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。     

船用二冲程柴油机推进轴系单缸熄火扭振计算

通过对船用低速二冲程6缸柴油机和7缸柴油机推进轴系单缸熄火工况下相对振幅矢量和的计算,分析了相对振幅矢量和的分布对振动响应计算结果的影响。单缸熄火时,非主谐次激励的相对振幅矢量和增大,但仅低谐次激励对振动响应有影响,其影响大小取决于该谐次临界转速与主机最大持续转速的分布关系。对6缸柴油机而言,三次激励影响大,7缸柴油机则为四次激励。同时,对于6缸柴油机的三次激励和7缸柴油机的四次激励,一般接近曲轴输出端的3个气缸熄火时,相对振幅矢量和大于接近自由端的3个气缸。并对单缸熄火时的轴系振动角位移也进行了计算。     

船用柴油发电机组轴系扭振分析若干问题

柴油机发电机组轴系与螺旋桨推进轴系的扭振特性是不同的,在进行柴油机发电机组的扭振计算时,不仅要校核柴油机曲轴扭振应力和发电机转子轴的扭振应力在规范允许范围内,而且发电机转子处的振动惯性扭矩以及合成扭转振幅(电角)也应在规范允许范围之内。     

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。     

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.     

柴油机故障的振动诊断

首先分析了活塞环失效和缸熄火对柴油机振动的影响;以6160柴油机为研究对象,研究了活塞环失效和缸熄火两种故障工况时的振动特征及与正常工况的区别.结果表明,这两种故障对于整个发动机的振动都有影响,但仅在故障缸附近的机体和缸盖的振动变化才具有一定的规律性.这一结论可以用于柴油机活塞环失效和缸熄火两种故障的诊断之中.     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

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。     

某型柴油机台架扭转振动问题实验研究

以某型柴油机台架为研究对象,开展柴油机台架扭振理论计算及试验研究,获取柴油机扭振特性,对厂家所提供的当量参数进行校核并通过实验验证。对台架轴系中所使用的双排或多排橡胶高弹性连轴器的扭振模型简化方法进行理论和实验的对比,提出了简化方法建议。对该实验台架的扭转振动特性进行了详细的理论研究并通过实验验证了理论研究的正确性,同时提出了针对于该实验台架的扭转振动共振问题规避措施的建议。     

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。     

新型分布式振动阻尼器的理论和实验研究

研究了分布式振动阻尼器，在理论分析的基础上，对其宽带阻尼放大作用进行了理论计算和多 方案的实验验证，理论计算和模型试验的结果进一步说明了分布式振动阻尼器相对于传统的集中式阻 尼器而言，能大大增加振动能量的耗散，具有进一步减振的优点。     

轴系扭转振动测试技术研究综述

对扭转振动测试装置的发展历史作了简要的介绍,从接触式和非接触式两方面对轴系扭转振动测试技术领域的研究成果进行了阐述,并分析了其优点和缺点。通过对相关测试方法的论述,希望对后续扭转振动测试技术研究起到一定的参考和指导作用。     

9000t成品油船局部振动评估及改进方法

船舶局部振动是结构设计过程中的一个重要参考指标。局部振动不但危害船员的身体健康,影响船上设备的正常工作,过度的振动会引起结构的疲劳破坏。因而在船舶设计初期,准确计算和预报船体结构的局部振动特性并有效控制有害振动,提高船舶设计水平具有重要意义。本文首先研究采用有限元法分析船体局部振动时需要考虑的技术因素和计算方法,并应用该方法对9 000 t成品油船的自由振动和受迫振动进行分析研究以评估其振动情况,对振动过高区域进行通过改变局部结构方式达到减振目的。     

某船船体模态及振动测试

在振动理论与模态参数识别的理论基础上,对某舰艇整体的模态和振动进行测试,并对其动态特性进行评估,得出对工程实际有应用价值的结论,为船舶使用、预防性修理及其动态设计提供参考依据。     

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。     

深海顶张力立管涡激振动响应及参数影响分析

综合考虑立管顺流向及横流向的耦合运动,基于van der Pol理论建立深海顶张力立管涡激振动分析模型,采用有限单元法及Newmark-β法编程求解。利用所建模型对深海实尺寸顶张力钻井立管非锁频工况下的涡激振动响应及参数影响进行分析,结果表明：立管两向均表现为高阶、多模态振动形式,顺流向振动最大峰值频率约为横流向的2倍;相比均匀流,剪切流下立管振动位移及参与振动模态数均增加,立管振动主控模态发生变化;海流流速及顶张力的变化改变了立管振动位移、参与振动模态数及主控模态;随着立管外径增加,立管振动最大峰值频率及参与振动模态数均不断减小,立管振动位移变化较小。     

基于有限元动力计算的基座隔振性能研究

为了进一步分析基座在船舶减振降噪中的作用,根据阻抗失配原理设计建立4种基座模型,并用数值方法对其隔振效果进行研究。隔振效果用外板均方速度级、加速度振级落差和传递率表示,结果表明桁架式基座在低频段具有较好的隔振效果,槽钢减弱了基座在中频段的隔振效果。     

某V型高速柴油机振动测试及动力学分析

针对某艇主机12缸V型高速柴油机振动过大的问题,开展柴油机动力学分析与振动测试,得到各主要工况下的振动响应。研究结果表明,柴油机振动干扰成分丰富,且分布在很宽的频域上,主要干扰频率为基频的0.5阶、1.0阶及3.0阶,设计时应重点考虑隔振系统刚度与主要干扰阶次的关系。对主机振动过大的原因进行分析,结果表明引起共振的干扰频率、存在激励力或结构局部共振、柴油机结构轻量化及刚性较低是主要影响因素,对柴油机减振设计具有指导意义。     

9000m~3耙吸挖泥船全船减振降噪措施简析

针对耙吸挖泥船的振动和噪声危害问题,介绍9 000 m3耙吸挖泥船采取的减振降噪措施。主要包括船体线型的改进,机电设备的减振降噪措施以及避免共振所采取的提高结构刚度的措施等。     

Vibration reduction of main hulls using semiactive absorbers

A semiactive-type absorber for vibration reduction of main hull girders was investigated. The semiactive absorber system includes a moving mass, support springs, dynamic dampers, and a control system. Only a small electrical power supply is needed for control of the damper valve and the operation of the control system. In this paper, the dynamics of the ship's hull and the constraints of the semiactive absorber are described first. Then, a suboptimal operation law is derived based on the properties of the absorber and the theory of optimal vibration reduction. The numerical simulation results show that the semiactive absorber is more efficient in hull vibration reduction than the passive absorber during critical periodical excitation from the propeller. The vibration caused by multifrequency excitation can also be suppressed by the semiactive absorber. In terms of effectiveness, the semiactive absorber is almost as effective as the active absorber. In particular, the performance of the semiactive absorber is excellent in the reduction of high-frequency fluctuations.List of symbols C _h ⁽ⁱ⁾ damping matrices of the segmenti - C _sb structural damping coefficient of bending - C _ss structural damping coefficient of shear - C _v hydrodynamic damping coefficient - EI flexural rigidity - f _a force generated by the absorber - f _ad damper force of the semiactive absorber - f _ext total excitation force - F _ext ⁽ⁱ⁾ generalized load vector in segmenti - teÎ the identity matrix - J performance index - J _r rotatory moment of inertia - k _a stiffness coefficient of the absorber - K _h ⁽ⁱ⁾ stiffnes matrices of the segmenti - K _s A _s G _s shear rigidity - k _v hydrodynamic spring coefficient - l _k length of the segmentk - m _a mass of the absorber - M _ext total exciting moment - M _h ⁽ⁱ⁾ mass matrices of the segmenti - m _v mass moment of inertia - w _h deflection of the center line of the hull - W _h ⁽ⁱ⁾ vertical translation and shear slope of nodes in segmenti - ¯ w _d displacement of the absorber mass relative to the hull - ¯ w _a absolute displacement of the absorber mass - ¯ w (a, t) absolute upward displacement of the hull atx=a - slope deflection due to bending - slope deflection due to shear - Dirac delta function - _k ⁽ⁱ⁾ Kronecker delta function - _k distribution function - shape function vector