Journal of Theoretical
and Applied Mechanics

3, 2, pp. 67-89, Warsaw 1965

Niektóre związki wychyleń skrętnych i momentów reakcji wałów drgających jako podstawa metody doświadczalnego wyznaczania zmiennych naprężeń ścinających

Tadeusz Agopsowicz
Spośród wielu szkodliwych objawów wymuszonych drgań skrętnych różnego rodzaju zespołów maszynowych (okrętowe zespoły napędowe, zespoły prądotwórcze, sprężarkowe itd.) na szczególną uwagę zasługują, jak wiadomo, zmienne naprężenia ścinające w wałach tych zespołów. Określenie wielkości tych naprężeń na drodze czysto teoretycznej jest zwykle bardzo uciążliwe, a wyniki obarczone są nieraz dużymi błędami. Wynika to zarówno ze skomplikowanej natury samych układów, jak i braku wystarczająco dokładnych danych ilościowych o niektórych ich parametrach. Badania doświadczalne dodatkowych naprężeń ścinających w wałach układów rzeczywistych stwarzają na ogół lepszą podstawę do uzyskania wystarczająco dokładnych wyników, a osiągnięcie tego celu uzależnione jest zarówno od stosowanej metody pomiarowej jak i sposobu przeprowadzenia obliczeń w oparciu o dane pomiarowe. Najbardziej rozpowszechniona metoda doświadczalnego wyznaczania omawianych naprężeń polega na pomiarze wychyleń skrętnych w jednym lub kilku przekrojach wału i na wykorzystaniu związków zachodzących między tymi wychyleniami (lub ich amplitudami) a momentami reakcji wału (lub ich amplitudami). Za najbardziej celowe należy uznać stosowanie takich związków, które nie stwarzają konieczności wykonywania nadmiernie pracowitych obliczeń oraz zawierają możliwie najmniej parametrów mogących obciążyć wyniki poważnym błędem. W artykule niniejszym przedstawiono próbę ich wyprowadzenia w oparciu o określony model układu ciągłego oraz wykazania ich przydatności w zastosowaniu do układów rzeczywistych, w szczególności do okrętowych zespołów napędowych z silnikami tłokowymi. Przytoczone w zakończeniu przykłady liczbowe uzasadniają i ilustrują przydatność praktyczną tych związków.

SOME RELATIONS OF TORSIONAL VIBRATORY SWING AND TORQUE AS A BASE OF EXPERIMENTAL METHOD OF DETERMINING VIBRATION STRESSES IN SHAFTS

The author presents a critical review of the methods of experimental determination of the torsional vibration stresses in shafting of diverse types of engine systems (marine propeller shafting systems, engines coupled to generators, compressors or pumps, etc.) subjected to forced torsional vibration. Relations have been established for torsional vibration amplitudes and amplitudes of vibration torque in shaft of the definite model of elastic system (a continuous shaft with two concentrated masses at its tips, consideration being given to viscous damping, both of the masses and a harmonic exciting torque acting on one of them). These relations are characterized by a simple form and direct independence of the vibration damping coefficients; therefore, they are very useful in practical application. An analysis of the possibilities of applying these relations in practice has been performed on marine propeller shafting systems with piston engine installations; it has been pointed out that the possibility exists of avoiding serious errors resulting from the application of methods which require the use of vibration damping coefficients. The concluding part of the paper gives two numerical examples: one of them is based on the results of experiments published in British technical periodical, the other one on the tests carried out on one of the Polish merchant ships.