ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ ДИНАМІЧНОЇ МІЦНОСТІ ГЛУШНИКА ДВИГУНА
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.1.07Ключові слова:
форма коливань, частота коливань, експериментальні дослідження, комп’ютерне моделювання, циліндрична детальАнотація
Форми власних коливань та відповідні їм частоти відносять до параметрів динамічної міцності, визначення яких дозволяє рекомендувати безпечні режими роботи досліджуваної деталі, виділяти небезпечні зони, що утворюються внаслідок дії динамічних навантажень, а також форми власних коливань є основою для подальших розрахунків на міцність. Робота присвячена визначенню параметрів динамічної міцності елементу системи зменшення шуму дизельного двигуна. Досліджуваний елемент є циліндричною деталлю діаметром 117 мм з 8 отворами у бічній поверхні, кожен з яких має діаметр 21,6 мм, висота циліндру 86 мм, товщина стінки 2,48 мм. Отвори виконані у два ряди по чотири в кожному на рівній кутовій відстані, ряди зміщені по колу один відносно одного на 45˚. Для визначення форм власних коливань спочатку було створено віртуальну модель, у програмному комплексі SolidWorks та порівняно її спектр форм власних коливань з даними експериментальних досліджень. При цьому експериментальні дослідження проведено методом спеклінтерферометрії реального часу, оптична схема та обладнання, що реалізують цей метод захищено патентами України. У діапазоні частот 0...7 кГц отримано 12 форм власних коливань. Проведений порівняльний аналіз між розрахунковими та експериментальними даними свідчить про коректність моделювання: середньоквадратичне відхилення становить 0,14 %. Для форм коливань виконано порівняльний аналіз, визначено що кількість пар осьових (медіальних) ліній в зазначеному діапазоні змінюється від 2 до 6, колових (нормальних) від 0 до 2. Для досліджуваного об’єкта визначено характер розподілення напружень та переміщень в умовах статичних та динамічних навантажень. При дії зовнішнього навантаження у вигляді рівномірно розподіленого тиску значенням 1 МПа на внутрішню поверхню максимальне значення напружень (Von Mises) досягає 112 МПа для вузла № 16796, при додаванні динамічної складової для цього ж елемента значення напружень збільшується до 609 МПа для цього ж елементу, при цьому частота коливань складає 2910 Гц. Максимальне значення переміщень вздовж вісі, перпендикулярній вісі обертання, при статичному навантаженні складає 0,02 мм для вузла № 8969, при динамічному 0,44 мм для цього ж вузла.
Посилання
Armenàkas, A. Vibrations of Circular Cylindrical Shells / A. E. Armenàkas, D. C. Gazis, G. Herrmann. – 1969, 254 Р.
Wei, K. An improved HSFR method for natural vibration analysis of an immersed cylinder pile with a tip mass / K. Wei, W. Yuan, N. Bouaanani, C. Chang // Theoretical & applied mechanics letters. – 2012. – no.2, 023002.
DOI:10.1063/2.1202302.
Zhang, M. Torsional vibration of a circular cylinder with an attached splitter plate in laminar flow / M. Zhang, Xu Wang, O. Øiseth // Ocean Engineering. – 2021. – Volume 236(6), 109514. DOI:10.1016/j.oceaneng.2021.109514.
Ravindra, B. A Theoretical Investigation of Natural Frequencies of Vibration and Noise Due to Engine and Propeller Systems of an Ultra Large Crude Carrier (ULCC) B. I. Ravindra, B. K. Saxena, Md. A. J. Khan // Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active ControlVolume. – 2010. – no. 29, Issue 1, P. 41 – 53. DOI:10.1260/0263-0923.29.1.41.
Chenhttps, F. Coupled vibration characteristics of a submarine propeller-shaft-hull system at low frequency / F. C., Y. Chen H. Hua // Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control. – 2020. – Volume 39, Issue 2, P. 258-279.
DOI:10.1177/1461348419846722.
Li, C. A study on the vibration dissipation mechanism of the rotating blade with dovetail joint / C. Li, Z. Shen, Z. Chen H. She // Journal of Low Frequency Noise, Vibration and Active Control. – 2021.– Volume 40, Issue 3, P. 1271-129.
DOI:10.1177/1461348420985339.
Shi, Y. Experimental and numerical investigation of the frequency-domain characteristics of impact load for AUV during water entry / Y. Shi, X. Gao, G. Pan // Ocean Engineering. – 2020. – Volume 202, 107203. DOI:10.1016/j.oceaneng.2020.107203.
Xia, Y. Temperature effect on vibration properties of civil structures: A literature review and case studies(Review) / Y. Xia, B. Chen, S. Weng, Y.-Q. Ni, Y.-L. Xu // Journal of Civil Structural Health Monitoring. – 2012. – Volume 2, Issue 1, P. 29-46. DOI:10.1007/s13349-011-0015-7.
Brincker, R. Introduction to Operational Modal Analysis Wiley / R. Brincker, C. E. Ventura / India, Chennai: SPi Global, 2015. – 376 P. DOI:10.1002/9781118535141.
Экспериментальное исследование собственных колебаний толстостенной цилиндрической оболочки методом голографической интерферометрии / А.Я. Григоренко, Ю.Г. Золотой, А.П. Пригода, И.Ю. Жук, В.В. Хоришко // Математичні методи та фізико-механічні поля, №3, 2012. – С. 93–98.
Дослідження квазістатичних деформаційних твердих тіл методом голографічної інтерферометрії у реальному часі / Ю.Золотий, В. Сипко, І.Жук // Технічні вісті, №1, 2007. – С. 88-89.
Дослідження термічних деформацій паяних елементів конструкцій методом голографії і спеклінтерферометрії / В.М. Будак, В.М. Січко, Ю.Г. Золотий, А.В. Лабарткава // Вісник київського університету, №5, 2003. – С. 21-27.
Chae, E.J. Numerical and experimental investigation of natural flow-induced vibrations of flexible hydrofoils / E.J. Chae, D. T. Akcabay, A. Lelong, J.A. Astolfi, Y.L. Young // Physics of fluids Volume 28, Issue 7, 2016. – 075102. DOI:10.1063/1.4954785Corpus ID: 124731876.
Пат. UА 146326 Україна. Пристрій з підвищеною завадостійкістю для дослідження коливань конструкцій методом електронної спеклінтерферометрії [Teкст] / М. Р. Ткач, Ю. Г. Золотий, А. Ю. Проскурін, Ю. М. Галинкін, І. Ю. Жук, В.С. Ключник. - № u202006205 ; заявл. 25.09.2020; опубл. 10.02.2021. – Бюл. № 6
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
