Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя внутреннего сгорания к корпусу судна

 

Использование: в судостроении, при эксплуатации и ремонте морского транспорта . Сущность изобретения: кронштейны соединены с тягой, (образованной балками 7), шарнирами, выполняющими одновременно роль фрикционного демпфера. Шарнир состоит из соединенных стяжным болтом 17 диска 10, закрепленного .на кронштейне , и втулок 13, 14, закрепленных на балках 7. Торцовые части диска 10 имеют конические выемки, поверхности которых сопряжены с коническими втулками 13, 14, и образуют фрикционный демпфер, работающий при нагрузках, превышающих силы трения в шарнире. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

P ЕСПУБЛИК (51)5 В 63 Н 21!30

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4920849/11 (22) 08,02.91 (46) 23.01,93,Бюл, М 3 (71) Дальневосточное высшее инженерное .морское училище им. адм. Г.И.Невельского (72) С.А. Худяков (56) Патент Швейцарии % 521880, кл. В 63 Н

21/30, 1972.

Патент ФРГ hL 1125895, кл, В 63 Н

21/30, 1962.

Чертеж фирмы Бурмейстер и Вайн

N. 2486737 в техдокументации танкера

"Азия", 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕРХНЕГО КРЕПЛЕНИЯ ОСТОВА ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ К КОРПУСУ СУДНА

„„ Ы„„1789421 А1 (57) Использование: в судостроении, при эксплуатации и ремонте морского транспорта. Сущность изобретения: кронштейны соединены с тягой, (образованной балками

7), шарнирами, выполняющими одновременно роль фрикционного демпфера. Шарнир состоит из соединенных стяжным болтом 17 диска 10, закрепленного,на кронштейне, и втулок 13, 14, закрепленных на балках 7. Торцовые части диска 10 имеют конические выемки, поверхности которых сопряжены с коническими втулками 13, 14, и образуют фрикционный демпфер, работающий при нагрузках, превышающих силы трения в шарнире. 3 ил.

1789421

Изобретение относится к судостроению и эксплуатации морского транспорта и может быть использовано в устройствах, предназначенных для крепления главных двигателей внутреннего сгорания (дизелей) и котлов к корпусу судна с целью предотвращений вибрации.

В связй с-"широким применением на морско1и::транспорте судовых малооборотных дизелей большой "мощности в качестве главных двигателей судов .. возникает проблема, связанная с их повышенной вибрацией, что является следствием значительного увеличения габаритных размеров машин, а также наличия неуравнове- 15 шенных моментов и сил инерции, С целью предотвращения повышенной вибрации, особенно при резонансных основных(Н- и X-образных) формах колебаний остовов главных двигателей, устанавливают 20 связи верхнего крепления остова двигателя с корпусом судна.

Конструкции таких связей различны, но

see они обязательно включают в состав два шарнира с целью исключения изгибающего 2 момента в них при температурных деформа циях остова главного двигателя и демпфер для гашения вибрации, Количество. связей, устанавливаемых на каждом двигателе, больше числа его цилиндров на единицу.

Известны конструкции связей верхнего крепления остова главного двигателя с корпусом судна различных дизелестроительных фирм, изготавливающих судовые малооборотные дизели. Так, известная 8- > связь фирмы Зульцер с гидравлическим демпфером и двумя шарнирами соответственно со стороны дизеля и корпусных конструкций судна, установленными между блоком цилиндров двигателя и платформой 40 машинного отделения (корпусная конструк. ция). Шарниры содержат призонные болты, скрепляющие соединенные между собой воедино кронштейн; закрепленный на остове двигателя, тягу и кронштейн, закреплен- "5 ный на платформе.

Известна также связь фирмы МАН крепления остова главного дизеля с корпусом судна, включающая эксцентриковый демпфер и два шарнира, образованные при- >0 зонными болтами, Общим недостатком известных решений является техническая сложность и недостаточная долговечность связей, что обусловлено появлением износа призонных болтоа, возникновением заэо- 55 ров и последующим выходом связей из строя.

Известна конструкция связи верхнего кр6пления главного двигателя внутреннего сгорания с корпусом судна фирмы Бурмейстер и Вайн, являющаяся по большинству признаков ближайшим к изобретению техническим решением. Связь содержит соединенные друг с другом кронштейн со стороны главного двигателя, тягу, включающую две параллельно расположенные балки, и кронштейн с демпфером со стороны корпуса судна. Соединения кронштейна со стороны двигателя с балками тяги с одной ее стороны и кронштейна с демпфером со стороны корпуса судна с этими же балками с другой ее (тяги) стороны выполнены посредством двух шарниров, Каждый шарнир включает стяжной приэонный болт с прижимной гайкой по оси шарнира, скрепляющие параллельные балки тяги, Недостатком этой связи также является ее малая долговечность, Действующие на связь знакопеременные нагрузки от вибрации остова дизеля приводят к износу призонных болтов и отверстий под них и, следовательно, к появлению зазоров, В дальнейшем это приводит к возникновению ударных усилий на контактных поверхностях призонных болтов, увеличению зазоров и выходу связи из строя. Образование зазора в шарнирах происходит через несколько сот часов, хотя они должны работать весь срок службы главного дизеля (800-100 тыс.часов). Для восстановления работоспособности связей в условиях эксплуатации необходимо неоднократно заменять болты, обеспечивая при этом условия посадки (призонные болты устанавливаются без зазора), что сопряжено со значительными трудозатратами, Цель изобретения — увеличение срока службы связи и упрощение ее конструкции путем обьединения функций шарнира и дем пфера.

Укаэанная цель достигается тем, что в устройстве, включающем соединенные друг с другом кронштейн со стороны двигателя, тягу из двух параллельно расположенных балок, кронштейн со стороны корпуса судна, шарнирные узлы их соединения между собой, включающие стяжной болт с крепежной гайкой по оси шарнира, скрепляющие балки тяги, и фрикционный демпфер, шарнир и демпфер обьединены в одном узле и выполнены в виде жестко закрепленного с усечением боковой стороны на торцовой поверхности концевой части соответствующего кронштейна (т.е. со стороны двигателя или со стороны корпуса судна) вертикального диска и в виде сопряженных с ним двух выступов, Вертикальный диск имеет центральное отверстие под стяжной болт, которое, в сою очередь, имеет в диаметральном горизонтальном сечении профиль, образо1789421 ванный (очерченный) двумя симметрично расположенными, обращенными навстречу вершинами усеченными конусами. Сопряжение с вертикальным диском двух выступов выполнено по его бокам, по центральному отверстию, При этом выступы выполнены в форме соответствующих усеченных конусов. имеют центральные отверстия под стяжной болт и установлены жестко на внутренних сторонах концевых частей параллельно расположенных балок тяги. Вершины усеченных конусов, образующих профиль центрального отверстия диска, отстоят друг от друга, а стяжной болт размещен в центральном отверстии диска с зазором;

Силовое воздействие, передаваемое через кронштейн от двигателя к диску. через сопряженные поверхности центрального отверстия диска и конусных выступов параллельно расположенных балок тяги, передается этим выступам, а от них к балкам, на которых они жестко прикреплены к корпусу, обеспечивая тем самым гашение вибрации и температурных деформаций.

Наличие стяжного болта по оси шарнира обеспечивает в совокупности необходимое трение на сопряженных конусных рабочих поверхностях и несжимаемость (жесткость) в них при передаче усилий до определенного предела, т.е. обеспечивает работу связи в целом как жесткой конструкции.

При значительных вибрационных перемещениях; передаваемых диску (а также нагрузках), шарнир начинает работать как демпфер. Так, поперечные оси шарнира значительные перемещения (по оси связи) вызывают некоторое раздвигание конусных выступов балок, происходящее за счет внедрения между ними сопряженных с ними поверхностей центрального отверстия диска, имеющего в диаметральном горизонтальном сечении профиль, образованный двумя симметрично расположенными, обращенными навстречу вершинами усеченными конусами. Затраты энергии при этом на преодоление сил трения в шарнире создают в нем эффект демпфирования. Причем сама характеристика демпфирования шарниров является нелинейной. Это обусловлено тем, что при таком перемещении диска (линейном по оси связи) за счет свойства клина, проявляемого в совокупности поверхностями центрального отверстия диска, конусные выступы раздвигаются, т,е. растягивают стяжной болт, увеличивая его натяжение, которое, в свою очередь, вызы вает повышение сил трения и эффект демпфирования. Последнее обеспечивает

55 снижение амплитуды вибрации главного двигателя, что особенно важно при резонансных колебаниях, возникающих в моменты прохода его резонансных зон.

При этом вертикально ориентированный диск (ось шарнира горизонтальна) обеспечивает в совокупности снижение изгибающего момента от действия температурных деформаций и самого опрокидывающего момента, а также достижение максимальной изгибной жесткости при возникновении указанных напряжений именно в плоскости действия опрокидывающего момента двигателя, т.е. в вертикальной плоскости.

Установка стяжного болта в центральное отверстие диска с зазором обеспечивает в совокупности возможность линейного перемещения диска по осМ связи относи- тельно конусных выступов и самого стяжно- . го болта. Данное перемещение возникает при такой нагрузке на связь, которая превышает силу трения на сопряженных конусных (рабочих) поверхностях шарнира, Выполнение профиля центрального от- верстия диска очерченным двумя усеченными конусами с отстоянием их вершин обеспечивает в совокупности с конусными выступами необходимый запас на износ сопрягаемых поверхностей центрального отверстия диска, увеличивает долговечность пар трения.

Таким образом, наличие указанных сопряженных конусных поверхностей шарнира, т.е. своего рода конусного шарнира, устраняет в совокупности возможность появления зазоров при износе пар трения (самих конусных поверхностей), что осуществляется за счет осевого перемещения конусных выступов параллельно разме-. щенных балок под действием стяжного болта, В таком конусном шарнире, в отличие от цилиндрического, износ не ведет к возникновению зазора, Усилие затяжки конусного шарнира всегда нетрудно проконтролировать в эксплуатации. При этом одновременно достигается возможность совмещения s одном узле функций шарнира и демпфера. Устраняется лишний узел, упрощается конструкция, т,е. достигается дополнительный эффект.

Изложенное позволяет сделать вывод, что заявляемое техническое решение обеспечивает достижение поСтавленной цели— повышение долговечности связи, На фиг. 1 изображена схема расположения связей верхнего крепления остова главного двигателя внутреннего сгорания; на фиг. 2 — связь верхнего крепления главного двигателя, вид сверху; на фиг. 3 — конусный

1789421

40

55 шарнир с горизонтальным разрезом по осевой линии, устройство поясняется на примере связей (в количестве б шт„ не показаны) верхнего крепления остова главного дизеля, установленных на главном дизеле 5L60IAC танкера "Азия" Дальневосточного морского пароходства, Связи 1 (фиг,1) установлены между главным двигателем 2, закрепленным на фундаменте 3, и платформой 4 машинного отделения судна. Каждая связь содержит; два конусных шарнира 5; кронштейн 6, прикрепленный к платформе 4 машинного отделения (см. фиг. 1, 2); тягу, образованную двумя параллельно расположенными балками 7 с соосными отверстиями 8 по концам, и крок штейк .9, и рикре плен н ый к остову двигателя. Каждый шарнир 5 содержит (см, фиг; 3) диск 10, прикрепленный вертикально к одному из кронштейнов (6 или 9) посредством сварочного шва 11, Диск 10 имеет с боков две конусные проточки со сквозной перемычкой 12 между ними (центральное отверстие); в проточки установлены два конусообразных выступа (втулки) 13 и 14 в виде конусов с усеченными вершинами, закрепленных на внутренних поверхностях концевых частей балок 7 посредством сварочных швов 15; Конуса 13 и 14 имеют соос- 30 ные отверстия 16 в центре (центральные отверстия), в которые установлен стяжной болт 17 с гайкой 18 (служащей для регулирования его стяжного усилия), скрепляющие между собой балки 7, конуса 13, 14 и диск

10 (через центральное отверстие). Для увеличения податливости болтовой пары (17 и

18) установлен стакан-удлинитель 19, а сам болт 17 установлен в центральное отверстие диска 10 с зазором в перемычке 12

Связь верхнего крепления остова двигателя используют следующим образом.

Вначале выполняют монтаж связи на месте между двигателем и корпусом судна, который производят в следующей последовательности: вертикально прикрепляют диски 10 к торцам кронштейнов б и 9 посредством сварочного шва 11; производят сборку шарниров 5, для чего конуса 13 и

14 вставляют в проточки дисков 10 и стягивают болтами 17; на основания конусов 13 и 14 накладывают концы балок 7 таким образом, чтобы отверстия 8 были соосны с центральными отверстиями 16 конусов 13 и

14; размечают и скрепляют между собой предварительно балки 7 и конуса 13 и 14 по внутреннему контуру отверстий 8 балок посредством сварочных швов 15 (прихватки); проверяют точность сборки; демонтируют стяжные болты 17 и прикрепляют конуса 13 и 14 сварочными швами 15 окончательно как по периметру отверстий 8, так и по контуру оснований конусов 13 и 14; выполняют окончательную сборку связи путем установки болтов 17 и регулировки их динамометрическим ключом (для контроля момента), Наличие зазора между болтом 17 и телом перемычки 12 обусловливает ее точность.

Связь готова к использованию, Связь работает следующим образом.

При работе двигателя внутреннего сгорания 2 (см, фиг. 1) крутящий момент передается по валопроводу (не показан) на гребной викт (не показан), а его реакция— опрокидывающий момент Моп воспринимается фундаментом 3 и связями 1 верхнего крепления остова двигателя, которые также предотвращают поперечные колебания остова с амплитудой А, а также нередко и момент от действия температурных деформаций. Связь воспринимает эти нагрузки, При этом по их характеру она воспринимает воздействие как опрокидывающего момента Моп (статическая нагрузка), так и инерционной нагрузки, действующей при вибрации остова двигателя в поперечном направлении (динамическая знакопеременная нагрузка). До определенной величины этой суммарной нагрузки связь жесткая, т.е, без смещения в конусных шарнирах 5 за счет сил трения на сопряженных поверхностях конусов 13, 14 и центрального отверстия .диска 10 (конусных проточек). При превышении действующей нагрузкой вели,чины сил трения шарниры 5 начинают работать как демпферы.

Регулировкой натяжения болтов 17 по показаниям динамометрического ключа проверяют равномерность и выравнивают силы трения в шарнирах 5 всех (6 шт„не показаны) связей, чем обеспечивает равномерное распределение нагрузки связей по всей длине дизеля, Преимуществом изобретения по сравнению с прототипом является повышенная долговечность связи, достигнутая за счет возможности компенсации износа осевым смещением конусных пар трения под действием постоянной нагрузки от стяжных болтов. 3а счет регулировки сил трения в шарнирах для любого главного двигателя возможно достижение уровня вибрации ниже предельных норм эксплуатации (установ-. ленных Правилами Регистра СССР; 0,50 мм.

Кроме того, конструкция связи проще, удобнее при монтаже и не требует больших затрат в эксплуатации.

1789421

Формула изобретения

Устройство для верхнего крепления остова главного двигателя внутреннего cmpaния к корпусу судна, содержащее тягу из двух параллельных балок, кронштейны двигателя и корпуса судна, соединенные с тягой с помощью шарниров, включающих в себя стяжной болт с гайкой, и фрикционный демпфер, от л и ч а ю ще е с я тем, что, с целью увеличения срока службы связи и упрощения ее конструкции путем обьединения функций шарнира и демпфера, каждый шарнир состоит из взаимодействующих между собой диска с центральным отверстием и коническими выемками на торцовых частях, закрепленного на конце кронштейна, и конических втулок, закрепленных на тягах, а упомянутый болт снабжен стаканом-удлинителем, при этом конические поверхности втулок сопряжены с выемками диска, а болт установлен в отверстии диска с зазором.