Моделювання будівельних конструкцій машинного відділення суднонавантажувача для виявлення причин понаднормативної вібрації

Abstract

У статті узагальнено результати скінчено-елементного моделювання напружено-деформованого стану несучого металокаркасу машинного відділення суднонавантажувача закордонного виробництва, розташованого на території порту м. Южного під дією джерел вібрації від приводу піднімання-опускання стріли. Модель розроблено з урахуванням технічного стану споруди в цілому, який встановлений при візуальних та інструментальних дослідженнях. Досліджено обертальні компоненти приводу піднімання-опускання стріли суднонавантажувача, засоби забезпечення плавного пуску приводу, виявленні проектні недосконалості приводу. Виконано кінематичні та динамічні розрахунки на предмет визначення основних вібраційних характеристик обертових компонент приводу (двигун, циліндричний редуктор, зубчаста передача, гальмівні та канатні барабани). Розроблено ефективну методику експериментальних досліджень, яка включає розробку схеми встановлення датчиків на будівельних конструкціях опорної рами машинного відділення, експериментальні виміри віброхарактеристик (віброамплітуда, віброшвидкість, віброприскорення) та їх математичне опрацювання. Виконано порівняння теоретично розрахованих вимушених частот коливань структурних одиниць споруди з експериментально визначеними даними, та локалізацію найбільш небезпечного джерела вібрації. Виявлено основну причину понаднормативної вібрації будівельних конструкцій суднонавантажувача – зниження жорсткості рами приводу внаслідок суттєвого корозійного зносу і, як наслідок, резонування обертальних компонент приводу з власними коливаннями рами приводу споруди. Розроблена методика підсилення будівельних конструкцій машинного відділення, які зазнали найбільших пошкоджень від корозії протягом тривалої експлуатації, для зниження рівня вібрації до прийнятних меж та подальшої нормальної експлуатації споруди.

В статье обобщены результаты конечно-элементного моделирования напряженно-деформированного состояния несущего металлокаркаса машинного отделения судопогрузчика заграничного производства, расположенного на территории порта г. Южного под действием источников вибрации от привода поднимания-опускания стрелы. Модель разработана с учетом технического состояния сооружения в целом, который установлен при визуальных и инструментальных исследованиях. Исследовано вращающиеся компоненты привода поднимания-опускания стрелы судопогрузчика, средства обеспечения плавного пуска и плавной остановки привода, выявлены проектные несовершенства привода. Выполнены кинематические и динамические расчеты на предмет определения основных вибрационных характеристик вращающихся компонент привода (двигатель, цилиндрический редуктор, зубчатая передача, тормозной и канатный барабаны). Разработана эффективная методика экспериментальных исследований, которая включает разработку схему установки датчиков на строительных конструкциях опорной рамы машинного отделения, экспериметнальные измерения виброхарактеристик (виброамплитуда, виброскорость, виброускорение) и их математическую обработку. Выполнено сравнение теоретически рассчитанных вынужденных частот колебаний структурных единиц сооружения с экспериментально установленными фактическими данными и локализацию наиболее опасного источника вибрации. Выявлена основная причина сверхнормативной вибрации строительных конструкций судопогрузчика – снижение жесткости рамы привода вследствие существенного коррозионного износа и, как следствие, резонанс вращательных компонент привода с собственными колебаниями рамы привода сооружения. Разработана методика усиления строительных конструкций машинного отделения, которые вследствие длительной эксплуатации подверглись наибольшим коррозионным повреждениям, для снижения уровня вибрации до приемлемых значений и дальнейшей нормальной эксплуатации сооружения.

The article contains a finite element modeling of the stress-strain state of metal constructions of the foreign manufactured ships loader`s engine room, located in the seaport of Yuzhny`s town under the jibs lifting and lowering drive vibration source. The model have been developed taking into account the technical condition of the structure, which were determined after visual and instrumental examination. Have been researched the rotating structures of jibs lifting and lowering drive, means of ensuring smooth start and soft stop of the drive, have been increased the specific drive imperfections. Have been done the cinematic and dynamic calculations on a subject of definition of vibration parameters of rotation components of drive (electric motor, spur gear, gear, brace and rope drums). Have been offered the effective methods of experimental research, which including the scheme of installations of sensors at the structure of support frame of engine room, experimental measurements of vibration characteristics (vibration, amplitude, vibration velocity, vibration acceleration) and its mathematical processing. Have been done the comparison of the theoretical forced vibrations frequency of structural units of ships loader with experimentally determined data and localization of the most dangerous source of vibration. Have been revealed the main reason of excess vibration the structure of ships loader which are reduced rigidity of drive support frame which has been damaged corrosion and consequently, resonance of rotational drive components with natural oscillations of ships loader structures. Have been developed the method of strengthening of structures of engine room, which have been damaged corrosion during long term operation for the reduction of vibration intensity and for the further normal operation.