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。     

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。     

500t渔政船双机并车轴系扭振计算研究

建立了500t渔政船双机并车系统当量模型,分析了其振动计算的特点;给出了双机并车轴系考虑柴油机各缸激励、两柴油机之间的相位角及各缸负荷不均性情况下的响应计算的方程,并计算了系统第1质量振幅和和最大轴段的应力.详细分析了两台柴油机相位角和气缸负荷不均匀性对系统振动特性的影响.     

螺旋桨最佳安装角度的探讨

在船舶推进轴系扭转振动能量法分析的基础上,通过对螺旋桨叶频次相对振幅矢量和的计算,从各激励成分矢量合成的角度,找出使得扭转振动响应最小的螺旋桨最佳安装角。通过某七缸机配四叶桨的推进系统的实际算例,计算证明了使用能量法推导出来的螺旋桨安装最佳角度和系统矩阵法响应计算结果基本一致,而且对于七缸机配四叶桨,在最差的安装角度下,螺旋桨轴上的振动应力幅值已经非常接近规范规定的持续运转限制。因此,某些特定的情况,在扭振计算中有必要考虑螺旋桨安装角度的影响。     

基于倒频谱方法的柴油机气缸压力识别

分析了柴油机缸盖系统的激励源和其振动响应特性,把缸盖系统看作一个多输入单输出的线性系统,对测试的柴油机缸盖振动信号时域加窗截取对于气缸压力的那一段响应信号,去除邻缸的干扰和其它不相关的激励力的影响,通过低通滤波,消除高频噪声,对压力信号和振动信号进行倒频谱分析,利用求出的传递函数重构气缸压力,结果表明,恢复出来的压力信号和实测信号十分接近,该方法为柴油机的实时在线控制、监测和故障诊断有重要的应用价值。     

电力推进无人船轴系冲击响应计算

针对无人船的电力推进系统建立电机-轴系动力学模型,分析电机电磁激励力对推进轴系的影响。介绍半正弦波加速度激励,研究冲击激励作用下轴系振动特性,再利用Matlab软件计算多种工况下的轴系冲击振幅,进而对无人船转速进行合理设计。结果表明,船舶在碰撞过程中,冲击能量作用在船舶的推进轴系,造成推进轴系的异常振动或损伤,撞击时船舶航速对轴系影响很大,必须合理选择轴系转速。     

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.     

柴油机气缸爆炸冲击引起的船体振动和水下噪声的有限元／边界元分析

关于柴油机的振动从基座到船体结构传递预测已经展开大量的研究，尤其是应该了解气缸爆炸在柴油机激励引起的船体振动以及水下辐射噪声中的重要性。在模拟柴油机激励引起的船体振动响应采和了有限元法，通过多自由度隔振分析，考察机架横向支撑刚度在振动传递中的作用。为计算船体水下辐射噪声，基于有限元解出船体振动速度响应，提供船体边界元模型的分析。结果表明：1）气缸爆炸引起的作用在柴油机机架上的激励，会比活塞往复运动产生激励引起更大的船体振动响应和水下辐射噪声级；2）机架支撑刚度在柴油机振动传递到船体过程中起着重要的作用，尤其是当频率升高时其作用更为显著；3）忽略气缸爆炸激励部分在某些情况下会导致对船体振动的过高估计。     

变刚度支撑对船舶轴系横向振动影响分析

为研究轴承水平和垂直变刚度对船舶轴系横向振动的影响,在ANSYS中建立船舶推力轴系有限元模型,通过模态分析和谐响应分析,研究了艉轴承2个共轭方向变刚度时,轴系的横向固有振动频率以及横向受迫振动情况。研究结果表明:随着轴承某一方向的刚度降低时,该方向上横向振动的固有频率也降低,尤其是低阶频率,对应的谐响应振幅也随之降低,这对轴系低阶横向振动影响较为突出。该结果对通过改变轴系支撑刚度来抑制轴系振动提供了理论支持。     

连接件不对中对轴系回旋振动的影响特性研究

船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,在航行过程中会受到多种复杂载荷的作用。文章基于轴心与质心的相对位置关系,推导了连接件不对中所导致的不平衡力,以及轴系回旋振动的受迫响应振幅数学模型。分别以转子轴系试验台及某船轴系为对象,进行了仿真计算与试验测试。计算结果表明：连接件不对中使轴系振动响应振幅提高,具有较为明显的影响。     

船舶轴系横向振动共振转速的实验

本文论述了在试验台上进行的不同叶片数螺旋浆轴系横向受迫振运实验。试验结果的分析表明，只要转速的整数倍等于一阶一次横向振动临界转速时就会产生振幅较大的共振。传统方法在进行船舶轴系横向振动计算时，只把一阶一次与叶片次临界转速作为共振转速是不够全面的。     

某6缸V型柴油机振动测量及分析

为分析某柴油机振动特性,测量其振动加速度信号。计算柴油机的振动烈度,额定转速时,振动烈度随负荷增加而增加。负荷固定,振动烈度随转速的变化不是单调的。对振动速度信号进行频谱分析发现,速度幅值谱具有明显的线谱特征,最大幅值对应的频率为柴油机曲轴转动频率的1.5倍,即单缸发火频率的3倍。减小该频率的激励将是减小振动烈度的主要途径。     

船舶内燃动力装置在部分气缸运行下的扭转振动的理论计算

内燃发动机部分气缸运行时,动力装置的动力特性,尤其是扭转振动特性有时会显著恶化,甚至危及装置的安全运行。这个问题现已引起有关方面的关切。本文是探讨船舶内燃动力装置部分气缸运行时扭转振动的理论计算方法。该方法也适用于其它动力装置部分气缸运行下的计算。发动机部分气缸运行,就是发动机部分气缸熄火时运行的情况,其中最重要,最常见的是一缸熄火的情况。发动机气缸熄火可以归纳为三种类型: 1.当发动机活塞连杆机构(包括十字头)损坏,而船舶又处在航行途中,此时往往拆除该缸     

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，研究了活塞环失产和缸熄火两种故障工况是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。     

MTU柴油机推进轴系的联轴器匹配研究及扭振特性预报

[目的]为明确中、高速柴油机与多弹性联轴器匹配的扭振计算方法及推进轴系扭振特性,[方法]以某船MTU柴油机推进轴系为研究对象,分析与之匹配的多弹性联轴器选型方法,建立MTU柴油机推进轴系的扭振计算模型,分析MTU柴油机的激励特性和推进轴系扭振特性,开展MTU柴油机与多弹性联轴器匹配系列轴系的扭振特性预报,并提出基于实测振幅和解析法的阻尼修正推算方法,用以修正轴系扭振特性的预报结果。[结果]研究结果表明:实测共振频率与计算频率吻合;经修正,共振转速处的曲轴应力降低了16%,弹性联轴器的振动扭矩降低了15%,验证了扭振计算方法的正确性。[结论]所得结论可为后续同型舰船的轴系扭振分析提供工程参考。     

冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法研究

本文研究出一种可用于计算冰载荷下柴油机推进轴系扭振的数值方法。先介绍了轴系扭振Newmark时域计算方法理论,针对一个多用途船的柴油机推进轴系,应用该计算方法,对柴油机稳定运行工况下的瞬态扭振进行仿真计算,将时域与频域计算结果进行对比,验证了该数值方法的可应用性;同时,在考虑柴油机调速器的情况下,利用刚性轴模型推导出相关激励载荷,并结合上述时域方法计算了额定转速时冰载荷下轴系的扭振响应,得到了轴系的最大响应幅值,并与无冰载荷冲击下的结果进行对比分析。     

轴承支撑系统耦合刚度对船舶轴系回旋振动的影响分析

为了分析油膜刚度随轴颈转速和润滑剂粘度的变化规律,进而研究船舶支撑系统耦合刚度对轴系振动的影响。以某大型集装箱船轴系为研究对象,通过求解油膜刚度、船体刚度,得到耦合刚度,进而研究耦合刚度对轴系回旋振动的影响。结果表明:对于同一阶次的固有频率,增加支撑系统耦合刚度时,轴系振动的固有频率有所增加,且高阶固有频率的增加趋势更明显。系统耦合刚度一定时,离激励源越近的地方共振幅值越大;对于同一节点而言,在一定范围内增加刚度可以使轴系工作频率有效避开共振频率,进而降低共振幅值,使幅值变化趋于稳定。刚度值增加对于船体减振具有一定的意义。     

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。