Вестник МГТУ. 2015, №4.

Глушков С. С. и др. Совершенствование методологии измерения… 700 УДК 621.1 С. С. Глушков, С. П. Глушков, И. А. Круглов, А. А. Иванов Совершенствование методологии измерения крутильных колебаний S. S. Glushkov, S. P. Glushkov, I. A. Kruglov, A. A. Ivanov Improving the methodology of torsional vibrations' measurement Аннотация. Проведен теоретический анализ метода измерений параметров крутильных колебаний судовых энергетических установок, установлена возможность влияния режима испытаний на результаты измерений. Сформулированы рекомендации относительно режимов испытаний судовых энергетических установок. Abstract. The theoretical analysis of the measurement method of parameters of ship power plants' torsional vibrations has been carried out; the possibility of impact of the testing regime on the measurement results has been established. Some recommendations regarding the test modes of ship power plants have been given. Ключевые слова: крутильные колебания, судовой валопровод, частота вращения, быстрое преобразование Фурье. Key words: torsional vibration, marine shaft, rotational speed, fast Fourier transform. Введение При проектировании и модернизации судовых энергетических установок необходимо проведение измерений параметров крутильных колебаний. Методы и режимы испытаний регламентированы источниками [1]–[3]. Испытания проводятся как на фиксированных режимах, так и с равномерным изменением частоты вращения вала. Целью работы является проверка методологии измерения параметров крутильных колебаний и оценка возможности влияния режимов испытаний на результаты измерений. Задачи исследования: 1) измерить время ускорения коленчатого вала в диапазоне частот вращения от 900 до 1000 мин –1 ; 2) построить графики функций колебательного процесса, теоретических прямых, характеризующих изменение частоты вращения, а также суммарных графиков двух функций; 3) определить амплитудно- частотные характеристики исходных и суммарных сигналов; 4) сравнить амплитуды исходного и суммарного сигналов; 5) проанализировать методологию на основе математического моделирования собственных частот крутильных колебаний валопроводов [4]. Материалы и методы В целях определения времени ускорения изменялась частота вращения коленчатого вала от 900 до 1000 мин –1 с фиксацией результата с помощью секундомера. Для оценки влияния режима испытаний на результаты измерений задана функция изменения частоты вращения коленчатого вала на некотором ограниченном промежутке времени t и периодическая составляющая крутильных колебаний. Известно, что при крутильных колебаниях происходит периодическое изменение амплитуды A , а увеличение частоты вращения n будет характеризоваться уравнением: ϕ ( ω в ) = A sin( ω в ) + nt . (1) При фиксированной частоте вращения n = 0 уравнение (1) сводится к исследованию типичного колебательного процесса: ϕ ( ω в ) = A sin( ω в ). (2) В соответствии с выражением (2) построены графики функции ϕ ( ω в ) с варьированием частоты ω в , при постоянных значениях амплитуды и времени. Изменение частоты вращения на указанном диапазоне можно задать теоретической прямой A ( t ) = kt , произвольного наклона. На практике наклон прямой различен, коэффициент k зависит от нагрузки на двигатель и подачи топлива в некоторый момент времени t . Таким образом, к исходной функции (2) добавляется функция A ( t ) = kt . Производится суммирование численных значений исходного сигнала на установившемся режиме, с численными значениями теоретической прямой, характеризующей изменение частоты вращения. Амплитудно-частотные характеристики исходных и суммарных сигналов определяются на основе алгоритма быстрого преобразования Фурье [5].