近年来我国船舶柴油机动力装置扭振故障分析

扭振疲劳事故是往复式发动机动力装置特有的故障。近年来,我国一些船舶柴油机动力装置曾多次发生扭振事故。本文对这些故障情况及其发生原因作了简要介绍,並结合实例对消除故障的方法进行了深入的讨论。在扭振疲劳事故中,以单节扭振故障最为常见。通常采用调频法消除,可改变轴系柔度或柴油机飞轮惯量以使单节主临界转速远离常用转速。双节扭振故障也较常见,通常可加装减振器以消除之。如柴油机前后端同时输出功率,或轴系较长时,有可能产生三节扭振故障,也必须予以注意。此外,本文对扭振故障的其它形式,如传动齿轮敲击、减振器损坏、凸轮轴断裂等进行了简要分析。最后,本文阐述了为使柴油机动力装置具有良好的扭振特性,在其设计、试验和实船试航各阶段必须注意的几个环节。     

舰船轴系扭振测量及校准研究综述

扭振是舰船传动系统的关键参数之一，直接表征了轴系运转的稳定性和可靠性，对及时发现并消除轴系故障具有重要意义。随着舰船轴系扭振测试需求逐渐由离线分析向长期在线监测发展，对扭振量值的准确性要求愈来愈高。本文综述了当前扭振测试的方法以及误差消除、信号校正等提高测量精度的方法，指出了当前扭振测量方法与实际需求的差距，并比较了电子式校准和机械式校准两种校准方式的优缺点及适用范围，展望了舰船扭振测量校准的发展方向。     

柴油机拉缸故障的扭振诊断技术探索

根据实测柴油机拉缸的例子，分析了柴油机拉缸的过程和特点。本文根据古典摩擦理论和机械-分子摩擦理论建立了拉缸早期和严重拉缸阶段的活塞摩擦力计算模型，并计算了轴系的扭振响应。仿真结果表明：在严重拉缸阶段，两种模型的计算结果相近。本文给出了利用扭振诊断拉缸的诊断参数，还比较了拉缸故障、单缸停油故障和突加负荷时扭振的不同特点，为快速实用地诊断拉缸故障做了一些有益的尝试和理论探索，并引出了在实践中还有待于进一步解决的问题。     

柴油机扭振参数的模糊诊断和灰色诊断比较

分别采用模糊诊断方法和灰色诊断方法,利用柴油机轴系扭振参数对单缸熄火故障状态进行了诊断。对实测的故障结果进行分析得出诊断在准模,用扭振理论的仿真计算结果作为诊断待检模来进行诊断,均取得了较好的效果。说明能有多种方法利用轴系扭振参数对柴油机故障进行有效诊断。对这两种诊断方法的结果进行比较分析表明,模糊诊断方法效果更好些。     

渔船轴系扭振的计算机监控

轴系动态监测是预防和诊断扭振故障的重要手段。此文通过对拖网渔船工况和结构分析，指出了产生扭转振动的因素。着重介绍了扭振动态监测系统的设计、结构、功能及测试方式。     

船舶柴油机轴系扭振测试程序软件集成开发平台

扭振会对船舶柴油机轴系产生较大的不利影响,致使轴系发生故障或者断裂,需要对其进行精准的测试。为了提升柴油机轴系扭振测试的准确性,设计扭振测试程序软件集成开发平台,其硬件包括传感器选型单元、采集卡选型单元与调理电路设计单元,软件包括扭振测试数据处理模块与轴系扭振计算模块。通过上述硬件单元与软件模块的设计,实现了船舶柴油机轴系扭振测试程序软件集成开发平台的运行。实验结果表明,在共振转速27 r/min时,减振器内外圈振幅分别为3.3°与4.4°,与实测数值保持一致,证实设计平台具备可行性。     

船舶机电设备耦合扭振分析

针对传统的分析方法不能完整全面分析船舶机电设备耦合扭振,提出新的船舶机电设备耦合扭振分析方法。使用CCD和激光测量相结合的非接触测量方法,测量采集机电设备的耦合扭振信号。机电设备的耦合扭振信号经过过滤器处理后,根据Newmark理论进行计算,得到机电设备发生耦合扭振时的各项变量。编写Labview和Matlab软件程序,结合变量参数得到机电设备耦合扭振的频谱图。分析频谱图,机电设备正常运行时,机电设备工作信号频谱幅值较高,当发生耦合扭振时,信号幅值急剧下降后,随着耦合扭振程度加剧,即随着共振频率增加,幅值逐渐上升。当机电设备的共振频率达到频谱临界点时,机电设备会因为耦合扭振产生的强大共振而发生故障。设计与频域扫描分析法的对比实验,实验结果表明设计的船舶机电设备耦合扭振分析方法,更能全面的分析机电设备的各部位耦合扭振,具有优越性。     

柴油机技术状态及故障诊断的一种有效的新方法

本文论述了柴油机技术状态及故障诊断的新方法-应用轴系扭振的特性作为故障诊断的手段。笔者根据研究成果，阐明了柴油机工作过程与扭振特性之间的紧密关系及相互间对应的因果联系，讨论了柴油机机械故障与扭振特性的影响，结论是轴系扭振将是柴油机技术状态及故障诊断的一种前途广阔的有效的新途径，将成为振动噪声故障诊断的一项极其重要的方法。文章还提出了今后的研究方向。     

船艇轴系扭振状态测试与分析

由于船艇轴系扭振产生的原因复杂性,开展轴系扭振的测量技术研究显得非常重要.本文主要综合分析了齿轮加工及其工艺、脉冲发生电路时钟频率、船体振动3个方面对扭振测量精度的影响,系统分析了基于频率计数法的扭振测试系统的测试原理,并进行了相应的实船测试实验.结果表明,该测试方法对于船艇轴系扭振的测试达到与理论分析一致,是一种方便有效的船艇轴系扭振的测试方法.     

基于扭振信号的柴油机单缸熄火故障诊断与监测

利用曲轴扭振波形参数对柴油机熄火故障进行监测和故障定位分析,并开发故障监测系统。通过试验模拟柴油机熄火故障,利用曲轴扭角峰峰值、各谐次幅值和峭度值可准确地监测熄火故障。对扭角时域波形进行滤波处理后,与上止点参考信号和发火间隔角结合分析,可准确定位发生熄火故障的气缸,开发的故障监测系统可及时对熄火故障进行报警。     

双机并桨船舶推进轴系扭转振动分析

以某滚装船为例,分析了由两台8ZAL40S主机通过齿轮啮合共同驱动一根螺旋桨轴旋转的复杂船舶推进轴系的自由扭转振动和强迫扭转振动,按照相关船级的要求进行了校核,满足安全性要求.在此基础上,重点计算了两台主机发火间隔角的匹配对轴系扭转振动所产生的影响.对合理选择同一系统中多台主机的发火相位差角,避免对轴系扭转振动产生有害影响等方面进行了研究.     

一种船用发动机扭振测量方法及其硬件实现研究

本文提出了一种新的能实时预报船用发动机主轴系统扭转振动的精确测量方法.首先,根据脉冲填充法的原理,在主轴作匀速转动的条件下,推导了一个用于精确计算齿脉冲发生时刻主轴系统扭振振幅的理论公式.然后,由该式建立了实时求取主轴系统扭振数据的递推算法,并给出了测量主轴平均转速的公式.文中也对扭振算法的基本误差和主轴转速变化的影响进行了讨论.最后给出了一个基于FPGA实现本算法的硬件电路,并使用动态系统仿真工具SystemView对其工作性能进行了模拟和评价.结果表明:理论计算与实验数据有良好的吻合.     

船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。     

舰船复杂轴系扭振计算的通用模型及系统矩阵法研究

建立舰船复杂轴系扭转振动计算的通用模型,采用系统矩阵法对舰船复杂轴系进行扭振计算,并在Matlab中编制相应的计算程序,实例计算结果证明这种建模和计算方法在解决舰船复杂轴系扭振计算方面的有效性。     

船舶复杂轴系扭转振动计算研究

首先分析船舶轴系扭转振动的传递矩阵计算方法,建立集总参数元件—分布参数元件混合系统模型,得出各种简化模型的传递矩阵。以某双机并车复杂轴系为对象,对不同振动模型的计算结果进行了分析,提出模型简化方法。     

轴系振动测量分析仪的研制及实船应用

以一片单片机为核心，可编程控制器、A／D转换器及辅助电路为支持，用便携机键盘控制轴系双通道的扭振或纵振或回旋振动同步测量及分析，是集成度高，功能完备的轴系振动测量分析仪器。本文介绍了轴系振动测量的原理、方法；仪器的硬件、软件设计及应用实例。     

复合材料螺旋桨纤维铺层对强度影响研究

为实现铺层角度、顺序对桨叶强度影响的准确预报,本文首先采用有限元计算软件Abaqus建立复合材料螺旋桨仿真计算方法,并通过静强度试验对仿真计算方法进行了佐证;然后加入Tsai-Wu强度准则作为桨叶强度的评价指标。通过对30种铺层方案进行仿真计算,阐明铺层角度、顺序对桨叶强度的影响规律,为研究纤维铺层对桨叶强度的影响提供一定的参考。     

Z型可伸缩全回转推进器轴系扭振计算

以某2000t浮吊动力定位用Z型可伸缩全回推进器为例,分析了Z型可伸缩全回转推进器轴系的结构特点,建立扭振计算的集中质量模型,计算轴系的固有频率及振型,采用模态叠加法进行轴系的强迫振动响应计算,验证高弹联轴器的选型。     

弹性支承对船舶轴系的影响分析

船舶推进轴系引起的船体振动问题日益突出,为了减小推进轴系传递给船体的振动,从改变振动传递路径的角度提出一种轴系整体弹性支撑方案。建立有限元模型,改变支撑平台结构刚性和隔振器刚度分别计算轴承基座间相对位移和轴承载荷。所选取的平台方案中,在重力下轴承基座间最大相对位移为1.216 mm。推力作用下当推力大于500 kN时,采用1阶弯曲频率在18.2 Hz及以上的平台方案时,轴承基座间最大相对位移小于0.3 mm,隔振器刚度变化则对轴承载荷影响不大。通过调整平台刚度和隔振器刚度,可以将弹性支撑系统对轴系影响控制在标准范围内,保证轴系安全运行。     

基于有限元的轴系回旋振动响应计算及试验

为更好地了解轴系振动对舰船声辐射的影响,以某台架轴系为研究对象,基于Workbench软件建立仿真分析,对轴系回旋振动涡动频率及响应和轴系振动对轴承基座的影响进行研究。研究表明,有限元法计算所得回旋振动的固有频率与传统的传递矩阵法结果一致。通过轴系激励力的分析,给出有限元法回旋振动响应的分析方法,获取轴系振动的位移响应。提取轴承处频域激励力施加于尾轴承上,得到尾轴承基座上点的振动响应加速度。设计台架测试方案,通过试验验证轴系振动的位移响应和轴承基座振动加速度响应计算的正确性。基于有限元的轴系回旋振动涡动频率及响应提出的计算方法,可为推进轴系振动对舰船声辐射的研究提供一定的理论指导。