现代长冲程船用柴油机轴系扭转—轴向耦合振动（一）

本文是现代长冲程船用柴油机轴系扭转—轴向耦合振动研究的第一部分,着重讨论了物理模型,并简要地论述了该命题的现状。扭转—轴向耦合刚度是该问题的关键参数,本文作了详尽的分析讨论。本文认为集中质量的力学模型,不仅适用于单独计算纯扭转振动和纯轴向振动,而且同样适用于扭转—轴向耦合振动的研究。轴系扭转—轴向耦合振动的数学模型及其求解等问题,将在续篇中进行讨论。     

简讯

当代最高技术水平的船用主机在大连率先研制成功为我国出口的118000吨级穿梭油船配套的“大连-B&W 5S60 MCE”超长冲程柴油机年初一次试车成功,并已于1988年1月11日正式交工。挪威乌格兰穿梭油轮公司代表斯坦伯格在试车现场说,这是目前世界上最复杂、最先进、最经济的大型低速船用柴油机。     

柴油机气缸熄火对轴系扭转振动的影响

应用经验公式与ANSYS有限元方法,以某集装箱船轴系为研究对象,建立了轴系扭转振动模型,计算柴油机在单缸熄火和两缸熄火时轴系轴系扭转振动的响应,研究气缸熄火对轴系扭转振动的影响规律。结果表明：柴油机正常工作时的扭振响应最小;单缸熄火时轴系扭振响应明显增大;两缸熄火对轴系扭振的影响与发火顺序有着明显的联系。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

本文采用集总参数法建立10000DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,从而提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究；同时通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证了该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。     

船舶轴带发电机系统的扭转振动计算

轴带发电机系统的扭转振动对于内燃机设计者来说是一个新的问题。计算轴带发电机轴系的扭转振动,需要切实地考虑发电机吸收功率对柴油机激扰力矩的贡献。实测结果证实了这一点。关于轴带发电机恒速齿轮箱的扭转振动计算,本文采用了传递矩阵和系统矩阵两种方法。前者可以使行星轮系最终转化成一当量轴系,输入、输出惯量之间存在一“等效场阵”;后者使用了行星轮系扭振计算的详细模型,考虑了轮齿平均啮合刚度及行星轮销轴横向弯曲刚度的影响。     

柴油机轴系振动计算系统开发成功

上海沪东造船厂研制开发的柴油机轴系振动计算系统,日前获得成功。 作为我国生产出口船用柴油机的主要基地,该厂制造的PC柴油机和B＆W二冲程船用低速柴油机已成系列,属于目前世界上最先进的机种之一。过去,该厂对柴油机轴系振动计算,采用的方法较为陈旧,应用范围相对狭窄,因而难以对比较复杂的内容进行全面计算,在一定程度上影响了制造进     

气缸燃烧对船舶推进轴系扭振的影响

针对柴油机燃烧工况变化引起的轴系扭振问题,以某集装箱船作为研究对象,运用有限元方法对该船舶推进轴系进行固有频率的计算分析,确定可以代表轴系扭转振动的参考点,并将柴油机正常燃烧和单缸熄火的工况对轴系扭振的影响进行仿真分析。结果表明:在低频率阶次的振动情况下,曲轴的振幅比中间轴和尾轴的大,并且曲轴扭转角的最大位置基本上发生在输出端,尾轴中最大的扭转角和扭矩发生在螺旋桨处;柴油机在正常燃烧情况下的推进轴系的扭转振幅小;在单缸熄火的情况下,熄火气缸越接近曲轴的输出端,轴系螺旋桨处的最大扭转角度越小,但减小的幅度不大。     

双机并车推进装置瞬态扭振响应研究

传统的频域稳态计算无法了解轴系扭转振动瞬态特性,以某柴油机双机并车装置为研究对象,基于集总参数法建立扭振计算分析模型,通过与经典模型对比,验证模型的正确性。在Matlab分析平台上,使用NewMark-β法,进行时域扭转振动分析。针对并车过程中两柴油机相位差的随机性,得到并车过程两柴油机最不利的相位差角,以及曲轴应力随并车产生的相位差、柴油机转速的变化规律。借用BV043-85冲击分析标准,探讨并车过程瞬态冲击对轴系的影响,以及冲击载荷在轴系中的传递规律。结果表明,瞬态响应计算方法可为柴油机双机并车推进装置的振动分析及故障诊断提供理论支撑。     

长冲程船用柴油机轴系扭转—轴向耦合振动（二）—耦合振动典型实例剖析

本文通过７则典型的船用二冲程低速柴油机推进轴系实测的轴向振动实例的剖析，研究了扭转－轴向耦合振动问题，探求解决问题的途径，有助于船舶管理人员了解和熟悉轴系轴向振动的新问题。     

基于变特性的双机并车轴系扭振计算与分析

本文针对某船双机并车柴油机推进系统,进行轴系扭转振动当量简化,同时考虑盖斯林格联轴器扭转刚度、阻尼随着转速变化而变化的特性,对轴系扭转振动自由特性及强迫振动特性进行分析,说明盖斯林格联轴器的变特性不可忽视,并经实船测试验证计算结果的正确性。     

大型船用柴油机曲轴红套滑移后振动计算

大型船用柴油机曲轴红套滑移以后，船体和轴系分别出现明显的振动和扭转振动。文章根据柴油机动力学原理，找出曲轴红套滑移以后，振动增大的原因，并计算出振动的大小和方向，从而寻找解决振动的方法。这种计算方法，也适用于红套滑移程度不同的柴油机以及非滑移柴油机振动的计算。     

船舶推进轴系纵扭耦合振动研究

本文建立了大型船舶柴油机推进轴系纵扭耦合振动计算的系统矩阵模型。在耦会效应的考虑上，柴油机曲轴计入其当量耦合刚度；而螺旋桨则用当量加速度耦合系数和当量速度耦合系数描述。通过对实部轴系纵扭耦合振动的计算与实测分析，对耦合振动的一般规律进行了研究。     

大型船用柴油机曲轴红套滑移后振动计算

大型船用柴油机曲轴红套滑移以后船体和轴系分别出现明显的振动和扭转振动，本文根据柴油机动力学原理，找出曲轴红套滑移以后，振动增大的原因，并计算出振动的大小和方向，从而寻找解决振动的方法，这种计算方法，也适用于红套滑移程度不同的柴油机以及非滑移柴油机振动的计算。     

基于MATLAB的轴系扭振仿真研究

以12 000 DWT油船推进轴系系统为背景,通过建立轴系扭转振动的仿真模型,介绍了扭转振动计算方法和仿真方法;在MATLAB软件中编制仿真程序进行求解,并将仿真结果与实船测试结果进行对比分析。实践证明,用MATLAB软件仿真简单方便、准确性高,对了解轴系扭转振动现象具有重要的意义。     

船舶轴系纵扭耦合振动计算分析

本文建立了分析大型船舶轴系纵扭耦合振动计算的系统矩阵模型，从耦合效应的角度考虑，柴油机曲轴用当量耦合刚度表示，螺旋桨则用当量加速度耦合系数和当量速度耦合系数描述，通过对实船轴系纵扭耦合自由与强迫振动计算，对耦合振动的一般规律进行了分析。     

基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究

本文建立了连续轴模型中沿轴向传播的扭振弹性波的波动方程组,结合方程组的初始条件和边界条件及波动方程解的行波表达式,导出了各轴段扭转弹性波传播的解析表达式,利用数值迭代方法可求解;利用弹性波分析理论对船舶柴油机推进轴系的连续模型进行了扭振响应计算的研究,在激励力上可同时计及各谐次的综合作用,可精确计算共振及非共振工况的强迫振动响应,使计算过程与扭振实测分析过程完全对应.研究中,对某船舶柴油机推进轴系的扭转振动振形和轴系扭振响应进行了计算,获得了较好的效果.     

一种基于轴系振动的柴油机故障诊断新技术

本文在６１３５Ｃａ－１型柴油机台架试验的基础上，应用柴油机轴系扭转振动的多参数诊断，并引入灰色关联度分析方法，成功地诊断了该柴油机工作过程的故障，即不同气缸熄火的工况。实验初次证实了柴油机轴系扭转振动的多参数故障诊断方法是一项有效的新的故障诊断技术。     

计算分段线性轴系扭转振动响应的线性缝接法

本文针对含有分段线性刚度部件的柴油机轴系,首次提出线性缝接法以计算其扭转振动响应。本方法算法简单,耗用机时少,文中推导了含一个分段线性部分轴系的计算公式,并以二进制码的形式解决了含多个分段线性部件时轴系固有特性计算结果的存取问题,文末给出了算例验证了方法的可靠性。     

带液力耦合器轴系扭转振动性能分析

本文以ＭＴＵ２０Ｖ９５６ＴＢ９２柴油机作为研究对象，对安装液力耦合器的不同轴系进行了分析。结果表明，液力耦合器有效地隔离了柴油机的扭转振动，使液力耦合器后面轴系的扭转振动大幅度降低，从而避免了因扭转振动而可能造成的危害。