книги из ГПНТБ / Детали из стеклопластика в судовом машиностроении

190

приведены результаты натурной проверки влияния пластмассовых винтов на характеристики крутильных колебаний и вибрации.

В 1965 г. в бассейне Черного моря были проведены сравнительные испытания судна СРТМ с ВРШ диаметром 2,15 м, оборудованным сменными пластмассовыми и металлическими лопастями. В процессе испытаний замерялись скорость, расход топлива, определялась маневренность судна, производилось торсиографирование силовой

сказалось на эксплуатационных качествах судна на винтах с пласт­ массовыми лопастями. На винтах с металлическими лопастями кри­ тическая зона приходилась на тральный режим, что значительно ограничивало возможности маневрирования судна на промысле.

Величина резонансных напряжений в коленчатом вале двигателя и гребном вале судна при переходе на'пластмассовые лопасти сни­ зилась примерно на 25% (рис. 101).

Одновременно вследствие увеличения частоты колебаний одно­ узловой формы произошло значительное удаление наиболее сильного

колебаний в системе «винт—вал—двигатель» и вибрации кормы судна (табл. 37).

На речном пассажирском теплоходе «Москвич» в эксплуатацион­ ных условиях была проверена серия пластмассовых винтов диа-

191

метром 0,8 м. В результате этих испытаний установлено, что по скорости хода, расходу топлива, числам оборотов и мощности силовой установки пластмассовые и металлические винты оказались практи­ чески равноценными (табл. 36).

Одновременно были проведены измерения вибрации при полном ходе судна и номинальных оборотах двигателя (пном = 1300 об/мин). Замеры шума производились в машинном отделении, кормовом са­ лоне и на открытой палубе, а вибрации — на раме главного двига­

J — рабочее колесо из стеклопластика; 2 — рабочее колесо из латуни.

и акустические шумы. Стальной винт при работе на номинальных оборотах создавал в ахтерпике вибрацию в диапазоне частот от 500— 1000 Гц до 98 дб. При замене винта на пластмассовый уровень вибра­ ции в тех же точках снизился на 10—13 дб. Снижение вибрации на фундаменте главного двигателя не отмечено.

Уровень шумов на открытой палубе при работающем пластмас­ совом винте на всем диапазоне частот снизился на 3—7 дб. В машин­ ном отделении и кормовом салоне уровень шумов практически не изменился. Последнее может быть объяснено тем, что основными источниками шума в машинном отделении и кормовом салоне тепло­ хода являются главные двигатели и вспомогательные механизмы, характер работы которых при замене винта изменился незначи­ тельно. В то же время шум на открытой палубе в большей степени определяется работающим винтом и вызванной им вибрацией кор­ пуса.

Аналогичные результаты по снижению вибрации корпуса и крутильных колебаний в системе «винт—вал—двигатель» при испы­ таниях пластмассовых винтов получены также и на рыболовных судах (табл. 37).

193

Отмеченный положительный эффект по снижению вибрации прй применении пластмассовых винтов может быть объяснен двумя факторами: меньшим весом пластмассовых винтов и связанным с этим уменьшением махового момента и более высокими демпфи­ рующими свойствами стеклопластиков в сравнении с конструкцион­ ными металлами.

Стеклопластик на эпоксидном связующем имеет величину лога­ рифмического декремента затухания колебаний б = 0,08—0,15 про­ тив 0,01—0,03 у легированной стали и 0,03—0,05 у алюминиевых

240 ч при полной рабочей нагрузке. В процессе испытаний произво­ дились замеры производительности насоса, создаваемого напора, расхода мощности, вибрации в различных точках фундамента на­ соса и шумности в помещении.

В результате испытаний установлено, что по характеристикам производительности, напора и расхода мощности насос с пластмас­ совыми деталями полностью соответствует металлическому варианту, а вибрация на низких частотах (диапазон 30—200 Гц) и акустический шум на всем исследованном диапазоне значительно снизились.

Спектрограммы вибрации насоса с металлическими и пластмас­ совыми деталями приведены на рис. 102. Как видно из графика, на высоких и средних частотах колебаний вибрация с пластмассо­ выми деталями изменяется относительно мало, а в области низких частот максимальное снижение уровня вибрации достигает 12— 14 дб.

Применение пластических материалов в производстве деталей судовых механизмов, являющихся источниками повышенного шумообразования, должно найти широкое распространение как одно из

последнего оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики двигателя. Имеющийся опыт эксплуатации позво­ ляет косвенно судить о том, что применение пластмассовых винтов снижает динамические и тепловые нагрузки на деталях двигателя и валопровода и улучшает условия их эксплуатации.

Выше было показано, что в системе «пластмассовый винт—в а л - двигатель» снижаются крутильные и осевые колебания и резонанс­ ные напряжения примерно на 20—40%. При испытаниях пластмас­ совых винтов на краболовных мотоботах также отмечено уменьшение вибрации корпуса, улучшение условий работы двигателей и системы валопровода (снижение инерционных нагрузок при реверсе, лучшая уравновешенность винтов и др.).

Испытаниями пластмассовых винтов на различных судах уста­ новлено, что при одинаковой загрузке двигателей по мощности наблюдается снижение температуры газов в цилиндрах в среднем на 3—10° (рис. 103).

Снижение динамических и тепловых нагрузок и резонансных колебаний на деталях двигателя и валопровода сказывается поло­ жительно на уменьшении износа пар трения и повышает их долго­ вечность. Однако в настоящее время этот вопрос может быть оха­

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Эксплуатационные испытания деталей судового машинострое­

С расширением номенклатуры применяемых нагруженных дета­ лей из стеклопластиков горячего прессования непрерывно растет объем исследований свойств материала, особенностей технологии, конструирования, статической и динамической прочности.

В настоящей книге большое внимание уделяется влиянию тех­ нологии на прочность, жесткость и другие характеристики свойств материала в судовых конструкциях.

Качество машиностроительной детали определяется прежде всего ее прочностью. В реальных условиях ни одна деталь не находится в условиях одноосного напряженного состояния, но в любой су­ ществуют «опасные точки», напряженное состояние в которых двух- и трехосное. Именно для таких точек применим полиномиальный критерий прочности четвертой степени, предлагаемый в книге.

Теория прочности анизотропных тел применяется (в «опасных точках») для оценки макропрочности деталей судового машинострое­

194

ния, при этом учитывается реальная анизотропия стеклопластика. Построенные в книге поверхности прочности для сложных на­ пряженных состояний помогают прогнозировать надежность кон­

струкций при изменении эксплуатационных факторов.

С течением времени напряженное состояние в конструкции меняется как по величине составляющих напряжений, так и по направлению их действия, поэтому полезно оценить запас прочности конструкции, пусть даже приближенно, пользуясь поверхностями прочности.

Контроль качества упругих свойств и прочности стеклопласти­ ков в крупногабаритных конструкциях оказался возможным благо­ даря применению неразрушающих методов — вибрационного и им­ пульсного.

В книге освещены далеко не все вопросы, которые необходимо решить для успешного внедрения стеклопластиков в судовом ма­ шиностроении.

С повышением моторесурса судовых двигателей и применением высокооборотных движителей неотложным является решение сле­ дующих вопросов: дальнейшее снижение материалоемкости кон­ струкций; повышение их удельной прочности и жесткости; защита от кавитационной и механической эрозии; оценка усталостной и ударной прочности конструкций; дальнейшая разработка неразру­ шающего метода определения свойств стеклопластика в конструкции.

13

УКАЗАТЕЛЬ ЛИТЕРАТУРЫ

№ 3, с. 571—573.

8.Б а ж а н т 3. П. Влияние искривления армирующих волокон на модуль упру­

№11, стр. 1281—1308.

16.Г е р ш б е р г М . В., Г о л ь ф м а н И. Б. Определение упругих свойств в стек­ лопластиковых лопастях судовых гребных винтов импульсным методом. — Труды ЦНИИТС, 1967, № 74, с. 19—29.

196

19.Г л а г о л е в а Л. А. Пластмассы в машиностроении. М., «Машиностроение», 1967.

20.Г л а г о л е в а Л. А., Р а X л и н И. В. Экономическая эффективность приме­

26.К о н с т а н т и н о в В. А. Сопротивление ориентированных пластиков разру­ шению и деформации при сдвиге. Автореф. канд. дисс. М., 1971.

27. К о р т е н X. Т. Разрушение армированных пластиков. М., «Химия», 1967.

28.Л е х н и ц к и й С. Г. Теория упругости анизотропного тела. М., Гостехтеориздат, 1950.

30.М а к е е в С. Н ., Г р и н б е р г М. А., П е р и н Ю. И. и др. Насосы из стекло­ пластика АГ-4 для агрессивных сред. — Химическое и нефтяное машинострое­ ние, М., 1967, № 5, с. 34—36.

35.М и р з о е в Р. Г. Пластмассовые детали машин и приборов. Л., «Машинострое­ ние», 1965.

36.Н о в и ц к и й Л. Л. Исследование методов контроля влажности армирующего

стеклонаполнителя в процессе отверждения полиэфирных стеклопластиков

с разработкой измерительной аппаратуры. Автореф. канд. дисс. Л., 1970.

37.О к у л о в И. В. Применение стеклопластика АГ-4В для изготовления цельно­ пластмассовых насосов. — Сб.: «Новые материалы и их применение в химическом машиностроении». М., 1965, серия ХМ-9, с. 41.

38.О л е н и ч е в Г. М. Определение контактных напряжений в узле соединения пластмассовых лопастей гребных винтов с металлической ступицей. — Труды ЦНИИТС, 1973, вып. 130, с. 70—76.

39. П а п п о А . , И в е н с о н Г. Прочность анизотропных материалов при слож­ ном напряженном состоянии. — Ракетная техника и космонавтика, М., «Мир», 1972, т. 10, № 4, с. 128—137.

40.П е р е к а л ь с к и й С . М. Экспериментальное определение полного комплекса характеристик упругих свойств и прочности стекловолокнистых анизотропных материалов. Автореф. канд. дисс. Челябинск, 1970.

41.Пластмассы в насосостроении. М., 1961.

42.П о п о в В. Д. Исследование экстремальных направлений в ортотропном стекло­

197

ОГЛАВЛЕНИЕ

199