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6S50MC-C船舶柴油机轴系扭转振动计算研究

作　者: 张冶
导　师: 段树林；王来
学　校: 大连海事大学
专　业: 轮机工程
关键词: 扭转振动霍尔茨法雅可比法强迫振动船舶轴系
分类号: U664.121
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 236次
引　用: 3次
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内容摘要

船舶动力装置轴系振动直接影响到轴系各轴承的受力,可能导致柴油机、传动装置、传动轴等方面的故障,尾轴管早期磨损,造成机体振动,并通过双层底诱发船体梁,以及上层建筑的垂向和纵向振动等。这些都直接影响船舶航行性能和安全性,所以轴系振动问题一直是船舶界十分关心的问题。根据世界各国规范要求,对于船舶推进轴系,必须进行振动校核计算,并提供相应的计算报告。近年来,随着柴油机技术迅猛发展,对船舶动力装置轴系扭转振动问题的研究也不断出现新观点和新方法。本文正是在这种情况下,试图挖掘出扭振计算中存在的问题,轴系扭振计算考虑的因素更全面和完善,并使之形成计算程序方便应用。本文首先探讨了霍尔茨(Holzer)法和雅可比方法自由振动计算的对比情况,在船舶轴系自由扭转振动计算的基本方法和基本过程。其次,对于轴系强迫扭转振动中存在的气体力激振简谐分量应用和处理作了较为深入的探讨,较为全面地总结了船舶单轴系扭振强迫振动的阻尼处理方法。编制了相应的扭转振动计算程序,可以方便快捷的计算单轴系的自由振动频率、确定振型、第1质量强迫振动振幅、各轴段扭矩和应力等特性参数和特性规律。最后,对6S50MC-C船舶柴油机轴系扭转振动特性参数和特性规律进行了详细的计算。与其原始计算报告结论对比,验证了本计算程序和计算方法的可行性。对进一步深入研究船舶推进轴系的可靠性、动力装置故障诊断、动力装置仿真计算等有指导意义。为推进装置的可靠、安全运行提供了有力的保障。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-15
  1.1 课题研究的目的和意义  10-11
  1.2 国内外扭转振动研究的现状  11-12
  1.3 轴系扭转计算方法  12-13
    1.3.1 自由振动计算的方法  12
    1.3.2 强迫振动计算的方法  12-13
  1.4 本文主要研究内容  13-15
第2章实际柴油机轴系扭转振动系统的简化  15-26
  2.1 扭振当量系统扭振当量系统转换的要求和方法  15-16
  2.2 当量系统转动惯量的计算  16-21
    2.2.1 单位气缸转动惯量的计算  16-19
    2.2.2 螺旋桨转动惯量的计算  19-21
  2.3 当量系统的连接轴段刚度的计算  21-23
    2.3.1 曲轴刚度的计算  21-23
    2.3.2 轴段刚度的计算  23
  2.4 轴系主要部件阻尼系数的计算  23-26
第3章船舶柴油机轴系的自由振动计算  26-39
  3.1 雅可比(JACOBI)法  26-32
    3.1.1 多质量系统无阻尼自由振动方程  26-30
    3.1.2 多质量系统无阻尼自由振动方程的求解-雅可比方法  30-32
  3.2 霍尔茨(HOLZER)法  32-34
  3.3 实例计算及两种方法的对比  34-39
    3.3.1 振动系统的共振频率、相对振幅计算结果对比  35-37
    3.3.2 计算方法的对比  37-39
第4章船舶柴油机轴系的强迫振动计算  39-58
  4.1 曲柄连杆机构受力分析  39-42
    4.1.1 曲柄连杆机构运动分析  40
    4.1.2 曲轴轴系扭振的激振力  40-41
    4.1.3 激振力的激振力矩  41-42
  4.2 激振力矩的简谐分析  42-52
    4.2.1 气体力激振力矩及其简谐分析  42-49
    4.2.2 往复惯性力激振力矩及其简谐分析  49-50
    4.2.3 活塞连杆机构重力激振力力矩及其简谐分析  50
    4.2.4 综合激振力力矩及其简谐分量  50
    4.2.5 临界转速计算  50-51
    4.2.6 实例计算  51-52
  4.3 激振力矩的功和相对振幅矢量和  52-54
  4.4 动力放大系数法轴系共振计算  54-56
    4.4.1 系统动力放大系数m及第1质量振幅  54-56
    4.4.2 轴段扭振应力和扭矩  56
  4.5 单缸熄火时的强迫振动的计算  56-58
第5章 6S50MC-C型柴油机轴系的扭振特性研究  58-68
  5.1 柴油机轴系的特征和特性参数及扭振当量系统  58-59
  5.2 共振频率、振型和临界转速的计算  59-61
  5.3 正常发火和单缸熄火时的相对振幅矢量和计算  61-62
  5.4 正常发火和单缸熄火时的轴段扭振应力计算  62-68
第6章结论与展望  68-69
参考文献  69-72
致谢  72

6S50MC-C船舶柴油机轴系扭转振动计算研究

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