Реализация и сравнение методов расчета частот собственных крутильных колебаний в поршневых компрессорах

Проблема крутильных колебаний актуальна для поршневого компрессора, так как в процессе его работы возникают переменные крутящие моменты, создающие дополнительные напряжения кручения. Такие колебания особенно опасны при резонансе, когда первая частота собственных колебаний совпадает с гармонической составляющей низшего порядка вынужденных колебаний. Проведен анализ описанных в научно-технической литературе методов расчета частот собственных крутильных колебаний коленчатого вала многорядного поршневого компрессора. Даны рекомендации по выбору метода расчета на различных этапах проектирования. Приведены аналитические зависимости, положенные в основу трех методов: остатка, цепных дробей (метода В.П. Терских) и матричного. Аналитически описаны этапы расчета частоты собственных крутильных колебаний. Представлено разработанное для такого расчета программное обеспечение. Выполнено сравнение результатов расчета для рассматриваемых методов.

Литература

[1] Desavale R.G., Patil A.M. Theoretical and Experimental Analysis of Torsional and Bending Effect on Four Cylinders Engine Crankshafts. International Journal of Engineering Research, 2013, no. 2, pp. 379–386.

[2] Tiwari R. Rotor Systems: Analysis and Identifying best practices for measuring and analyzing torsional vibration. Plano, USA, Siemens Product Lifecycle Management Software Inc., 2014. 19 p.

[3] Troy Feese P.E., Hill С. Guidelines for preventing torsional problems in reciprocating machinery. San Antonio, USA, Engineering Dynamics Incorporated, University Oak, 2002. 19 p.

[4] Пластинин П.И. Поршневые компрессоры. Т. 2. Основы проектирования. Конструкции. Москва, КолосС, 2008. 711 с.

[5] Краснокутский А.Н. Расчет коленчатого вала ДВС на крутильные колебания. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 36 с.

[6] Артнер Д., Юрин А., Тояма К. Разработка и внедрение эффективных методов регулирования производительности поршневых компрессоров. Ч. 2. Компрессорная техника и пневматика, 2013, № 7, 17 с.

[7] Tiwari R. Rotor Systems: Analysis and Identification. Florida, CRC Press, 2017. 1069 p.

[8] Дегтярева Т.С., Сибатулин К.О. Определение резонансных частот крутильных колебаний коленчатого вала поршневого компрессора. Инженерный вестник, 2014, № 11, с. 29–37. URL: http://engsi.ru/doc/740900.html (дата обращения 15 мая 2019).

[9] Дегтярева Т.С., Ефимов А.В., Сибатулин К.О. Определение действительных амплитуд и напряжений от крутильных колебаний вала поршневого компрессора при резонансе. Компрессорная техника и пневматика, 2016, № 4, с. 28–33.

[10] Вихерт М.М., Доброгаев Р.П., Ляхов М.И. Конструкция и расчет автотракторных двигателей. Москва, Машиностроение, 1964. 550 с.

[11] Попык К.Г. Динамика автомобильных и тракторных двигателей. Москва, Высшая школа, 1970. 328 с.

[12] Ефремов Л.В. Теория и практика исследований крутильных колебаний силовых установок с применением компьютерных технологий. Санкт-Петербург, Наука, 2007. 276 с.

[13] Терских В.П. Крутильные колебания валопровода силовых установок. Ленинград, Судостроение, 1969. 206 с.

[14] Лашко В.А., Лейбович М.В. Матричные методы в расчетах крутильных колебаний силовых установок с ДВС. Хабаровск, Изд-во ХГТУ, 2003. 213 с.