轴系部件的扭振参数计算.docx

轴系部件的扭振参数计算采用集总参数模型进行常规传动装置的扭振计算，该种模型由三部分组成：有惯量的质量、无惯量的刚度和无质量阻尼。对轴系中各部件的扭振参数提取，然后按连接顺序拼接在一起，形成完整的集总参数模型。1) 柴油机曲轴曲轴集总参数模型的刚度、惯量和阻尼系数由生产厂家提供。2) 高弹联轴节高弹联轴节的转动惯量和刚度原则上可由生产厂提供。弹性联轴节应把主、被动部分分为两个集中质量，扭转振动计算时，高弹刚度为两集中质量间的刚度值。弹性元件的转动惯量则可一分为二分别记入主、从动部分内。3) 齿轮箱齿轮箱轴系模型刚度、惯量和阻尼系数由生产厂家提供。齿轮的啮合刚度很大，一般可取系统中最大刚度的1000倍。4) 万向联轴器万向联轴器的转动惯量可以分别平均加在其两端的集中质量上。万向轴的刚度值作为两集中质量间的刚度值。（阻尼系数取为0）5) 中间连接轴、推力轴、螺旋桨轴对于推力轴、中间轴、艉轴和螺旋桨轴等中间连接轴的转动惯量，可把它的转动惯量平均分配到两相邻集中质量上。每相邻两集中质量点之间轴的刚度值作为该两集中质量间的刚度值。在没有模型、图纸或者不具备有限元建模的情况下，可以应用理论计算公式计算轴段的刚度。（阻尼系数取为0）按空心圆锥结构计算各中间轴段的惯量和柔度，轴长为L，一端的外径D1和内径d1，另一端的外径D2和内径d2，材料密度。轴段较长时，均分成N段轴处理，均分轴段按前后顺序编号1、2、i、N，则第i段轴的惯量刚度计算公式如下：第i段轴，记一端的外径Di1和内径di1，另一端的外径Di2和内径di2，则Di1=D1-i-1N(D1-D2)di1=d1-i-1N(d1-d2)Di2=D1-iN(D1-D2)di2=d1-iN(d1-d2)材料的弹性模量E，泊松比，剪切弹性模量G，有如下关系G=E21+计算要求 Di2Di1，di2di1，其刚度为Ki=3NG32LDi1Di231+Di2Di1+Di2Di12-di1di231+di2di1+di2di12当D1=D2，d1=d2时，其转动惯量为Ii=32NLDi14-di14当D1D2，d1d2时，其转动惯量为Ii=160NLDi12+Di1Di2+Di22(Di15-Di25)Di13-Di23-di12+di1di2+di22(di15-di25)di13-di236) 飞轮、推力盘和法兰盘等如飞轮、推力盘、法兰盘等部件作为刚体考虑，只记其转动惯量，以该部件中心线作为质量的集中点。直径为D，长度为L，材料密度，其惯量为I=32LD4其刚度为k=。（阻尼系数取为0）7) 测功器、螺旋桨在水中转动的质量，如测功器、螺旋桨等，在计算转动惯量时要考虑附连水的质量，转动惯量由生产厂家提供。测功器阻尼系数为Cw=9555.3bwNenne3式中：w测功器效率； Ne柴油机额定功率； ne测功器额定转速； n临界工况时螺旋桨转速； b系数，缺乏资料时取5.5。采用阿尔查公式（Archer）计算螺旋桨阻尼系数为Cp=9555.3apNenne3式中：p螺旋桨效率，通常取0.985； Ne柴油机额定功率； ne螺旋桨额定转速； n临界工况时螺旋桨转速； a系数，根据螺旋桨盘面比AAd，螺距比HD，以及力矩系数Ag获取。a=5AAdHDHD+0.50.0066Ag+2AAdAAd+12Z+VAg=33.993106pNene3D5Ad=4Dp2式中：Z螺旋桨叶数，当Z=4时V=1，当Z=3或5时V=4/3； H螺距； A桨叶展开面积； D螺旋桨直径。当a51时，a=51。8) 发电机发电机惯量和阻尼系数应由制造厂提供，在缺乏资料时按下述公式计算Cg=gNengne3式中：系数，取124135； g发电机载荷因子； ng发电机转速。9) 各部件当量模型连接几种形式的轴并联或者串联在一起，建立扭振计算当量模型如图1.1所示。图1.1 扭振计算当量模型多质量点部件与单质量的中间连接轴和万向节等部件连接，取多质量点部件与单质量部件连接处的最后一个惯量I1和单质量部件惯量I2的一半相加，放在结合部位处作为一集中质量，该集中质量惯量为I=I1+I22惯量分别为I3和I4的两单质量部件连接，取两者惯量和的一半，放在结合部位处作为一集中质量，该集中质量惯量为I=I3+I42结合部位集中质量间的刚度为相应部件的刚度，但需要视情况对其进行修正，阶梯轴过渡部分材料不能完全参与变形，如飞轮、接力盘、法兰盘等部件连接处，需要引入一个修正系数x，取两段