d683zlcab型船用柴油机扭振计算

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1、摘要D683ZLCAB型船用柴油机是作为船用主机的高速柴油机，对该机进行了台架试验轴系扭转振动计算及台架扭转振动测量，计算与实测结果值的误差小于4％。计算曲轴单节点最大共振扭振应力、合成扭振应力、双节点最大共振扭振应力和双节点最大合成扭振应力均低于按我国《钢质海船入级与建造规范》确定的相应的扭振许用应力值。因此，D683ZLCAB型船用柴油机台架试验轴系在运转转速范围内该轴系各轴段的扭振应力满足我国《钢质海船入级与建造规范》要求。19目录一、台架轴系组成二、台架轴系原始参数1.柴油机相关参数2.柱销式橡胶联

2、轴节参数3.WE42N型水涡流测功器参数三、台架轴系扭振当量系统及其参数四、台架轴系扭振当量系统自由扭转振动特性计算1.需计算的固有频率最高值Fmax2.自由振动计算结果五、台架轴系扭振实测结果与分析1.测量仪器与测点布置2.测试工况和测量方法3.扭振测量结果六、主要谐次激起曲轴的最大扭振应力计算1.单节点扭振曲轴的最大扭振应力计算2.双节点扭振曲轴的最大扭振应力七、扭振许用应力计算八、曲轴最大扭振应力与相应扭振许用应力对比九、测功器轴段的扭振应力计算十、结论19一、台架轴系组成D683ZLCAB型船用柴油

3、机台架试验轴系由D683ZLCAB型柴油机飞轮通过柱销式橡胶联轴节与WE42N型水涡流测功器相连组成。二、台架轴系原始参数1.柴油机相关参数柴油机型号D683ZLCAB柴油机型式四冲程、水冷、直列、直喷式燃烧室气缸数目6缸径´行程mm114´135进气方式增压、中冷标定功率KW205标定转速r/min22001h超负荷功率KW225.5超负荷功率时转速r/min2266稳态调速率%13.5最低稳定工作转速r/min800最高空车转速r/min2575曲轴材料抗拉强度N/mm2760（牌号SAE1548）曲柄

4、销（实心）直径mm76发火顺序1—5—3—6—2—4硅油减振器惯性体转动惯量kgf.cm.s21.2419有效转动惯量kgf.cm.s20.75阻尼系数kgf.cm.s/rad7002.柱销式橡胶联轴节参数主动体转动惯量kgf.cm.s22.09从动体转动惯量kgf.cm.s25.169动态扭转柔度rad/kgf.cm0.34×10－6损失系数0.203.WE42N型水涡流测功器参数转子转动惯量kgf.cm.s22.1半根转子轴扭转柔度rad/kgf.cm0.147814×10－6三、台架轴系扭振当量系统及

5、其参数图1为D683ZLCAB型柴油机台架试验轴系扭振当量系统简图。当量系统中各集中质量的名称、各集中质量的转动惯量值IK及各轴段的扭转柔度值EK，,K+1列于表1。四、台架轴系扭振当量系统自由扭转振动特性计算1.需计算的固有频率最高值Fmax按我国<钢质海船入级与建造规范>（1996年版）中“一般应计算0.8nmin~1.2ne（nmin及ne分别为柴油机的最低稳定工作转速及标定转速，r/min）范围内直到12次简谐的振动情况”的要求，本轴系需计算的固有频率最高值Fmax应为14.4ne即Fmax=14.

6、4´2200=31680c/min，对应的固有圆频率为Pmax=33171/s。2.自由振动计算结果19当量系统的自由振动特性参数按霍尔茨表格编制的电算程序计算，经计算，本轴系当量系统的四节点振动固有频率为33950c/min，此值已超过需计算的固有频率最高值（31680c/min）。因此，对本轴系扭振当量系统只需计算其单节点、双节点及三节点三种振动形式即可。表2、表3及表4分别为本轴系扭振当量系统单节点、双节点及三节点自由振动计算结果以及在运转转速范围内出现共振的谐次、共振转速及相对振幅矢量和。五、台架轴

7、系扭振实测结果与分析1.测量仪器与测点布置扭振测量仪为南京东南大学研制的ANZT型扭振分析记录仪。该仪所用组合式传感器的扭振信号齿轮（齿数为100）固定安装在曲轴自由端，故测得的扭振振幅是曲轴自由端也即当量系统中第1质量的扭振振幅。2.测试工况和测量方法扭振测量是在柴油机按推进特性工况下进行的。扭振测量按转速分档进行，转速分档间隔转数为15转左右。测量转速范围从1小时超负荷转速2266r/min至最低稳定工作转速800r/min。3.扭振测量结果图2、图3及图4是曲轴自由端（即当量系统第1质量）实测所得有比

8、较明显共振峰或振幅相对较大的谐次振幅曲线。表5是各主要谐次的共振峰值的汇总。图2为6谐次和7.5谐次振幅曲线图，图中6谐次在1141r/min及2218r/min出现共振峰，前者共振频率为196846c/min，共振振幅为±0.05°（±50md）；后者共振频率为13308c/min，共振振幅为±0.105°（±105md）。7.5谐次在889r/min及1761r/min出现共振峰，前者共振频率为6668c/m