柴油机及推进轴系的振动课件

柴油機及推進軸系的振動

船舶推進軸系產生：（1）扭轉振動

（2）縱向振動（3）迴旋(橫向)振動

振動危害：（1）機件磨損增加或損壞（2）降低柴油機經濟性和可靠性（3）引起船體水準、垂向振動（對底腳螺栓、貫穿螺栓影響大，對氣缸蓋影響小）（4）影響船員工作條件，損害船員健康一活塞的運動1活塞的位移x=R(1-cos

)+L(1-cos

)Rsin

=Lsin

式中:－曲軸轉角;β－連杆擺角;λ＝R/L－連杆比，一般低速機為1/3－1/5經簡化，得：x≈R(1-cos

)+(1-cos2

)λR/4x=x1+x2x1=(1-cos

)Rx2=(1-cos2

)λR/4第一節活塞、連杆的運動及其作用力α=0°時,x=0(即活塞在上止點)α=180°時,x=2R=S(即活塞在下止點)α=90°或270°時,x=R+＞R，即活塞不在行程中央，而在α

90°或

α

270°的某一位置時X＝R2活塞的速度X′≈ω*sin*R

+(2ω)sin2*λR/4x′=x′1+x′2x′1=ω*sin*Rx′2=(2ω)sin2*λR/4

=0°(上止點)或

=180°(下止點),x′=0，最大速度x′max出現在α＜90°的某一位置3活塞的加速度

X″≈ω2cos*R

+(2ω)2cos2

*λR/4

X″＝

x″1＋x″2

x″1=ω2cos*R，是一次曲柄的向心加速度在氣缸中心線的投影

x″2=(2ω)2cos2*λR/4，是二次曲柄的向心加速度在氣缸中心線的投影

α=0°時,x″max=Rω2(1+λ),方向向下，最大

α=180°時,x″=-Rω2(1-λ)，方向向上

α＜90°或α＞270°的某個位置x″=0(此時活塞速度最大)二、連杆的運動擺角β=sin-1(λsin

)擺動角速度β′=λωcos

secβ擺動角加速度β″=-λ(1-λ2)ω2·sin

·sec3β由上述公式可知:1）α=90°和270°時,連杆在氣缸中心線兩側的擺角β的絕對值達到最大值2）α=0°和180°、β=0°時,連杆擺動角速度β′最快,其數值相等,方向相反3）α=90°和α=270°時,β″達到最大值三、曲柄連杆機構的氣體力和慣性力1.氣體力Fg

作用在燃燒室部件上，方向沿氣缸中心線向下，與柴油機工作過程和負荷有關，與運動部件品質無關2.曲柄連杆機構慣性力1）類型及影響因素（1）類型：活塞組件往復運動所產生的往復慣性力；曲柄不平衡回轉品質回轉運動所產生的回轉慣性力（離心力）；連杆運動所產生的慣性力（小端往復慣性力，大端離心慣性力，杆身連杆力偶）（2）影響因素：和運動件的品質及運動時的加速度有關，與ｎ2成正比，與負荷無關。為防曲柄連杆機構慣性力過大而引起機件損傷和機器強烈振動，柴油機不易超速運行2）往復慣性力Fj=-mjx,,=-mjw2cos*R-mj(2w)2cos（2）R/4（1）Fj與x,,方向相反，作用線與氣缸中心線平行（2）Fj由Fj1和Fj2組成，為兩個回轉品質為mj/2，回轉半徑分別為R和R/4的曲柄自上止點起同步反向，分別以角速度和2回轉產生的離心力的合力3)離心慣性力FR=-mR

2

R

與向心加速度方向相反,永遠是離心的。它的作用線與曲柄中心線重合,並隨曲柄按角速度ω回轉四、曲柄連杆機構作用力分析1合力FF=Fg+Fj，作用在氣缸中心線連杆小端處。低速、增壓柴油機連杆始終受壓，四衝程中、高速機換氣上止點附近連杆受拉伸。F分解合成為：柴油機輸出轉矩、傾覆力矩、作用在主軸承上的力2活塞銷處的作用力1）側推力FＮ＝Ftgβ，對主軸承產生傾覆力矩Md=FN*H,作用在機體上2）連杆推力FL=F/cosβ注：短連杆二者均增大3曲柄銷處的作用力1）FL在曲柄銷處分解為切向作用力T、法（徑）向作用力Z2）主軸承受力Z＋FR

高負荷Z最大，低速FR最小，低速高負荷時主軸承受力最大；低負荷Z最小，高速FR最大，高速低負荷時主軸承受力最小4柴油機的輸出力矩T*R與傾覆力矩MD1）回轉力矩與傾覆力矩大小相等而方向相反，但作用在不同部件上，前者作用在曲軸上（引起曲軸扭轉振動），後者作用在柴油機機體上（將引起柴油機左右振動），而不能相互抵消2）在柴油機一個工作迴圈中，總切向力和輸出力矩要變化ｉ次，轉動角速度必然是ｉ次，而且在一個工作迴圈中將波動ｉ次五、曲軸回轉不均勻度1.定義：曲軸回轉最大角速度與最小角速度之差與平均角速度之比2.原因：動力