CC BY
16
работодателей, из-за деятельности которых происходит подавляющее количество несчастных случаев, позволит отслеживать допуск рабочих данной профессии на высоту и регулировать сам рынок.
Можно сделать вывод: государство не успевает за быстроразвивающимся рынком строительной индустрии. Новые технологии стремительно быстро вливаются в жизнь, требуя внимания государства не только с технологической точки зрения, но и в вопросах безопасности выполнения работ. Несмотря на то, что применение «промальпа» наиболее мобильно и экономично по времени, работа альпиниста имеет статус особо опасной - связана с высоким риском для жизни. Поэтому, для развития такой профессии требуется регламентировать охрану труда и технику безопасности, уровень подготовки рабочих, ввести обязательное сертифицирование учебных центров, создать комфортные условия для выполнения работ, ввести льготы, компенсации, обязательное медицинское страхование, разработать отельный класс личного снаряжения, средств индивидуальной защиты.
Список используемой литературы
1. Временные правила безопасности в промышленном альпинизме. Утверждены на заседании
Межведомственной комиссии по аттестации аварийно — спасательных формирований, спасателей и образовательных учреждений по их подготовке. Протокол № 2 от 09 июня 2001 года. 179 Спасательный центр МЧС России.
2. Все о туризме. Статья «Международная федерация альпинизма». Режим доступа - сайт: http ://tourüb.net/statti tourism/mfa. htm ( дата обращения 13.03.18).
3. Единый тарифно-квалификационный справочник работ и профессий рабочих, выпуск 1
4. Правила по охране труда при работе на высоте, утвержденные приказом № 155Н от 28.3.2014 г. (в редакции Приказа Минтруда России от 17.06.2015 г № 383Н).
5. ПрофСервис. Статья «Промышленный альпинизм от А до Я: промальп не экстрим, а работа». Режим доступа - сайт: http ://www.proffservis.ru/default.asp?publ=10&page= 412( дата обращения 13.03.18).
Научный руководитель: Попова Ольга Николаевна - И.о. заведующего кафедрой, кандидат технических наук, доцент кафедры автомобильных дорог и строительного производства, САФУ, Россия.
BALANCING THE ROTOR WITH TWO CONSOLES USING MATHEMATICAL MODEL OF FORCED VIBRATIONS
Rinat R. Zalyaev
Candidate of technical Sciences Russia, Kazan Ildar M. Yagafarov
Russia, Kazan
ANNOTATION
The balancing of a model rotor with two consoles by the using of calculated dynamic coefficients of influence on the basis of a mathematical model of forced oscillations of the rotor in comparison with the experimental method is considered.
Keywords: balancing, dynamical interference coefficients, model of the rotor, mathematical model of forced oscillations of the rotor.
БАЛАНСИРОВКА ДВУХКОНСОЛЬНОГО РОТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВЫНУЖДЕННЫХ _КОЛЕБАНИЙ_
Заляев Р. Р.
Канд. техн. наук. г. Казань, РФ Ягафаров И.М.
г. Казань, РФ
АННОТАЦИЯ
Рассмотрена балансировка модельного двухконсольного ротора с использованием расчетных динамических коэффициентов влияния на основе математической модели вынужденных колебаний ротора в сравнении с экспериментальным методом.
Ключевые слова: балансировка, динамические коэффициенты влияния, модельный ротор, математическая модель вынужденных колебаний ротора.
Введение
Развитие и совершенствование конструкций турбомашин а также внедрение современных технологий в их производстве идет по пути повыше-
ния энергетических характеристик машин, снижения их габаритов, металлоемкости и к повышению частот вращения роторов.
Рис. 1. Двухконсольный ротор турбодетандера фирмы «Atlas Copco Rotoflow Inc»
На рис. 1 представлен пример такого ротора турбодетандера фирмы «Atlas Copco Rotoflow Inc», рабочий диапазон частот вращения которого достигает 60000 об/мин. При этом все более важную роль играет совершенствование технологии изготовления и доводки высокооборотных роторов турбома-шин с высокими энергетическими показателями. В связи с этим значение балансировки высокооборотных роторов на стадии изготовления и в дальнейшем в процессе эксплуатации и ремонта, а также влияние ее на надежность их эксплуатации трудно переоценить.
Известно также [6, 9], что возможно использование накопленных экспериментальных статистических динамических коэффициентов влияния (ДКВ) [3] для балансировки роторов одного типоразмера, например, при серийном производстве. Это позволяет сократить продолжительность балансировки роторов за счет сокращения пробных пусков ротора с установленными на него пробными массами. Разработаны методики статистической обработки и оценки ДКВ с целью их использования при последующих балансировках роторов этого же типоразмера. Такой подход получил широкое распространение, в частности, в энергетике [2, 8], поскольку он снижает продолжительность балансировки, а, следовательно, и затраты на нее.
Вопросы совершенствования методов балансировки высокооборотных двухконсольных роторов турбомашин (Рис. 1), которые получают все
[a]T [a] [w]+[a]T
Матричное решение для [W] можно записать
[W]=-{ [a] T [a] Г
большее распространение в различных турбомаши-нах, имеют большое значение. В настоящее время ряд авторов описывают метод балансировки высокооборотных роторов с использованием математической модели вынужденных колебаний системы ротор - подшипники [1, 4, 5, 6]. Это стало возможным в связи с развитием вычислительной техники и программных средств.
В данной работе мы рассматриваем такой подход применительно к балансировке модельного двухконсольного ротора.
Расчет дисбалансов ротора с использованием математической модели вынужденных колебаний
Рассмотрим инженерный метод расчета дисбалансов двухконсольных роторов турбомашин с использованием расчетных ДКВмод, полученных из математической модели вынужденных колебаний ротора [5], и сравнение их с данными расчета дисбалансов с использованием экспериментальных ДКВэксп, на основе измерения синхронной вибрации ротора в плоскостях расположения его подшипников.
На всех этапах балансировки для расчета корректирующих масс применялась специально разработанная вычислительная программа для ПЭВМ, использующая метод коэффициентов влияния [3] для решения известного уравнения для дисбалансов, которое в матричной форме имеет вид
(1)
[A] = 0. [a]T [A],
(2)
где - матрица-столбец искомых дисбалан- и [а]т - транспонированная прямоугольная
сов, матрица [а].
[А] - матрица-столбец исходных вибраций на Решение ищется с применением известного
опорах ротора, итерационного метода с использованием метода [а] - прямоугольная матрица ДКВ,
наименьших квадратов для оптимизации результата - минимизации векторов остаточных вибраций после установки корректирующих масс.
Ожидаемые остаточные вибрации для найденного решения находятся в виде:
[е]=[о] (3)
где И - матрица - столбец остаточных вибраций опор ротора.
Сумма квадратов остаточных вибраций для найденного решения S и максимальное отклонение Я (невязка) вычисляются по формулам:
Я =
е„
(4)
где ш=1,.. - число измерений вибраций. Решение находят в виде системы корректирующих масс, для которого при заданных исходных данных вибраций опор ротора сумма квадратов векторов
1 Ввод исходных данных N - число плоскостей коррекции, К - число скоростей вращения, Ь - число плоскостей измерения, \Уь ..., \Vic- значения скоростей
1
2 Ввод исходных данных Геометрия ротора Геометрия подшипника Условия расчета ротора - учет реальных нагрузок и динамических характер, опор
▼
3 Ввод данных измерений. Ах, ..., Аь- амплитуда исходной вибрации. 01,0ь- фаза векторов исходной вибрации
1
4 Вычисление векторов прогибов в заданных сечениях ротора на основе математической модели вынужденных колебаний
Вычисление вещественных и мнимых частей комплексной формы векторов прогибов А(х, А)У, J—1 Г ВуХ, Вуу; 1=1Г; ]=1 К
Вычисление расчетных динамических коэффциентов влияния, формирование матрицы
[ « ] и ОС
их
В/х А'Х . 1П
аИ> =
В«у - А,-т.
{=!, .,Ъ; .1=1 К
т
15 Вычисление матрицы-столбца остаточных прогибов и'=ММ+[А]
1 г
16 Вычисление сумм! прогиб ¡¡"=■4 т »1 квадрате эв и невяз >в остаточных ки М
17 Печать результате В е эасчета
3
Конец
Рис. 2. Укрупненная блок - схема программы расчета дисбалансов ротора с применением расчетных ДКВ на основе математической модели вынужденных колебаний
остаточных вибраций 8 будет минимальной, и при этом будет нормироваться в заданных пределах максимальное отклонение (невязка) Я.
Описанный алгоритм расчета широко известен [2, 8]. Однако, на практике, применение этого метода требует подчас большого числа пробных пусков ротора в процессе балансировки, что обуславливает высокие затраты на их проведение и трудоемкости балансировки в целом.
Укрупненная блок - схема разработанной нами программы расчета корректирующих масс на основе описанного алгоритма с использованием рассчитываемых из математической модели вынужденных колебаний ротора ДКВмод представлена на Рис. 2.
Балансировка модельного двухконсоль-ного ротора на стенде
Для проведения балансировки с использованием рассматриваемого, а также традиционного (экспериментального) методов был использован модельный двухконсольный ротор, конструкция которого представлена на Рис. 3. Массы дисков,
насаженных на консолях ротора равны, соответственно, 2,01 кг и 4.15 кг. Диаметры дисков равны 155 мм и 220 мм, соответственно.
На Рис. 4 представлена полученная с использованием математической модели АЧХ исследуемого модельного ротора, который далее был отбалансирован с использованием расчетных ДКВмод, вычисленных с применением математической модели вынужденных колебаний ротора и описанных выше вычислительных программ расчета дисбалансов, а также с использованием ДКВЭксп, полученных экспериментально на разгонно - балансировочном стенде (РБС) на основе данных измерений векторов вибраций на корпусах подшипников ротора.
Экстремум на графике АЧХ ротора (Рис. 4) соответствует первой критической частоте вращения ротора. Сечение 5 на графике соответствует плоскости измерения виброперемещений на РБС на шейке ротора со стороны левой консоли, а сечение 9 - плоскости измерения виброперемещений на РБС на шейке ротора со стороны правой консоли (Рис.
Балансировка ротора на РБС была выполнена АЧХ ротора до и после балансировки, полу-
на двух частотах вращения: 7000 об/мин (ниже пер- ченные экспериментально на РБС, показаны на Рис. вой критической частоты, Рис.4) и 11200 об/мин 5. эксплуатационная частота вращения (выше первой критической частоты).
Рис. 3. Расчетная схема модельного двухконсольного ротора m1=2.01 кг, m2= 4,15 кг, D1=155 мм; D2=220 мм
Амплитудно-частотная характеристика ротора: Модельный МЦК
2.505Е-04
2.005Е-04
1.505Е-04
1.005Е-04
5.051 Е-05
5.065Е-07 —| ■' | -
3000
5000 7000 9000
Частота врашрния (об/мин)
11000
- Сечение N 5 Сечение N 9
Рис. 4. Расчетная АЧХ модельного ротора, полученная с использованием математической модели [5]
А (мкм)
20
15 10
5
1
2 jL / V
/ /
--- . ------ 1 3
2
4
8
10 п х 10" об/мин
Рис. 5. А ЧХмодельного ротора. 1-до балансировки; 2-после балансировки с расчетными ДКВмод; 3-после балансировки с экспериментальными ДКВэксп
Выводы
Рассмотренный способ расчета дисбалансов модельного ротора с использованием расчетных ДКВмод, полученных с применением математической модели вынужденных колебаний ротора, который показал удовлетворительные результаты и согласуется с экспериментальными данными.
Предложенный способ и программа расчета дисбалансов применимы для роторов при балансировке как на РБС, так и на месте установки ротора в собственных подшипниках. Это позволяет значительно снижать трудоемкость и время проведения балансировки за счет сокращения числа пусков с установкой пробных масс на ротор, что повышает производительность процесса и дает положительный экономический эффект.
Этот подход позволяет моделировать на компьютере процесс балансировки роторов с использование расчетных ДКВмод,, что представляет особый интерес для проектирования компрессорной и другой техники, поскольку позволяет уже на стадии проектирования роторов с учетом различных нагрузок, которые могут действовать на них, оценивать эффективность выбора тех или иных плоскостей коррекции и режимов балансировки. Это дает возможность исключить ошибки на стадии проектирования и сократить затраты и сроки проведения работ по доводке сложной роторной техники.
В последнее время ведутся работы по разработке методов расчета ДКВ на основе математической модели вынужденных колебаний системы ротор - подшипники [1, 7]. Однако, для широкого практического применения балансировки, основанной исключительно на расчетных ДКВмод, полученных из математической модели вынужденных колебаний ротора, требуются дальнейших исследований в этом направлении. Это связано с тем, что для каждого агрегата нужно иметь достаточно точную
математическую модель ротора с учетом динамических характеристик (коэффициентов жесткости и демпфирования) его опорных узлов.
Список литературы
1. Гадяка В.Г. Выбор оптимальных плоскостей коррекции при балансировке многоколесных гибких роторов.// Сб. докладов XIV Международной научно - технической конференции по ком-прессоростроению. ЗАО НИИтурбокомпрессор. Том 2. - Казань: Изд-во «Слово», 2007. С. 248 - 255.
2. А.С. Гольдин. Особенности балансировки роторов энергетических турбоагрегатов. // Балансировка машин и приборов / Под ред. В.А.Щепетиль-никова. - М.: Машиностроение, 1979. - С. 98 - 104.
3. Гудмэн Т.П. Применение метода наименьших квадратов для вычисления балансировочных поправок // Конструирование и технология машиностроения. - 1964. - № 3. - С.67-75.
4. Гусаров А.А., Самаров Н.Г. Использование нечувствительных скоростей для определения осевого положения дисбаланса на гибком многодисковом роторе // Колебания и балансировка роторных систем / Под ред. А.А. Гусарова. - М.: Наука, 1974. - С. 97-101.
5. Заляев Р.Р. Расчет амплитудно - частотных характеристик ротора турбодетандера на подшипниках скольжения с постоянными скосами/ Р.Р.За-ляев, С.С.Евгеньев, И.В.Хамидуллин. - Казань: Препринт 04П, КГТУ им. А.Н.Туполева, 2004. - 67 с.
6. Заляев Р.Р. Особенности балансировки двухконсольных роторов турбомашин// Рабочие процессы и технология двигателей // Международная научно-техническая конференция. Тезисы докладов. Изд-во Казан. гос. техн. ун-та - Казань:, 2005. С. 201-202.
7. Заляев Р.Р. Повышение вибрационной надежности двухконсольных роторов турбомашин:
автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.07.05/ Заляев Ринат Равилевич. - Казань., 2007. - 22 с.
8. Левит М.Е. Современные направления в развитии методов и средств балансировки // Балансировка машин и приборов / Под ред. В.А.Щепе-тильникова. - М.: Машиностроение, 1979. - С. 86 -98.
9. Шибер В.Л., Гольдин А.С. Использование расчетов вынужденных колебаний турбоагрегатов для совершенствования методов балансировки // Вибрация паровых турбоагрегатов / Под ред. Б.Т.Рунова - М.: Энергоиздат, 1981. - С.70 - 79.
«ОБЗОР СИСТЕМ ДИСТАНЦИОННОЙ МОБИЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ _СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА»_
Зорина Виктория Олеговна
студентка магистратуры по направлению 09.04.01 «Информатика и вычислительная техника» Московский технический университет связи и информатики
АННОТАЦИЯ: Цель - Обзор сферы мобильного здравоохранения и Обзор информационно-измерительных систем в сфере безопасности жизнедеятельности человека, подбор существующих систем и их краткое описание.
Ключевые слова: мобильное здравоохранение, информационно-измерительные системы, безопасность жизнедеятельности человека
Key words: mobile health care, information-measuring systems, human life safety
Введение:
В современном мире человек все больше полагается на технику. Невозможно себе представить современного человека без компьютера.
Вторая тенденция которая, только набирает обороты, это стремления людей к здоровой долгой жизни. В ход идут такие средства как здоровое питание, фитнес, занятия йогой, стремление использовать только натуральные не наносящие природе вреда материалы. На заботу о здоровье нации и об экологии выделяются огромные средства. И результат можно наблюдать уже сегодня.
Именно разработки на стыке этих двух сфер и будут в будущем очень востребованы. При написании данной статьи применены данные методика исследований: сбор информации, испытания информационных систем, сравнение полученных результатов
1. Мобильное здравоохранение
Мобильное здравоохранение(МЗ) — это использование мобильных устройств,
беспроводных технологий и интернет вещей в целях помощи в обеспечении здоровья человека и его правильного образа жизни.
Наиболее знакомым для многих примером технологий «Мобильного здравоохранения» являются приложения для мобильных устройств и планшетов, связанных с контролем физических показателей (например, веса, пульса). Все чаще используют мобильные технологии в медицинских организациях, таких как поликлинике, больницы, госпитали, для улучшения качества оказания медицинской помощи. Люди начинают активнее использовать высокие технологий для контроля собственного состояния здоровья.
Сегодня МЗ включает в себя два направления развития, которые оказывают друг на друга большое влияние. Первое - это технологии для лечения и ухода за пациентами в медицинских учрежде-
ниях, второе направление - это системы, приложения и устройства, необходимые для диагностики безопасности жизнедеятельности человека, отслеживание соблюдения здорового образа жизни. Возможно второе направление развития не сильно относится к медицине и здравоохранению, но в МЗ идет постепенное объединение двух таких разных путей. Поэтому в дальнейшем будем говорить не о здравоохранении или медицине, а о безопасности жизнедеятельности человека, обеспечении здоровья индивидуума во всех смыслах с использованием мобильных и не только технологий.
Развитее сферы здравоохранения с использованием высоких технологий выгодно не только простым людям, но и государствам и частным корпорациям. Например, для страны, высокие технологии помогают улучшить профилактику заболеваний, что в свою очередь уменьшит количество заболевших граждан, и это приведет к снижению расходов на лечение.
С другой стороны, улучшение профилактики основных заболеваний приведет к увеличению срока жизни людей, и увеличению процента пожилого населения в стране. А значит к увеличению расходов по медицинскому обслуживанию пожилых граждан.
Многие западные компании внедряют у себя подобные информационные системы.
К сожалению в нашей стране, массовое распространение переносных медицинских устройств еще не получили. Люди, которые с помощью носимых устройств контролируют свой пульс и активность, пока еще составляют не большинство населения. Причина в неготовности людей к такого рода достижениям современного мира. Однако, и сами врачи не стремятся использовать такие системы в том числе и из-за законодательных ограничений нашей страны, например, запрет на постановку диагноза дистанционно.
