某船5L21/31柴油发电机组隔振设计及分析

摘要

船用柴油发电机组的振动直接影响着机器设备的使用性能。柴油发电机组的振动不仅破坏柴油机的结构强度，引起结构噪声，而且恶化各类仪表及敏感器件的工作条件，降低仪表及敏感器件的测量精度，同时还影响船舶航行的舒适性。随着人们对柴油机研究工作的深入，各种有效的减振与避振措施已经得到广泛应用。
　　本文以某船用5L21/31柴油发电机组为研究对象，首先在三维造型软件Pro/E中建立活塞组、连杆组及曲轴三维实体模型，对曲柄连杆机构进行运动学和动力学仿真分析，并结合动力学相关理论，得到引起机组振动的主要激扰力及相应谐次。然后依据机组的工作状态及经验，对隔振系统进行初步设计，阐述隔振器选型及布置的一般流程和要点。
　　建立柴油发电机组整体模型，然后分别运用解析解法和有限元手段对机组模态进行计算分析，得到该隔振系统下机组的固有频率和模态振型，并结合全球著名隔振器设计厂家Rubber design公司给出的计算结果，对比分析两种计算方法的优劣。同时根据该机组固有频率及扰动力绘制临界转速图，机组主要共振转速大都在稳定转速以下，机组额定转速运行完全避开了主要共振区，隔振系统设计满足要求。
　　通过有限元手段计算该船用柴油发电机组在所设计的隔振系统下，各扰动激励下的振动响应。得到机组5个主观测点三个方向的频幅曲线，分析各扰动激励下机组的共振点及振动烈度，并提取机组额定转速下的响应，重点观察各隔振器的振动幅值，进一步评判隔振系统性能。同时校核开机、停车过程及船舶横倾、纵倾状态下机组的稳定性。
　　按照以上隔振系统方案实施后，本文针对该5缸船用柴油发电机组进行了振动测试，根据实测数据计算可得该型柴油发电机组的振速烈度级，并与国标的柴油机振速烈度级进行对比，通过对比可知，计算所得振速烈度级达到国标的A/B级，试验证明该柴油发电机组隔振系统具有良好的隔振效果。

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第1章 绪论

1.1 课题的背景及意义

1.2 隔振技术的研究现状

1.3 有限元法在柴油机分析中的应用

1.4 本文主要研究内容

第2章 柴油发电机组隔振系统设计

2.1 扰动力分析

2.2 隔振系统设计

2.3 本章小结

第3章 柴油发电机组模态计算及分析

3.1 模态分析理论

3.2 解析解法计算

3.3 有限元模态计算

3.4 结果分析

3.5 本章小结

第4章 强迫振动响应分析及稳定性校核

4.1 各扰动力下机组的振动响应

4.2 稳定性校核

4.3 本章小结

第5章 柴油发电机组振动测试

5.1 船用柴油发电机组振动评级

5.2 船用柴油发电机组振动测量方法

5.3 某型柴油发电机组振动测试

5.4 振动测试结果及分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢