Способ монтажа судовой дизельной энергетической установки и устройство для его осуществления
Владельцы патента RU 2632232:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" (RU)
Изобретение относится к способам монтажа тяжелых судовых дизельных энергетических установок (СДЭУ) и устройствам для их осуществления. Перед монтажом СДЭУ определяют центр тяжести (ЦТ) по вертикально-поперечной плоскости и перемещают противоположно-симметрично расположенные по поперечной плоскости СДЭУ группы парных виброизоляторов относительно крепежных отверстий по левому и правому борту. Уточняют совпадение одного из множеств отверстий опорных пластин виброизоляторов с соответствующими отверстиями нижних правой левой полок подмоторной рамы и судового фундамента. Производят окончательное крепление виброизоляторов с одной стороны к нижним правой и левой полкам подмоторной рамы, а с другой - к судовому фундаменту. Устройство для осуществления способа монтажа СДЭУ содержит виброизоляторы, которые размещены между левой и правой полками подмоторной рамы СДЭУ и судовым фундаментом, и жестко-прикрепленные к раме и фундаменту. Опорные пластины виброизоляторов по всей длине выполнены с множеством резьбовых отверстий с минимальным расстоянием J между смежными отверстиями. Достигается обеспечение равнонагруженности виброизоляторов и увеличение их срока службы. 2 н.п. ф-лы, 6 ил.
Изобретение относится к способам монтажа тяжелых судовых дизельных энергетических установок (СДЭУ) и устройствам для их осуществления. Изобретение может быть использовано также для других амортизируемых легких и тяжелых объектов, особенно со сложными компоновочными схемами для согласования схемы расположения виброизоляторов с соответствующими крепежными отверстиями объекта и основания, таким образом, чтобы все виброизоляторы имели одинаковую жесткость и одинаковую нагрузку.
При традиционных расчетах, производимых в процессе проектирования системы опорной амортизации СДЭУ, необходимые отдельные конструктивные узлы или части СДЭУ заменяют приблизительно простыми геометрическими фигурами (на фиг. 1 обозначены пунктирными линиями) относительно вертикальной продольной плоскости, проходящей через ось коленчатого вала двигателя 1 и генератора 2, например, прямоугольными параллелепипедами (двигатель 1, подмоторная рама 3 и т.д.), цилиндрами (генератор 2, маховик и т.д.) (Беляковский Н.Г. Конструктивная амортизация механизмов приборов и аппаратуры на судах. Л.: «Судостроение», 1965. - 523 с.), [1] - стр. 482.
Плоскость размещения виброизоляторов содержит в таком случае центр жесткости (ЦЖ) амортизирующей СДЭУ (на фиг. 1, 2 центр тяжести (ЦТ) обозначен буквой О, а ЦЖ - Ож) и две главные центральные оси жесткости ОжХж, ОжYж.
Амортизирующее крепление тяжелой СДЭУ состоит из нескольких опорных виброизоляторов q-f (фиг. 1, 2), основной частью которых является податливый упругий элемент [1] - стр. 6.
Виброизоляторы q-f размещают между нижними левым и правым полками подмоторной рамы 3 СДЭУ и судовым фундаментом, затем прикрепляют к тому и другому.
Представленная на фиг. 1, 2 схема размещения виброизоляторов, для которой характерны двухсвязные свободные колебания СДЭУ в координатных плоскостях YOZ и ZOX [1] - стр. 338.
Существенным недостатком замены отдельных узлов или частей СДЭУ, имеющие сложную форму и неоднородную конструкцию на приблизительные простые геометрические фигуры при проектировании традиционным расчетом, полученное значение ЦЖ СДЭУ, как показывает практика, является весьма приближенным [1 - прототип способа].
При этом главные вертикальные оси инерции OZ СДЭУ и ось жесткости ОжНж, амортизирующего крепления - виброизоляторов не совпадают и отстояние ho ЦТ от ЦЖ - плоскости размещения виброизоляторов не перпендикулярно. Это приводит к нарушению равножесткости или равномерности статического нагружения виброизоляторов, следовательно, и к снижению вибрационной эффективности, и преждевременному выходу из строя упругих элементов виброизоляторов.
Техническим результатом предложенного изобретения является обеспечение точности согласования схемы расположения виброизоляторов с проектными крепежными отверстиями нижних полок подмоторной рамы амортизируемой дизельной энергетической установки и судового фундамента с соблюдением условия перпендикулярности отрезка, соединяющего центр тяжести (ЦТ) СДЭУ с центром жесткости (ЦЖ) виброизоляторов. Указанный технический результат обеспечивает равнонагруженность виброизоляторов.
Обеспечение равнонагруженности виброизоляторов не допускает преждевременный выход из строя упругих элементов и увеличивает срок службы виброизоляторов. При этом обеспечивается также виброизоляционная эффективность системы амортизации СДЭУ.
Предлагаемый способ монтажа СДЭУ в отличие от известного производят в следующей последовательности:
1. Перед монтажом СДЭУ определяют центр тяжести (ЦТ) по вертикально-поперечной плоскости (традиционно на практике не определяют);
2. Перемещают противоположно-симметрично расположенные по поперечной плоскости СДЭУ группы парных виброизоляторов относительно крепежных отверстий по левому и правому борту таким образом, чтобы сумма расстояний мест расположения виброизоляторов по продольно-горизонтальной плоскости справа и слева от вертикально-поперечной плоскости, проходящей через ЦТ СДЭУ, равнялась нулю, при этом все виброизоляторы СДЭУ имеют одинаковую статическую нагрузку или жесткость.
3. Уточняют совпадение одного из множеств отверстий опорных пластин виброизоляторов с соответствующими отверстиями нижних правой и левой полок подмоторной рамы и судового фундамента.
4. Выполнив последовательно вышеуказанные действия, достигают обеспечения одинаковой нагрузки (или жесткости) всех виброизоляторов и получают расположение центров тяжести и жесткости по одной вертикальной оси. Затем производят окончательное крепление виброизоляторов с одной стороны к нижним правой и левой полкам подмоторной рамы, а с другой - к судовому фундаменту.
В предлагаемой системе амортизации применяют канатный виброизолятор. Прототипом предлагаемого канатного виброизолятора является «Виброизолирующее устройство» по патенту №2479765, F16F 7/14. Известный канатный виброизолятор выполнен в виде поперечно-деформированного трубчатого бруса и состоит из опорных элементов, выполненных в виде плоских прямых пластин таврового профиля, упругого элемента, выполненного из непрерывного стального каната с образованием петель, петлеудерживающих средств, выполненных в виде двух - левой и правой пар - прямых прижимных пластин прямоугольного профиля, расположенных справа и слева от стоек опорных тавровых пластин с крепежными элементами - винтами. По длине каждой опорной пластины таврового профиля, в стойке тавра выполнены отверстия для крепления с одной стороны к амортизируемому объекта, а с другой и к фундаменту.
Отличительной особенностью предлагаемого канатного виброизолятора от известного заключается в том, что в предлагаемом изобретении крепежные отверстия выполнены по всей длине опорных пластин с множеством резьбовых отверстий и минимальным расстоянием между смежными отверстиями и минимальным расстоянием от крайних отверстий до краев опорных пластин.
Минимальное расстоянием J между смежными отверстиями определяют по формуле:
а расстояние t от крайних отверстий до краев опорных пластин определяют по условиям обеспечения прочности, надежности и удобства монтажа по формуле:
где d - диаметр резьбового отверстия.
Весьма плотное расположение резьбовых крепежных отверстий на опорных тавровых пластинах канатного виброизолятора обеспечивает, во-первых, расширение диапазона перемещения относительно ЦТ установки и, во-вторых, перемещение осуществляется «квазиплавным».
Техническое решение поясняется чертежами на примере судового дизеля - генераторной установки (СДГУ), где на фиг. 1, 2 изображены общие виды СДГУ с опорными виброизоляторами, как одна из наиболее распространенных схем размещения виброизоляторов, на фиг. 3 - схема расположения амортизирующего крепления, на фиг. 4 - вид канатного виброизолятора сбоку, на фиг. 5 - вид канатного виброизолятора сверху, на фиг. 6 - вид канатного виброизолятора с торца.
Обозначения на фигурах 1-6:
1 - дизель; 2 - генератор; 3 - подмоторная рама, 4 - опорные канатные виброизоляторы (фиг. 1-3); 5 - упругий элемент, выполненный из непрерывного стального каната с образованием петель (фиг. 3-5); 6, 7 - опорные элементы, выполненные в виде плоских прямых пластин таврового профиля; 8, 9 - прижимные пластины прямоугольного профиля, расположенные справа и слева от стоек опорных тавровых пластин 6, 7; 10, 11 - крепежные элементы - винты; 12 - плотно расположенная группа резьбовых отверстий (фиг. 3-5);
X, Y, Z - главные центральные оси инерции амортизируемой СДГУ;
Хж, Yж, Zж - главные центральные оси жесткости амортизирующего крепления;
ЦЖ - центр жесткости «Ож» амортизирующей СДГУ;
ЦТ - центр тяжести «О»;
ОжXж; ОжНж - главные центральные оси жесткости;
q-f - опорные канатные виброизоляторы 4 (фиг. 1-3), размещенные между нижними левым и правым полками подмоторной рамы 3 (фиг. 2) и судовым фундаментом.
Представленная на фиг. 1, 2 схема размещения виброизоляторов является одной из наиболее распространенных, для которой характерны двухсвязные свободные колебания СДЭУ в координатных плоскостях YOZ и ZOX [1];
ho - отстояние ЦТ от ЦЖ и от плоскости размещения виброизоляторов, т.е. перпендикуляр, соединяющий ЦТ «О» с ЦЖ «Ож» [1];
а, b, с - длина, ширина и высота дизеля 1 в качестве прямоугольного параллелепипеда, принимаемого при традиционных приближенных расчетах амортизации СДЭУ;
e, d - длина и диаметр генератора 2, принимаемые при традиционных приближенных расчетах амортизации СДЭУ;
L, h - длина и высота подмоторной рамы 3, принимаемые при традиционных приближенных расчетах амортизации СДЭУ;
Окв - ось коленчатого вала и генератора;
S - расстояние слева и справа от продольной плоскости, проходящей через ось Oкв коленчатого вала и генератора до виброизоляторов;
q, р, n, m, k, g, ƒ - виброизоляторы правого и левого борта;
-Lq, -Lp, -Ln, Lm=0, +Lk, +Lg, +Lƒ - расстояние виброизоляторов по продольной плоскости относительно ЦТ СДГУ, причем предложенный способ согласования обеспечивает перпендикулярность отрезка ООж=ho к оси Хж, следовательно, и условие равнонагруженности виброизоляторов, то есть:
Средством осуществления предложенного способа является новый канатный виброизолятор (фиг. 3-5), в котором опорные тавровые пластины выполнены с минимально близкими крепежными резьбовыми отверстиями 12.
Сущность предлагаемого способа согласования схемы расположения виброизоляторов с проектными крепежными отверстиями нижних правой и левой полок промежуточной рамы амортизируемой СДГУ и судового фундамента с учетом представленных рисунков (фиг. 1-6), обозначений и формул заключается в следующем:
1. Перед монтажом СДГУ уточняют значение его ЦТ (фиг. 1, 2) по вертикальной плоскости OZ.
2. Перемещают противоположно-симметрично расположенные по поперечной плоскости СДЭУ группы парных виброизоляторов 4 (q, р, n, m, k, g, ƒ) относительно крепежных отверстий по левому и правому борту полок подмоторной рамы 3 (фиг. 1, 2) и судового фундамента таким образом, чтобы сумма расстояний мест расположения виброизоляторов 4 по продольной плоскости справа и слева (фиг. 3) от поперечной плоскости, проходящей через ЦТ СДЭУ, равнялась нулю (фиг. 2)
[(-Lq)+(-Lp)+(-Ln)]+[(+Lk)+(+Lg)(+Lƒ)]=0.
При этом все виброизоляторы СДЭУ имеют одинаковую статическую нагрузку или жесткость.
3. Уточняют совпадение одного из множеств отверстий 8 опорных тавровых пластин 6 (фиг. 5) с соответствующими проектными отверстиями нижних правой и левой полок подмоторной рамы 3 (фиг. 1, 2) и судового фундамента.
4. Выполнив последовательно вышеуказанные действия, достигают обеспечение одинаковой нагрузки (или жесткости) всех виброизоляторов и получают расположение ЦТ и ЦЖ (фиг. 1-3) по одной вертикальной оси OZ. Затем производят окончательное крепление виброизоляторов 4 (q, р, n, m, k, g, ƒ) с одной стороны к нижним правой и левой полкам подмоторной рамы 3 СДГУ, а с другой - к судовому фундаменту.
Таким образом, использование предложенного практического способа монтажа или согласования схемы расположения виброизоляторов 4 (q, р, n, m, k, g, ƒ) с крепежными отверстиями нижних правой и левой полок промежуточной рамы 3 амортизируемой СДЭУ и судового фундамента на практике является экономически выгодным, так как, во-первых, не требует переделки упомянутых проектных отверстий, во-вторых, учитывая, что все виброизоляторы имеют одинаковую номинальную нагрузку (или жесткость), благодаря которым увеличиваются срок их службы, экономическая, эксплуатационная и виброизоляционная эффективность системы амортизации СДЭУ в целом.
В настоящее время в лаборатории кафедры судовых двигателей внутреннего сгорания и дизельных установок создается дизель-генераторная установка ДГ-8 с двигателем 24 8,5/11, где планируются в рамках развития учебной и лабораторной базы при подготовке бакалавров, магистров и аспирантов, проведения экспериментальных исследований эффективности системы амортизации с реализацией предложенного способа и устройства для его осуществления.
1. Способ монтажа судовой дизельной энергетической установки (СДЭУ), характеризующийся тем, что перед монтажом СДЭУ определяют центр тяжести (ЦТ) по вертикально-поперечной плоскости, перемещают противоположно-симметрично расположенные по поперечной плоскости СДЭУ группы парных виброизоляторов относительно крепежных отверстий по левому и правому борту таким образом, чтобы сумма расстояний мест расположения виброизоляторов по продольно-горизонтальной плоскости справа и слева от вертикально-поперечной плоскости, проходящей через ЦТ СДЭУ, равнялась нулю, уточняют совпадение одного из множеств отверстий опорных пластин виброизоляторов с соответствующими отверстиями нижних правой и левой полок подмоторной рамы и судового фундамента, производят окончательное крепление виброизоляторов с одной стороны к нижним правой и левой полкам подмоторной рамы, а с другой - к судовому фундаменту.
2. Устройство для осуществления способа монтажа судовой дизельной энергетической установки, содержащее виброизоляторы, размещенные между левой и правой полками подмоторной рамы СДЭУ и судовым фундаментом, и жестко прикрепленные к раме и фундаменту, отличающееся тем, что опорные пластины виброизоляторов по всей длине выполнены с множеством резьбовых отверстий с минимальным расстоянием J между смежными отверстиями, которые определяется по формуле:
J=(1÷0,5)d,
а расстояние t от крайних отверстий до краев опорных пластин определяется по формуле:
t=(1,2÷0,7)d, где d - диаметр резьбового отверстия.
