Khâu 3: Thanh truyền AB chuyển động song phẳng, khối lượng m3, chiều d ài L, mômen quán ính đối ới trục đi qua khối m S t v tâ 3 là JS3.. Khi động cơ hoạt động ngoài trọng lượng bản thân
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC TÍNH TỐN DAO ĐỘNG MĨNG MÁY TÀU THỦY NHỎ NGHÀNH: CƠ HỌC KỸ THUẬT MÃ SỐ: VŨ THỊ PHƯƠNG THẢO Người hướng dẫn khoa học: GS NGUYỄN VĂN KHANG Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17061131800171000000 MỤC LỤC Trang đầu Lời cam đoan Mục lục MỞ ĐẦU Chương –ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT 1.1: Khái quát chung 1.2: Xác định hàm vị trí khâu cấu 1.2.1: Hàm vị trí bậc khơng 1.2.2: Hàm vị trí bậc 1.2.3: Hàm vị trí bậc hai 1.3: Tính mơ men qn tính thu gọn 1.3.1: Tính động truyền 1.3.2: Tính động trượt 1.4: Tính tốn phản lực khớp động Chương – TÍNH TỐN DAO ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ VÀ MĨNG MÁY TRÊN TÀU THỦY THEO MƠ HÌNH DAO ĐỘNG CƯỠNG BỨC 2.1: Khái quát chung 2.2: Thiết lập phương trình vi phân dao động 2.2.1: Mơ hình dao động 2.2.2: Thiết lập phương trình vi phân dao động 2.3: Áp dụng tính tốn với động D12 2.3.1: Các số liệu tính tốn 2.3.2: Giải hệ phương trình Chương – TÍNH TỐN DAO ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ VÀ MĨNG MÁY TRÊN TÀU THỦY THEO MƠ HÌNH DAO ĐỘNG THAM SỐ 3.1: Dao động giá đỡ với nhiều cấu chuyển động song song 3.1.1: Biểu thức động hệ 3.1.2: Biểu thức hệ 3.1.3: Phương trình vi phân giá đỡ cấu 3.2: Phương trình dao động động 3.2.1: Tính tốn hệ số ma trận khối lượng 3.2.2: Tính tốn hệ số ma trận cản 3.2.3: Tính tốn hệ số ma trận độ cứng 3.2.4: Tính véc tơ h Trang 3 12 13 15 19 24 24 27 27 27 39 39 43 48 48 50 52 52 59 64 74 82 85 3.3: Áp dụng tính tốn với động D12 3.3.1: Các tham số đầu vào 3.3.2: Tính toán hệ số ma trận 3.3.2.1: Ma trận có hệ số khơng đổi 3.3.2.2: Ma trận có hệ số thay đổi 3.3.3: Giải hệ phương trình vi phân dao động KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO 86 86 89 89 91 105 113 114 MỞ ĐẦU Dao động tượng phổ biến tự nhiên kỹ thuật Tất thiết bị làm việc sinh dao động dạng hay dạng khác Các máy, công trình xây dựng, phương tiện giao thơng vận tải,… hệ dao động kỹ thuật Các dao động xuất kỹ thuật thường gây ảnh hưởng xấu đến khả làm việc, làm giảm tuổi thọ máy móc, thiết bị, cơng trình chí cịn gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động sử dụng thiết bị Vì việc nghiên cứu dao động thiết bị sinh cần thiết cơng việc tính tốn thiết kế máy nhằm đảm bảo cho máy làm việc an toàn ổn định Ngày với phát triển nghành giao thông vận tải đường biển nghành công nghiệp tàu thủy phủ quan tâm đầu tư để phát triển Đối với tàu thủy nhỏ sản xuất động dẫn động tàu, tuổi thọ, độ tin cậy hình thức động ngày nâng cao Loại động dùng phổ biến công nghiệp tàu thủy động điêzen Động điêzen tàu thủy loại động đốt kiểu tăng áp, q trình cấp nhiên liệu, hòa trộn hỗn hợp cháy thực chủ yếu thể tích buồng cháy động Hầu hết động điêzen tàu thủy đại động tăng áp, khơng khí nạp cưỡng vào xi lanh động nhờ đảm bảo lượng khơng khí nạp vào xi lanh nên tăng lượng nhiên liệu cấp cho chu trình, cơng suất có ích động tăng lên Khi áp dụng phương pháp tăng áp cho động điêzen tàu thủy người ta có tính đến lượng khí xả giãn nở tiếp tục cánh tua bin nén khơng khí máy nén tua bin dẫn động Đối với động điêzen tàu thủy lớn nhiệt khí sau tua bin tận dụng nồi tận dụng Hơi nước sinh nồi sử dụng thiết bị tua bin tính kinh tế thiết bị tăng lên Tuy nhiên động lại nguồn gây rung chủ yếu cho tàu việc giảm dao động có hại vấn đề quan tâm hàng đầu nhà sản xuất Nghiên cứu dao động động máy tàu thủy nhiều tác giả tiến hành Trong luận án tiến hành nghiên cứu dao động động móng máy tàu thủy theo hai phương hướng: Phương hướng thứ tính tốn dao động động móng máy tàu thủy theo mơ hình dao động cưỡng Trường hợp phương trình dao động hệ phương trình vi phân có hệ số khơng đổi theo thời gian Phương hướng thứ hai tính tốn dao động động móng máy tàu thủy theo mơ hình dao động tham số Nghiên cứu dao động động theo mơ hình dao động hệ có nhiều cấu chuyển động song song theo quan điểm động lực học hệ nhiều vật Trường hợp phương trình dao động móng máy phương trình vi phân có hệ số thay đổi theo thời gian Luận án hoàn thành với hướng dẫn tỉ mỉ giáo sư Nguyễn Văn Khang, Bộ môn Cơ học ứng dụng – Khoa Cơ khí Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội giúp đỡ nhiệt tình thạc sĩ Hồng Mạnh Cường, Bộ môn Cơ học Trường Đại Học Hàng Hải Hải Phòng Tác giả xin trân trọng cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ để luận án hoàn thành hạn Chương I ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC CƠ CẤU TAY QUAY CON TRƯỢT 1.1: Khái quát chung Khi làm việc máy xuất lực quán tính, lực thường lớn nhiều so với lực tĩnh gây trọng lượng chi tiết máy Gia tốc sinh khâu thường lớn nhiều lần so với gia tốc trọng trường Vì người thiết kế cần nghiên cứu thật kỹ lưỡng động học động lực học cấu máy quan tâm để tìm phương pháp xác định lực tác dụng lên ổ, lên khớp động cấu máy biết giá trị tham số khối lượng, hình học, ngoại lực qui luật chuyển động Sau dựa vào lý thuyết nghành có liên quan chi tiết máy, sức bền, ma sát,… để xác định lực mômen động lực tác động lên giá Các lực mơmen động lực tác động lên giá có ý nghĩa lớn xem xét dao động cưỡng móng máy Để nghiên cứu động lực học máy cụ thể cấu tay quay trượt ta tiến hành theo bước sau: - Xác định hàm vị trí khâu cấu - Xác định mơmen qn tính thu gọn - Xác định phản lực khớp động tải trọng tác dụng lên móng 1.2: Xác định hàm vị trí khâu cấu Trường hợp lý thuyết ta xét nhóm khâu đơn giản gồm hai khâu dạng nối với khớp Nhóm khâu gọi Diat Gọi j k hai khâu động nối với nhau, khâu j nối động với khâu i khớp quay (i, j) khâu k ngồi việc nối với khâu j cịn nối với khâu khớp quay (k, l) Vị trí khớp (i, j), (k, l) xác định tọa độ x ij , y ij , x kl, y kl Hàm vị trí điểm số nối với khớp quay cố định phụ thuộc vào tọa độ khâu dẫn Hàm số điểm cần xác định khâu điểm (j, m) Vị trí hai khâu xác định nhờ góc tọa độ khớp (j, k) Hệ tọa độ ξ j – η j gắn với khâu j, trục ξ j đường nối khớp (i, j) với khớp (j, k) cịn trục η j trục vng góc với ξ j Tương tự trên, khâu k có hệ tọa độ ξ k – ηk với gốc tọa độ tọa khớp (k, l) Góc φ j tính từ đường thẳng song song với trục x theo hương dương đến hướng dương của trục ξi Phương trình tính tốn hàm vị trí xjm , yjm , φj , φk phải thỏa mãn điều kiện ràng buộc, nghĩa hình chiếu tọa độ khớp lên hai trục tọa độ phải đường thẳng khép kín Xét cấu tay quay trượt Khâu 1: Giá(có thể vỏ động móng máy) Khâu 2: Tay quay OA quay quanh trục cố định qua O, khối lượng m , chiều dài R, mơ men qn tính trục qua S J S2 Khối tâm S có tọa độ (ξ , 0) Khâu 3: Thanh truyền AB chuyển động song phẳng, khối lượng m , chiều dài L, mơmen qn tính trục qua khối tâm S JS3 Khối tâm S có tọa độ (ξ , 0) Khâu 4: Con trượt B chuyển động tịnh tiến, khối lượng m Khối tâm S có tọa độ (ξ , 0) Mơ men qn tính trục qua S4 JS4 Sơ đồ cấu cho hình 1.1 ξ3 ξ2 y A S3 y3 η2 S2 y2 O B β ψ x2 x x3 η3 Hình 1.1: Sơ đồ cấu tay quay trượt 1.2.1: Hàm vị trí bậc khơng Từ hình 1.1 ta tính hàm vị trí bậc không cấu sau: x0 = (1.1) y0 = (1.2) xA = R cosψ (1.3) yA = R sin ψ (1.4) x2 = xS2 = ξ S2 cosψ = ξ cosψ (1.5) y2 = yS2 = ξ S2 sinψ = ξ2 sinψ (1.6) x3 = xS3= Rcosψ+ ξ S3 cos β= Rcosψ+ ξ3 cos β (1.7) ξ i iβ xB = xS4 = Rcosψ + L cosβ yB = yS4 = Từ mối quan hệ động học: R sin ψ = L sin β i ξ iβ (1.8) (1.9) (1.10) sin β = R sin ψ = λ sin ψ L (1.11) β = arcsin(λ sinψ ) (1.12) cos β = − sin β = − λ sin ψ Sử dụng khai triển Newton ta có cos β = − λ sin ψ ≈ − λ sin ψ (1.13) Khi đó: λ λ 2ξ x3 = Rcosψ + ξ3 − + cos 2ψ (1.14) y3 = ( R + λξ ) sinψ (1.15) λ λ 2L xB = Rcosψ + L 1− cos 2ψ + (1.16) β−= +λ λ3 sin+ψ λ3 24 sin 3ψ (1.17) 1.2.2: Hàm vị trí bậc Từ hàm vị trí bậc khơng ta suy hàm vị trí bậc cấu sau: Đạo hàm (1.11) theo thời gian ta được: β cos β = λψ cosψ β = λ ψ cos ψ − λ2 sin ψ λψ cos ψ β = = = − λ2 sin ψ λψ cosψ 1 − λ sin ψ λψ cosψ (1 + λ2 sin ψ ) 1− λ sin ψ Bỏ qua vô bé bậc cao λ4 ta được: λ2 β ≈ λψ cosψ 1 + sin 2ψ (1.18) Ta có: x = − ξ2 sin ψ ψ (1.19) y = ξ cosψ ψ (1.20) x3 = R − sinψ ψ ξ3 sin β β λ2 sin ψ ψ = R−sin ψ ψ ξ3λ sin ψ+cosψ 1 = +Rsin ψ (1.21) λ2 λ2 + 2ψ 1 ξ3 sin sin ψ ψ 2 y3 = R cosψ ψ − ξ3 cos β β λ2 λ2 R = cosψ ψ +ξ 3λ cosψ + sin ψ − sin 2ψ ψ 2 = Rcos+ψ λ4 ξ3 λ cos ψ −1 sin ψ ψ (1.22)