи на тему «РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОДКАЧКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ АМОРТИЗАТОРОВ НА ИХ ЖЁСТКОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ»

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СУДОСТРОЕНИЕ 5'2015

РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ВЛИЯНИЯ СПОСОБА ПОДКАЧКИ ПНЕВМАТИЧЕСКИХ АМОРТИЗАТОРОВ НА ИХ ЖЕСТКОСТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Н. В. Волкова, канд. техн. наук, В. И. Голованов,

докт. техн. наук (ФГУП «Крыловский ГНЦ»), С. Ю. Никишов, канд. техн. наук (АО «СПМБМ «Малахит»), Е. А. Куличкова (АО «Центр технологии судостроения и судоремонта» КБ «Армас») удк 621-752:629.5

Для виброизоляции судового оборудования массово применяются амортизаторы различных типов и конструкций: резинометалличес-кие, металлические, пневматические. Особенностью пневматических, например АПС (амортизаторы пневматические со страховкой) [1], является возможность изменения их характеристик при изменении давления воздуха.

В качестве упругих элементов в АПС (рис. 1) используются сварные резинометаллические вкладыши [2] и воздушная полость со сжатым воздухом, заключённая в объёме, ограниченном гнездом корпуса и нижней поверхностью вкладыша.

Жесткость данного амортизатора определяется двумя основными составляющими: жесткостью рези-нометаллического вкладыша и жесткостью сжатого воздуха, находящегося в воздушной полости амортизатора. Причем последняя составляющая жёсткости явно превалирует.

Согласно [3] эксплуатация АПС возможна в двух основных вариантах:

амортизаторы заполнены сжатым воздухом индивидуально через золотниковое устройство, закрытое при эксплуатации колпачком;

несколько амортизаторов объединены общей трубопроводной системой с внутренним диаметром 3—6 мм, заполняются сжатым воздухом одновременно все амортизаторы (рис. 2).

Особенность второго варианта заключается в том, что при статических (крен, дифферент) и квазистатических (качка) наклонениях судна в АПС, расположенных под механизмом в горизонтальной плоскости

Рис. 1. Амортизаторы резинопневматические со страховкой АПС

Характеристики пневматических амортизаторов в значительной степени определяются параметрами воздуха в воздушной полости. В реальных условиях для упрощения процесса подкачки воздушные полости нескольких амортизаторов соединяются между собой. При этом их характеристики могут изменяться.

В таблице приведены статические нагрузки и давления сжатого воздуха в корпусе отдельного амортизатора АПС.

Статические нагрузки и давления

сжатого воздуха в корпусе

амортизатора АПС

Статические на- Давление сжатого

грузки в направ- воздуха в корпусе

Типо- лении оси амортизатора Ъ, кН амортизатора, кгс/см2

размер началь- конеч-

аморти- ное для ное для

заторов РЪ разгру- нагру-

женного амортизатора женного амортизатора

3,0 2,0±0,1 2,9±0,2

АПС-3 2,2 0,75±0,1 1,3±0,3

1,5 0 0,4±0,3

7,0 3,0±0,1 4,5±0,5

АПС-7 5,0 1,4±0,1 2,5±0,5

3,5 0 0 5±0,3

амортизированного механизма, происходит перетекание воздуха из амортизаторов, стоящих с одной стороны механизма, в амортизаторы, расположенные на противоположной стороне. При этом характеристики объёма воздуха в каждом амортизаторе изменяются.

Это, в свою очередь, приводит к изменению составляющей жёсткости амортизаторов, обусловленной упругостью воздушного объёма, что меняет перемещения амортизированного механизма при статических и квазистатических наклонениях.

Для механизмов с объединённой системой подкачки амортизаторов необходим учёт этого фактора при проектировании амортизирующего крепления. И прежде всего, необходима информация о жёстко-стных характеристиках амортизаторов при наклонениях. Нормативная документация на АПС [1, 3] содержит сведения о механических характеристиках (жёсткостях) только применительно к случаю индивидуальной подкачки амортизаторов без объединяющей их воздушной системы.

Для оценки описанного явления на испытательных стендах ФГУП «Крыловский ГНЦ» экспериментально определены дифференциальные статические жёсткости отдельных амортизаторов и системы амортизаторов при сжатии в направлении оси Ъ на макете механизма при двух способах заполнения амортизаторов воздухом.

Испытаниям подвергались образцы АПС двух типоразмеров, АПС-3 и АПС-7 (рис. 3), рассчитанные на статические нагрузки в направлении главных осей амортизатора в соответствии с таблицей. В

Рис. 2. Схема амортизаторов, объединённых общей трубопроводной системой

судостроение 5 2015 СУД0З05 050РУД03АНЖ5

Рис. 3. Вид амортизаторов, установленных на типовой испытательной машине: а — отдельного АПС; б — системы из двух подключенных друг к другу АПС

соответствии с аттестованной методикой [4] определены дифференциальные статические жёсткости отдельных амортизаторов и системы амортизаторов при сжатии в направлении оси 7.

Перед контрольными испытаниями была проведена «тренировка» образцов амортизаторов трёхкратным их обжатием до номинальной нагрузки с минутным отдыхом перед каждым следующим обжатием.

В процессе испытаний для каждого амортизатора без подкачки воздуха в полость корпуса и с его подкачкой на давление 0,5Р и Р определены дифференциальные статические жёсткости в направлении оси 7 и построены статические нагрузочные характеристики (зависимости перемещения от статической нагрузки) при сжатии в направлении оси 7 при нагрузках от нулевой до номинальной.

Дифференциальная статическая жёсткость системы из двух подключённых друг к другу амортизаторов АПС при сжатии в направлении оси 7 определялась на той же установке (рис. 3, б).

Построены нагрузочные характеристики и определены статические жёсткости системы из двух подключённых друг к другу амортизаторов АПС (без подачи воздуха в систему), один из которых был поджат по оси 7 на величину деформации, определённой ранее под номинальной нагрузкой без подачи воздуха в амортизатор, а другой нагружался силой от испытательной машины. Затем амортизаторы менялись местами и испытания повторялись.

До начала испытаний амортизаторов с подачей сжатого воздуха в корпус давление устанавливалось в пределах штатного для ненагружен-ных амортизаторов в соответствии с таблицей. Давление сжатого воздуха контролировалось при помощи образцового манометра.

Выборочно рассчитаны и построены характеристики податливости амортизаторов на некоторых режимах испытаний (рис. 4, 5).

Как видно на рис. 4, при соединении воздушных полостей амортизаторов АПС-3 нагрузочные характеристики практически не изменяются. Из рис. 5 следует, что при соединении воздушных полостей амортизаторов АПС-7 происходит

изменение нагрузочных характеристик и, как следствие, уменьшение дифференциальных статических жё-сткостей на 10—20%.

Таким образом, на основании экспериментальных исследований характеристик амортизаторов АПС-3 и АПС-7 в условиях статического нагружения при соединении их воздушных полостей получены статические нагрузочные характеристики и определены дифференциальные статические жёсткости амортизаторов АПС при сжатии в направлении оси 7 на типовой испытательной машине. Полученные результаты показывают необходимость выполнения аналогичных исследований на других амортиза-

Рис. 4. Нагрузочные характеристики АПС-3 №14 при сжатии в направлении оси 7

СУДОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ

СУДОСТРОЕНИЕ 5'2015

12 10 8 6 4

Дефорхашга, мм

■ ^

Нагрузка

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000

-№13 без воздуха, заглушён

№13 давление воздуха штатное

-№13 давление воздуха 0,5 штатного

-№13 (подсоединен и поджат №9Т без воздуха)

№13 (подсоединен и поджат №9. давление штатное) №13 (подсоединен п поджат №9, давление 0.5 штатного)

Рис. 5. Нагрузочные характеристики АПС-7 №13 при сжатии в направлении оси Ъ

7000

торах типоряда, а для более детального исследования указанных особенностей необходимо исследовать систему, состоящую из большего числа изделий.

В дальнейшем целесообразно учитывать описанный фактор в расчётах амортизирующих креплений.

Литература

1. Амортизаторы резинопневматические со страховкой типа АПС. Технические условия. ДЕИА.304252.009 ТУ.

2. Вкладыши резинометаллические для амортизаторов АПС. Технические условия.

ТУ 38 1051951-90.

3. Инструкция по применению резинопневма-тических амортизаторов типа АПС на кораблях. ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова». 1958. Вып. 9408.

4. Амортизирующие конструкции. Испытания по определению статической жесткости и прочности на типовой испытательной машине. Методика. ИМЯН 62-317-04 МИ. ГНЦ РФ ФГУП «ЦНИИ имени академика А. Н. Крылова». 2004. Вып. 42915 (Аттестат №317/6-04).

ИНТЕНСИФИКАЦИЯ ТЕПЛООБМЕНА В ТРУБНОМ ПРОСТРАНСТВЕ И ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ СУДОВЫХ ТЕПЛООБМЕННЫХ АППАРАТОВ

В. В. Медведев, докт. техн. наук, М. В. Лакиза

(Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, е-тс1Ыу$@зт1и.ги)

удк 536.24

Теплообменные аппараты судовых энергетических установок являются крупным металлоёмким оборудованием, надёжность которого определяет надёжность работы и судового двигателя [1]. Для решения такой актуальной проблемы, как снижение металлоёмкости и увеличение эффективности этих аппаратов, могут использоваться различные способы, например интенсификаторы, турбулизирующие поток в трубном пространстве. Выбор интенсифика-тора обусловлен режимом течения потока. Так, для развитого турбулентного течения могут быть использованы интенсификаторы типа «пружина», а для умеренного турбулентного режима — «витая лента».

Широкое применение витой ленты в качестве завихрителя потока обусловлено простотой её изготовления и универсальностью применения. Анализ публикаций различных авторов позволил сделать вывод о том,

что витые ленты являются достаточно эффективным способом интенсификации теплообмена при умеренных затратах на прокачку теплоносителя, при этом наибольшей теплогидрав-лической эффективностью обладают

витые ленты с изменением их геометрической формы по периметру для создания дополнительной турбулентности в пристенном слое. Эти модификации позволяют увеличить эффективность до 80% по сравнению с обычными лентами. Существует достаточно много вариантов выполнения таких лент. Характеристики эффективности наиболее интересных конструкций модифицированных за-вихрителей внутритрубного потока, предложенных в последние годы (как отечественных, так и и зарубежных), представлены в табл. 1.

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком