Руководство р.043-2016 для Российский Речной Регистр
Оценка работоспособности силиконовых демпферов крутильных колебаний судовых двигателей внутреннего сгорания

ОЦЕНКА РАБОТОСПОСОБНОСТИ СИЛИКОНОВЫХ ДЕМПФЕРОВ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Руководство Р.043-2016

Москва 2016

приказом Российского Речною Регистра от 26.09.2016 № 67-п

Введено в действие со 02.10.2016 Издание    1

Настоящее руководство определяет порядок проведения работ по проверке технического состояния силиконовых демпферов судовых двигателей внутреннего сгорания.

Руководство не исключает применение иных, зарекомендовавших себя на практике и одобренных Речным Регистром способов проверки технического состояния силиконовых демпферов.

Ответственный за выпуск —С. В. Канурный Оригинал-макет — Е. Л. Багров

О Российский Речной Регистр, 2016

S Требования к отчетной документации

_Окончание табл. 7.1

При этом, если Т_ЖТ больше 15 000 ч, назначается 7^_т = 15 000 ч; если 7'_0СТ меньше 15 ООО ч. то 7*_кт = 7^.

В качестве примера в табл. П2.5.2-2 приложения 2. в 4.5 и 4.5 приложения 3 приведены результаты повторных расчетов, выполненных на основе допущения о развитии максимальных амплитуд колебаний за цикл._

7.2    Максимальный срок до очередного контрольного торсио-графирования для оценки работоспособности силиконовых демпферов не должен превышать 15 000 ч, что составляет для судов речного флота 5-7 навигаций (лет), а для судов смешанного (река - море) Iшагания — 3-4 года.

7.3    При выявлении неудовлетворительного технического состояния силиконового демпфера, в случае, когда действующие напряжения, которые определены в соответствии с 6.2 ч. IV ПКПС превышают допускаемые для длительной работы, назначаются запретные зоны частот вращения в соответствии с указаниями 6.4 ч. IV ПКПС. При установке нового демпфера следует выполнить KOIггролысое торсиографирование.

8 ТРЕБОВАНИЯ К ОТЧЕТНОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

8.1    Результаты торсиографирогания оформляют в виде предварительного и окончательного заключения. Сроки оформления предварительного и окончательного заключений, а также представления окончательного заключения на согласование Речному Регистру должны соответствовать п. 1.8 руководства Р.009-2004 «Расчет и измерение крутильных колебаний валопроводов и агрегатов».

8.2    В предварительном заключении приводятся краткие данные судна и энергетической установки согласно п. 4.1 руководства Р.009-2004. Кроме того, в выводах предварительного заключения должна содержаться оценка технического состояния демпфера и заключение о допуске демпфера к дальнейшей эксплуатации. Указывается срок действия предварительного заключения.

8.3    Окончательное заключение содержит следующие разделы (примеры оформления окончательного заключения приведены в разд. 6 приложения 2 и разд. 5 приложения 3):

Руководство Р. 043-2016

.1 информация о судне: тип и наименование судна, номер проекта, регистровый номер;

.2 краткая характеристика судна и энергетической установки: дата, место и условия проведения измерений (загрузка и осадка судна, состояние моря, глубина фарватера); исполIштель измерений;

использованная аппаратура и точки измерений; основные режимы измерений;

краткое описание энергетической установки системы ДВД; тип, марка, заводской номер главного двигателя (ГД); номинальная мощность и частота вращения; частоты вращения, соответствующие основным спецификаци-онным режимам длительной работы на частичных нагрузках; наработка ГД;

диаметры шеек коленчатого вала и временное сопротивление его материала;

тип (марка) силиконового демпфера; структурная схема установки; крутильная схема системы;

.3 краткое описание устройств для измерений: информация об использованных датчиках, измерительной и ре гистр и ру юте й ап па ратуре;

тип анализатора при гармоническом анализе торсиограмм; место установки датчика и тип его привода; тип отметчика времени и частоты вращения вала; режимы работы установки, на которых проводились измерения (ручное или с помощью системы ДДУ управление двигателем и т. п.); .4 результаты измерений;

масштаб записи амплитуд колебаний (график тарировки); графики развития амплитуд колебаний носка коленчатого вала двигателя в зависимости от частоты вращения двигателя;

графики результатов гармонического анализа отдельных участков торсиограмм;

образцы торсиограмм;

масштабы напряжений для элементов системы;

.5 расчеты:

S Требовании к отчетной документации

вынужденных колебаний и напряжений на резонансных и эксплуатационных частотах вращения двигателя;

максимальных напряжений в коленчатом вале двигателя от резонансных, околорезонансных и вынужденных колебаний на резонансных и основных эксплуатационных частотах вращения;

допускаемых Речным Регистром напряжений для длительной работы на рассматриваемых частотах вращения двигателя. Кроме того, должны быть приведены графики развития напряжений в коленчатом вале двигателя и допускаемые для длительной работы и, при необходимости, быстрого прохода. При наличии запретных зон они указываются на графиках;

предполагаемою ресурса демпфера на резонансных и основных эксплуатационных частотах вращения двигателя;

остаточного ресурса демпфера на резонансных и основных эксплуатационных частотах вращения двигателя;

оценка времени до очередною контрольного торсиографиро-вания;

.6 выводы.

Па основании выполненных измерений и расчетов производится анализ результатов, в результате которого оценивается техническое состояние демпфера и количество часов до очередного контрол ыю го торс ио граф и ро ва н и я.

В случае неудовлетворительного технического состояния демпфера определяются диапазоны и расположение запретных для длительной эксплуатации зон. При условии обозначения таких запретных зон на тахометрах, если их расположение в рабочем диапазоне частот вращения удовлетворяет требованиям 6.2.3 ч. IV ПКПС, двигатели допускаются к дальнейшей эксплуатации.

Руководство P.043-2016

ПРИЛОЖЕНИЕ 1 (справочное)

ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛИКОНОВЫХ ДЕМПФЕРОВ СУДОВЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Необходимые для расчета крутильных колебаний характеристи ки силиконовых демпферов приведены в табл. П1.1

Таблица II1.1 Моменты инерции силиконовых демпферов

Двигате;и> Обозначение демпфера Эффективный момент инерции. 0\ кг м2 Момент инерции маховика демпфера. 0М, кгм2 Гарантированный ресурс Т'п.р- ч NVD26 A-400 0,900 0,750 30000 NVD26 7.2-1(0450) 1,940 1,800 30000 8NVD36.1U A-560 5,430 4,180 30000 8NVDS48A-2U A-710 15,730 14,000 30000 NVD48 B-790 29,070 23,450 30000 Г60, Г70, ПО-5 Г60-2500-1 62,000 62,800 30000 235Д-04 (05) 3.010.7-00 5,688 4,255 20000 Mitsubishi 6D24TC — 0,219 0,178 20000 Scania DI 16 43М10-58 1503907 0,080 0,083 20000 Scania DI 12 59M Scania D12 1367619 0,120 0,120 20000 Cummins QSB5.9 HD/HO — 0,058 0,058 20000 Cummins KTA38M1 — 1,2655 1,035 20000 Cummins NTA 14-G DAI 178 0,270 0,220 20000 Caterpillar Cat 3196B — 0,139 0,187 20000 Caterpillar C12 1678125 0,169 0,173 20000 Caterpillar C12 1678125 группа 1230464 0,309 0,172 20000 Caterpillar Cat 3406E — 0,219 0,063 20000 Caterpillar C9 208-9619 0,172 0,172 20000 Caterpillar C18 329-6110 1,188 1,131 20000 Caterpillar C32 326-2660 0,651 0,635 20000 Caterpillar Cat 3512B 8 N0339 7,636 4,005 20000

Окончание табл. II 1.1

Двигатель Обозначение демпфера Эффективны ft момент инерции. 0\ кг-м" Момент инерции маховика демпфера, 0М, кг м2 Гаранти рованный ресурс Caterpillar Cat 3516В — 6,981 6,536 20000 MAN D 2840 51.02201-0136 0,563 0,448 20000 MAN D2842 LE4xx 51.02201-0107 0,319 0,224 20000 MAN D2876 LE4xx 51.02201-0166 0,3230 0,218 20000 MAN D2866 LXE 51.02201-0081 + Hab 51.02601-0426 0,185 0,117 20000 MAN D2866 LXE 51.02201- 0081 + Hab 51.02201- 0455 0,195 0,117 20000 MAN D2866 LXE 51.02201- 0132 + Hab 51.02201- 0469 0,183 0,120 20000 MAN D2866 LXE 51.02201- 0132 + Hab 51.02201- 0480 0,188 0,120 20000 MAN D2862 LE4xx 51.02201-0166 + Hab 51.02115-0255 0,301 0,218 20000 MAN D2862 LE4xx 51.02201-0166 + Hab 51.02115-0273 0,314 0,218 20000 Weichai X8170ZC — 1,819 0,561 20000 Weichai WD615C-22 (24) 61560020010 0,223 0,143 20000 Weichai WD618C-22 61800020012 0,236 0,152 20000 Weichai WP4C120-18 — 0,091 0,090 20000 B6190 511.02.14 2,5860 2,4375 20000 Volvo Pent a D9A-CR1 — 0,2735 0,1150 20000 Volvo Penta D16MII — 0,3341 0,290 20000 Yanmar 61IYM-WET — 0,4449 0,2818 20000

Руководство P.043-2016

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное)

ОЦЕНКА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛИКОНОВЫХ ДЕМПФЕРОВ ДВИГАТЕЛЕЙ 8NVD36.1U ТЕПЛОХОДА «М. В. ЛОМОНОСОВ»

1 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ТОРСИОГРАФИРОВАНИЯ ГЛАВНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 8NVD36HU

Работа выполнена с целью проверки работоспособности силиконовых демпферов двигателей в связи с выработкой ресурса 30000 ч, гарантированного орган изацией-изготовителем демпферов. Наработка главных двигателей к моменту испытаний 19.06.2004 г. составила 33414 ч.

Проверка работоспособности силиконовых демпферов выполнена торсиографированием системы ДВД.

Испытания проведены 19 июня 2004 г. специатистами фирмы «ТОРСИО» (г. Санкт-Петербург) на т/х «М. В. Ломоносов» (пр.305) в ходовом режиме его работы на р. Северная Двина. Судно в балласте. Осадка кормой 1,45 м, глубина фарватера 3,2 м, волнение-штиль.

Энергетическая установка двухвальная. Каждая пропульсивная установка (см. 11.1.3.3 ч. IV ПКПС) состоит из двигателя, вало-провода и гребного винта (рис. П2.1-1), параметры каждого элемента установки приведены в табл. П2.1-1.

2    1    3    4    5

Рис. П2.1-1. Структурная схема установки:

1 - двигатель; 2 - демпфер силиконовый; 3 - маховик; 4 -валопровод; 5-гребной винт

СОДЕРЖАНИЕ

1    Общие положения........................................................................ 4

2    Обозначения, определения и пояснения................................... 4

3    Область распространения............................................................ 5

4    Метод оценки предполагаемого ресурса силиконовых

демпферов и цель расчета........................................................... 6

5    Торсиографирование.................................................................... 6

6    Оценка остаточного ресурса силиконового демпфера............. 7

7    Рекомендации по периодичности проверок работоспособности демпфера............................................................................ 10

8    Требования к отчетной документации....................................... 11

Приложение 1. Характеристики силиконовых демпферов судовых двигателей............................................................................... 14

Приложение 2. Оценка технического состояния силиконовых демпферов двигателей 8NVD36.1U теплохода «М. В. Ломоносов»    17

Приложение 3. Оценка технического состояния силиконовых

демпферов двигателей CAT 3512В буксира «Бодрый».................. 39

Литература.......................................................................................... 74

Руководство Р. 043-2016

1 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1    Цель настоящего Руководства — определение общего порядка проведения работ по оценке работоспособности силиконовых демпферов двигателей внутреннего сгорания, объема и содержания отчетной документации, проведение оценки остаточного ресурса силиконовых демпферов, выработавших гарантированный ор га н и за цие й - и з гото в и теле м ресурс, и определение времени до очередного контрольного торсиографирования (между очередными контрольными торсиографированиями), рекомендации по периодичности проверок работоспоеобности демпфера.

1.2    Руководство предназначено для проверки работоспособности силиконовых демпферов методом торсиографирования после выработки ими гарантированного организацией-изготовителем ресурса.

Результаты определения технического состояния демш|>ера по результатам анализа проб силиконовой жидкости не принимаются во внимание.

1.3    Положения руководства в отношении расчета предполагаемого ресурса силиконовых демпферов могут корректироваться по результатам выполненных дополнительных исследований с использованием новых физических моделей работы демпферов и опытных данных по их отказам. ¹

.? Область распространения

Система ДВД — система «двигатель-валопровод-движитель»;

ПКПС — правила классификации и постройки судов.

Л вы» —амплитуда вынужденных колебаний у-го порядка носка коленчатого вала на частоте вращения п_у, рад;

Лро — амплитуда колебаний v-ro порядка носка коленчатого вала на резонансной частоте вращения, рад;

R — предполагаемый ресурс силиконового демпфера, ч;

е₀ — постоянная системы, податливость коленчатого вала двигателя, рад/(Нм);

К_п — коэффициент, учитывающий изменение физико-химических свойств силиконовой жидкости в результате ее «старения» за весь период срока службы демпфера;

N_uaт — расчетная частота моторной формы колебаний, Гц;

Npn — резонансная частота моторной формы колебаний, Гц;

TV^h — частота вынужденных колебаний, Гц;

^пр*с — рассматриваемая частота вращения, мин ';

^прсл — резонансная частота вращения, мин"¹;

я_жс — эксплуатационная частота вращения, мин *;

— частота вращения, соответствующая вынужденным колебаниям рассматриваемого v-ro порядка, мин"¹;

Т_1Лр — ресурс безотказной работы демпфера, гарантированный организа!даей-изготовителем, ч;

Т_КЛ — время до очередного контрольного торсиографирования, ч;

T_lltp — наработка демпфера от начала эксплуатации до контрольного торсиографирования, ч;

7^ — остаточный ресурс демпфера, ч;

х/А — масштаб напряжений, МПа/рад;

V» — резонансные напряжения, МПа;

Т_шн — напряжения от вынужденных крутильных колебаний, МПа;

W — момент сопротивления участка крутильно-колеблющейся системы, в котором определяются напряжения, м².

Руководство Р. 043-2016

3.2 Руководство может быть распространено на другие типы силиконовых демпферов, устанавливаемые на указанные или другие тины двигателей при ином назначенном изготовителем гарантированном ресурсе, при условии, что метод оценки работоспособности силиконовых демпферов апробирован на достаточном для статистического анализа количестве двигателей.

4 МЕТОД ОЦЕНКИ ПРЕДПОЛАГАЕМОГО РЕСУРСА СИЛИКОНОВЫХ ДЕМПФЕРОВ И ЦЕЛЬ РАСЧЕТА

4.1    Приведенный в данном руководстве расчетный метод оценки предполагаемого ресурса силиконового демпфера основан на допущении о линейной зависимости ресурса от соотношения допускаемых и измеренных при тензометрировании или определенных по результатам торсиографирования напряжений в коленчатом вале.

4.2    Целью расчета являются:

.1 определение предполагаемого ресурса силиконового демпфера и оценка его остаточного ресурса, а также времени до очередного контрольного торсиографирования;

.2 обоснование практических рекомендаций о допустимости двигателей к дальнейшей эксплуатации.

4.3    Окончательные результаты расчетов должны оформляться в соответствии с руководством Р.009-2004 «Расчет и измерение крутильных колебаний валопроводов и агрегатов». ³

6 Оценка остаточного ресурса си. шконового ()емт/»ера

диапазоне частот вращения ГД. Торсиограммы записываются при изменении частот вращения от минимально устойчивых до максимально возможных и обратно, а также при проходе всего диапазона частот вращения ступенями в соответствии с ГОСТ 26046 и руководством Р.009-2004 «Расчет и измерение крутильных колебании валопроводов и агрегатов».

5.3    Торсиографирование ГД проводится при ходовых или швартовных испытаниях судна. При этом должно быть соблюдено основное условие: ГД должен развивать частоту вращения, достаточную для достижения основных резонансов моторной формы колебаний.

5.4    В процессе испытаний должны быть зарегистрированы резонансные и околорезонансные колебания моторной формы, а также вынужденные колебания во всем рабочем диапазоне частот вращения коленчатого вала ГД (на оеновных эксплуатационных режимах) при его полной загрузке по мощности.

5.5    Обработка результатов испытаний (торсиограмм) и их гармонический анализ выполняются по методике В. П. Терских |4|. В результате обработки торсиограмм определяется собственная частота моторной формы колебаний и резонансные амплитуды основных порядков колебаний, а также амплитуды вынужденных колебаний всех рассматриваемых порядков.

Развитие амплитуд колебаний носка коленчатого вала представляется в виде графиков, построенных по наибольшим амплитудам за цикл.

Примечание. В качестве примера в приложениях 2 и 3 пршзедены амплитуды колебаний гармонических составляющих и образцы торсиограмм по результатам торсиофафирования главных двигателей теплоходов «М.В. Ломоносов» и «Бодрый» соответственно.

6 ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА СИЛИКОНОВОГО ДЕМПФЕРА

6.1 Предполагаемый и остаточный ресурс силиконового демпфера определяют на основе допущения о работе демпфера по гашению средних, наиболее вероятных амплитуд колебаний за цикл.

6 Оценка остаточного ресурса cm и конового демпфера

вынужденных колебаний определяются по результатам торсиогра-фирования с использованием методики В. П. Терских |4|.

.1 Резонансная частота моторной формы колебаний v-ro порядка на резонансной частоте вращения рассчитывается по формуле, Гц:

= V/Ipe,.    (6.3)

Примечание. Расхождение по частотам и УУ_М01, определяемое из расчета свободных колебаний рассматриваемой системы ДВД, должно быть не более 5 %. В противном случае следует произвести корректировку параметров системы ДВД и выполнит!) расчет свободных колебаний для уточнения масштабов напряжений.

В качестве примера в приложениях 2 и 3 по результатам тор-еиографирования произведены корректировка параметров крутильной схемы и уточнение расчетной частоты моторной (|юрмы колебаний путем расчета свободных колебаний системы ДВД. Расхождение между фактической и расчетной частотами не превышает 4,3 и 4,5 % соответственно;

.2 частота вынужденных колебаний v-ro порядка на рассматриваемой частоте вращения рассчитывается но (1юрмуле, Гц:

AL„ = V«_plc;    (6.4)

.3 резонансные напряжения рассчитываются по формуле, МПа:

V, ⁼ Лр« (^Т/Л),    (6.5)

где /4,ре, — амплитуда колебаний носка коленчатого вала v-ro порядка на резонансной частоте вращения, рад;

х/А— масштаб напряжений, МПа/рад;

.4 напряжения в элементах системы ДВД от вынужденных колебаний v-ro порядка с амплитудой колебаний А_ТЫ1Н на частоте вращения n_v равны, МПа

*„_ы„ = Л »_ЫН К%М^,,|/(*е» W) ,    (6.6)

где 5*^р)*₊₁; cty¹^— относительный эластический момент в соединении системы (Л:, k + 1) и относительная амплитуда колебаний системы;

к — порядковый номер элемента (массы) в соответствии с нумерацией элементов крутильной схемы;

е₀ — постоянная системы, податливость коленчатого вала двигателя, рад/(Нм);

1

ОБОЗНАЧЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПОЯСНЕНИЯ

2.1    Термины, относящиеся к общей терминологии Правил, и их определения приведены в разд. 2 ч. О и 1.2 ч. IV ПКПС.

2.2    В настоящем руководстве приняты следующие обозначения и сокращения:

ГД — главный двигатель;

2

ОБЛАСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ

3.1 Руководство распространяется на двигатели, указанные в приложении 1, с силиконовыми демпферами, крутильные характеристики которых также приведены в этом приложении.

3

ТОРСИОГРАФИРОВАНИЕ

5.1    Перед проведением испытаний ГД должны быть отрегулированы так, чтобы отклонения параметров каждого цилиндра от их средних значений нс превышали значений, установленных орга-низацией-изготовителем двигателя.

5.2    Тореиографирование необходимо выполнять с носка коленчатого вала двигателя (со стороны демпфера) аппаратурой, позволяющей регистрировать исследуемые процессы во всем рабочем