船用柴油机轴系扭转振动的分析研究

摘要

船用柴油机轴系扭转振动是影响船舶安全航行的重要因素。现代大功率船用柴油机在大型船舶领域应用广泛,随着船用柴油机强化程度不断提高以及向长行程、超长行程发展,船用柴油机在运转过程中轴系承载和传递的更大的负荷,轴系扭振状态也更加趋于复杂,这使得船用柴油机轴系扭转振动的计算和研究更加重要。为实现轴系扭振的高效、准确计算,一方面需要对扭振计算方法做更深入的研究,另一方面需要整合和应用合理的计算方法进行计算软件的开发,基于此,本文系统分析了影响轴系扭振的各个因素和比较了多种扭振计算的方法,开发了一套轴系扭振计算软件,并对6S50MC-C型船用柴油机轴系进行扭振计算,与计算报告原始数据对比验证了该软件计算合理。
　　 本文涉及的内容包括扭振的自由振动计算,强迫振动计算,发火顺序对轴系扭振的影响,单缸熄火轴系扭振的计算以及单缸熄火对不同缸数船用柴油机的影响的尝试性探讨。本文的主要工作包括扭振计算数学模型的建立,霍尔兹法、矩阵法和雅可比法的自由振动计算对比,简谐系数计算方法的探讨,阻尼对扭振的影响和计算方法的讨论,扭振振幅计算和合成方法的改进,不同缸熄火对轴系扭振的影响以及扭振软件编程。通过计算和验证,认为将霍尔兹法、能量法编程实现计算机计算仍具有实际意义；通过分析和对比现有资料,对扭振计算的优化提出了合理建议；从原理上解释了发火顺序和单缸熄火对轴系扭振影响的规律；另外,在最后针对单缸熄火对奇、偶数缸柴油机轴系扭振的影响进行了有益的探索。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 概述

1.1.1 船用柴油机扭转振动研究的必要性

1.1.2 船用柴油机扭转振动研究范围

1.2 扭振研究现状以及有待解决的问题

1.2.1 船用柴油机轴系扭振计算数学模型

1.2.2.船用柴油机轴系扭转振动计算方法的选择

1.2.3.准确计算轴系扭转强迫振动要解决的两个问题

1.2.4.单缸熄火工况下的扭振计算

1.2.5.轴系扭转振动计算软件的开发与应用

1.3 本文研究主要内容

第2章 自由振动计算

2.1 自由振动计算的计算目的

2.2 自由振动计算方法

2.2.1 霍尔兹法

2.2.2 矩阵法

2.2.3 雅可比法

第3章 强迫振动计算

3.1 共振计算

3.1.1 共振计算理论基础

3.1.2 单缸激振力矩计算

3.1.3 柴油机的合成激振力矩以及激振功

3.1.4 共振振幅和扭振应力计算

3.2 非共振计算

3.2.1 非共振振幅计算

3.2.2 临界转速计算

3.2.3 强迫振动振幅计算的讨论与改进

3.2.4 振幅与应力合成方法的改进

第4章 开发计算软件以及界面介绍

第5章 发火顺序对轴系扭振的影响

5.1 数学模型和计算方法

5.2 发火顺序的改变对相对振幅矢量和的影响

5.3 发火顺序的改变对各集中质量实际振幅的影响

5.4 发火顺序的改变对各轴段应力的影响

5.5 小结

第6章 单缸熄火扭振计算

6.1 不拆除活塞组件情况下单缸熄火扭振的计算

6.1.1 单缸熄火扭振的计算方法

6.1.2 单缸熄火工况下不同缸熄火对各个轴段的影响

6.1.3 单缸熄火低谐次和高谐次扭振的不同影响

6.2 拆除活塞组件情况下的轴系扭振计算

6.3 小结

第7章 单缸熄火对不同缸数的船用柴油机的影响

7.1 对中间轴和尾轴的影响

7.2 对曲轴的影响

7.3 小结

结论

参考文献

致谢