船用柴油机轴承工作情况研究

柴油机轴承直接影响柴油机的正常工作。虽然国内外已将轴承方面的计算广泛应用于研究轴承工作特性与轴承损坏原因,但是计算方法至今尚不能令人满意。本文通过对航行中主机与平台试验时主机轴承的研究,就曲轴运动规律与轴承受力问题提出了一些新的看法,以供研究、设计船用柴油主机时参考。     

船用斜齿轮圆锥滚子轴承的选用

船舶在波浪中航行时,船体会发生中拱及中垂弯曲变形．这会导致沿船的纵向布置的传动齿轮轴轴承支座中心距缩减,轴承运行负荷增加,使用寿命降低,尤其是轴系被固定在上甲板或船底时,这种影响会达到不容忽视的地步．文章对纵向布置斜齿圆柱齿轮轴轴承间距缩减产生的附加径向力进行了计算,对该附加径向力作用下的轴承受力情况进行分析,并提出船用斜齿轮圆锥滚子轴承选用公式．     

单列式柴油机转承负荷快速估算法

当为设计一台新柴油机而进行多种方案分析比较时,在轴承负荷的计算方面需花很大的工作量。为此,本文作者在研究了有关文献后,提出了单列式柴油机轴承负荷快速估算法。本方法是利用了一些无因次参数及综合参数,使轴承负荷同柴油机工作过程及结构的某些参数联系起来。采用本估算法后,就可以不必对每一台发动机作极繁复的轴承负荷计算,而可以根据柴油机的某些与轴承负荷有关的参数得到本估算法所需要的综合参数。然后,可据此直接查图得到它的轴承负荷情况:轴颈负荷矢量图、负荷直角坐标图、平均负荷、最大负荷及冲击系数。本文还叙述了如何选择轴承尺寸、活塞材料(指活塞重量而言),平衡重,曲柄排列以及发火顺序等与轴承负荷有关的参数,使得轴承负荷处在更适当的范围以内。最后,通过实例运算,揭示了本方法的一般误差程度,从而说明本方法在设计工作中有实际使用价值。     

某船赛龙轴承异常磨损原因分析及修理方案

结合修理前轴承间隙测量、轴承负荷测试,通过模拟计算得到修理前轴系校中状态,根据模拟轴系校中计算得到轴承处转角及轴承负荷影响系数,分析赛龙轴承异常磨损原因。根据分析结果对艉轴架轴承延长500 mm,同时对艉轴管后轴承做1 mm偏心处理。轴承更换后进行负荷测试,并再次模拟轴系校中状态,验证修理方案的正确性。     

船用柴油机缸压在线监测系统开发

研制由基于现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数据采集硬件和以NI LabVIEW为开发平台的上位机软件组成的船用柴油机缸压在线监测系统,数据采集硬件通过以太网与上位机相连。该系统在线采集上止点、曲柄转角和各缸气体压力等信号,通过等曲柄转角化、上止点标定和多周期平均等处理,计算平均指示压力、压缩压力、爆发压力、燃烧始点及膨胀压力等气缸压力特征参数和放热率;气缸压力特征参数既可用图表形式单缸显示,也可用柱状图形式多缸对比显示;测试结果通过数据库进行管理,以便于后续进行历史趋势分析。经过柴油机试验,验证该系统满足设计要求,可实现对柴油机运行状况的实时监测。     

大型低速柴油机性能预测动态模型

性能预测模型及其仿真是柴油机设计、电控和故障诊断研究的重要手段。容积法模型能准确反映缸内压力的变化,但计算耗时长。它具有动态仿真的能力,一般应用于稳态仿真。通过对缸内工作过程和涡轮增压器模型的简化,结合曲柄连杆机构动力学模型,建立了以容积法为基础的涡轮增压多缸柴油机动态模型。缸内工作过程以曲轴转角为计算单位,其他部分以时间为计算单位。模型可观测瞬态过程中各主要参数的变化。以6S60MC型船用柴油主机为例,用MATLAB/SIMULINK实现仿真模型,在XEON3.0G工作站进行仿真。仿真结果显示,模型数据与台架试验数据吻合良好,仿真300 s耗时245.4 s,满足实时仿真的要求。     

低速船用柴油机瞬时扭矩预测模型与系统仿真

输出扭矩是柴油机电控和状态观测的一个重要参数。由于非接触式动态扭矩传感器价格高昂，不适合大规模的扭矩测量应用，因此，建立准确的扭矩模型是克服这一困难的捷径，对控制和状态观测都具有重要的意义。在常用于稳态仿真的容积法模型基础上，结合曲柄连杆机的动力学模型，建立了大型低速船用柴油机的扭矩预测模型；采用线性插值法简化燃油燃烧放热规律参数的计算；借助“浓排气”模型提高扫气过程的计算速度；并以6S60MC大型低速船用柴油主机为例，进行了仿真计算。结果显示，仿真示功图与实测图基本吻合，可准确预测多缸柴油机扭矩的变化。     

船用柴油机高速数据实时监测系统研究

采用在线式工控机、多通道高速A/D板、信号调理箱、传感器、分布式监测系统构成针对船用柴油机缸内过程和柴油机常规参数的采集、处理系统,实现柴油机各缸示功图的同时采样、分析,为柴油机负荷调整、故障诊断、状态评估提供技术手段.     

船舶尾轴承倾斜计算分析研究

为改善船舶尾轴承受力状况,应用有限元方法建立船舶尾轴承与尾轴接触模型,对其进行计算分析,研究降低轴承峰值压力的措施。计算结果表明,改善压力分布可采用倾斜尾轴承方式,轴承倾角大小应以尾轴弹性变形曲线为依据。倾角太小起不到增加尾轴承接触面积和降低峰值压力的目的;倾角过大可能导致尾轴承前端与尾轴接触,轴承尾端出现腾空现象。     

柴油机工作过程模拟计算

对大型船用柴油机缸内工作过程进行了数学建模与仿真，并运用Visual C＋＋编制了柴油机工作过程模拟程序，对MAN B＆W 6L70MCE柴油机工作过程进行了模拟计算，获得了缸内示功图，模拟计算与试验结果对比说明该模拟计算程序的正确性和实用性。     

柴油机连杆工作过程中啮合齿形静力学试验研究

以海上采油平台某发电用进口柴油机连杆为研究对象,以该柴油机实际运转工况下的P-V图为基础,计算该柴油机实际运转工况下一个工作循环内气体作用在活塞上的作用力;采用ADAMS软件,建立的发动机多体动力学模型,通过输入的气体压力曲线和负载转矩,仿真得到连杆实际工况下交变载荷：用电测法对连杆所受最大轴向载荷和横向载荷做了静力拉压加载实验,测得连杆的应力应变;本文试验结果为后期连杆的有限元分析结果的准确性提供对比依据。     

连杆强度计算方法探讨

本文侧重于探讨连杆强度计算中一些较复杂的问题,包括下列内容: (1)连杆衬套、轴瓦与连杆孔的装配过盈和热过盈的处理方法; (2)考虑连杆螺钉的作用; (3)活塞销、曲柄销对连杆孔的分布作用力的研究; (4)连杆大端结合面受力情况分析; (5)连杆强度计算时工况位置的选取; (6)连杆斜约束的处理方法。 此外,还研究了处理以上某些问题的简易方法。 本文的目的在于探求尽可能逼近实际情况的连杆强度计算所需的各种边界条件及其相应的计算方法,务使其计算结果不仅有定性的而且有定量的价值。     

G32柴油机连杆轴瓦瓦面局部半干摩擦产生的原因与消除

连杆大端轴瓦是柴油机中工作环境最为恶劣的运动配合件之一。连杆轴瓦工作时不仅受到气缸内气体爆发压力和活塞连杆部件往复惯性力的交变和冲击负荷的作用,而且由于轴瓦表面与曲柄销之间的高相对运动速度,使轴瓦很容易发热和磨损。而不合理的轴瓦结构设计容易使其瓦面局部产生半干摩擦,从而造成更强烈的磨损。本文对柴油机连杆大端轴瓦瓦面局部半干摩擦产生的原因进行了分析,并提出改进措施,有效的消除了连杆大端轴瓦瓦面局部半干摩擦的产生。     

一种全平衡式往复压缩机稳定性优势分析

  目的  相对于其他类型的空压机,往复式空压机能够获取更高压力的压缩空气,因而曲柄连杆机构的受力较大。  方法  对比分析3种结构形式的星型往复式空压机惯性力和力矩的特点,得出该型空压机对惯性力有良好的自平衡能力,能在一定程度上减小惯性力矩。建立曲柄连杆机构虚拟样机,将推导的活塞受力构造SPLINE曲线加载到活塞质心,分别将曲轴和连杆柔性化,并将基于IMPACT函数的接触碰撞力模型嵌入到ADAMS虚拟样机中。  结果  动力学仿真结果表明：该型空压机能够自平衡二阶惯性力,曲轴相对于连杆更趋近于柔性体,间隙运动副的存在会抑制某些频率点的振动,但会大大拓宽激振频带。  结论  该分析结果可为空压机的设计提供参考。     

船舶柴油机曲轴动态强度分析

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时曲轴的动态特性,结合Pro/E 3D软件和ANSYS软件对船舶柴油机曲轴、轴承、活塞、连杆等部件进行三维实体有限元建模,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EXCITE软件中,建立整个船舶柴油机的轴系非线性多体动力学模型。采用该模型对曲轴进行一个循环的多体动力学计算。将计算结果恢复到曲轴实体有限元精细模型,进行正常工况下曲轴在一个循环内的动应力计算。结果表明,与单体曲轴强度分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的曲轴载荷的边界条件,提高了船舶柴油机曲轴动态特性计算精度。     

高压星型空压机振动分析与虚拟样机仿真

  目的  对于星型多级往复式高压压缩机,各级气缸压力变化情况一直没能准确掌握,相关的动力学分析也只是基于理论值来计算,而测取压缩机实际气缸压力情况对于提高星型压缩机动力学分析的准确性有一定的帮助。  方法  采用气阀阀杆钻孔的方法,在不破坏气缸结构的情况下,成功测取各气缸在不同工况下的压力,并测试气缸盖和基座的振动加速度。通过理论分析该型压缩机对二阶惯性力的自平衡能力,简化曲柄连杆机构构造ADAMS动力学模型,运用参数化设计的方法得到最佳平衡重质量。在排气压力为25 MPa的工况下,将测取的气体力转化为对活塞的作用力加载到活塞质心,得到主轴承的受力情况。  结果  结果表明,主轴承受力以一阶和三阶惯性力为主,压缩机工况变化主要影响三、四级气缸压力,一级缸的振动相对剧烈。  结论  该型压缩机曲柄连杆机构自平衡能力良好,测试结果可对于理解该型压缩机气缸压力的特点及分析压缩机振动的特性提供参考。     

二冲程电控柴油机的振动测试与分析

采用不同的振动传感器安装方式对一台船用二冲程电控柴油机的缸盖表面、高压油管侧面、高压油泵顶部、机身侧面和增压器端面的加速度振动信号进行了测试和分析,揭示了二冲程柴油机表面不同的振动特征,也解释了ME型电控柴油机缸内示功图的双峰现象,为船用二冲程电控柴油机的振动诊断研究和应用奠定了基础。     

轻12-180型柴油机副连杆销冷装后尺寸胀大原因分析

轻12-180型柴油机副连杆销冷装后出现尺寸胀大现象,通过对其化学成分、几何尺寸、热处理工艺的分析,找出了尺寸胀大的原因,并提出了改进措施,达到了预期的效果。     

船舶柴油机曲轴三维实体动力学仿真

曲轴是船舶柴油机的重要组成部件,通常对曲轴的研究是在静力学基础上对曲轴的应力等进行分析,有一定的局限性。本文以6E300DC型号的船用柴油机曲轴为例,采用CAXA软件进行三维实体建模,并导入ADAMS中进行仿真研究,通过添加约束、载荷,对曲轴进行动力学仿真计算,其研究结果对柴油机曲轴的动态性能及优化设计有一定的参考价值。