Е. А. Богданов Основы технической
Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
жүктеу/скачать 6.94 Mb.
|
| 2.5. Виброактивность зубчатых передач и трубопроводов
Зубчатые передачи являются одним из наиболее виброактивных элементов машин [9]. Даже идеальные зубчатые передачи возбуждают параметрическую вибрацию из-за периодического изменения жесткости зубьев по длине зацепления и из-за пересопряжения зацепления с нечетного на четное число пар зубьев (в прямозубых передачах с однопарного на двухпарное зацепление). Периодическое изменение жесткости зубьев возбуждает колебания на зубцовой частоте и ее гармониках: Где i - порядковый номер гармоники; - зубцовая часть, Гц; и - частота вращения соответственно зубчатых колес, Гц; и - число зубьев ведущего и ведомого зубчатых колес. На величину вибропараметров на зубцовой частоте и ее гармониках влияют как погрешности изготовления (неравномерность бокового зазора, непостоянство толщин зубьев и др.), так и степень износа профиля зубьев при эксплуатации, наличие усталостного выкрашивания рабочих поверхностей и т.д., приводящих к изменению условий нагружения по линии зацепления. Кроме того, при выходе зубьев из зацепления возможно возникновение отрывных динамических колебаний, что приводит к появлению спектральных составляющих в широком частотном диапазоне, в том числе в диапазоне частот колебаний роторов, корпусов подшипников, зубчатых колес и других элементов машин. Таким образом, даже идеальная (без дефектов) зубчатая передача обладает высокой виброактивностью, спектр которой занимает широкую полосу частот и имеет сложный характер. Вместе с тем основные составляющие вибрации зубчатых передач, позволяющие осуществлять их практическую диагностику, укладываются в три гармонических ряда с частотами, кратными зубцовой частоте ifz, а также частоте вращения ведущего if1, и ведомого if2 валов передачи. Причинами возникновения вибрации в промысловых и магистральных трубопроводах, в отличие от роторных машин, является пульсация давления перекачиваемой технологической среды. Частота собственных колебаний трубопроводов fтр определяется целым рядом факторов: геометрией трубопроводов (наличием вертикальных, наклонных и горизонтальных участков), диаметром и толщиной стенки трубы, расстоянием между опорами и способом закрепления (защемления) трубопровода на опорах, наличием сосредоточенных масс на различных участках трубопровода (затворов, клинкетов и т.п.). В настоящее время разработаны мощные вычислительные программные средства, позволяющие рассчитывать fтр с учетом всех возможных влияющих факторов. С течением времени величина fтр может меняться из-за различных причин: отложения парафинов из нефти, скопления газового конденсата на низких участках газопроводов, износа трубопроводов, сезонных колебаний фунтов, просадки опор и др. Для предупреждения преждевременного разрушения трубопроводов необходимо в самом первом приближении соблюдать условие, чтобы отношение частоты возмущающего импульса главной гармоники fвозм к частоте свободных колебаний трубопроводов fтр соответствовало условиям fвозм /fтр< 0,75 или fвозм/fтр > 1,3. Пульсация давления технологической среды, вызывающая вибрацию трубопроводов, обусловливается рядом причин. Наиболее частой причиной пульсации давления являются колебания технологической среды, возмущаемые работой поршневого или роторно-лопаточного агрегата нагнетателя. Причинами вибрации могут быть также автоколебания трубопроводной обвязки нагнетателей, возникающие при определенных условиях при прокачке технологической среды через неоднородности обвязки. Пульсация давления может возникать и в линейной части трубопроводов из-за турбулизации потока технологической среды на стенках труб и различных неоднородностях (отводах, трубопроводной арматуре и др.). Вибрация трубопроводов изменяет их напряженное состояние. В дополнение к действующим статическим нагрузкам {весовым, температурным, нагрузкам от внутреннего давления и монтажных натягов) при вибрации возникают циклические напряжения, величина которых определяется амплитудой виброперемещений и формой изгибных колебаний трубопровода. Современные программные средства расчета позволяют определять виброперемещения трубопроводов с учетом их реальных характеристик (геометрических размеров, условий закрепления на опорах, наличия сосредоточенных масс, конструкции стыков и др.) и на этой основе устанавливать допустимое значение амплитуды виброперемещений исходя из условия, что фактические напряжения не будут превышать предел выносливости материала трубопровода. Таким средством является, например универсальный программно-вычислительный комплекс АNSYS (США), разработанный на основе метода конечных элементов (МКЭ) и нашедший наиболее широкое распространение. Могут применяться и другие коммерческие универсальные МКЭ-программы (АВАQUS, LS-DYNA, МАRС и др.). жүктеу/скачать 6.94 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|