低速柴油机曲轴系统纵扭耦合振动特性分析

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1、分类号：_______________密级：_______________UDC：_______________编号：_______________工学硕士学位论文低速柴油机曲轴系统纵扭耦合振动特性分析硕士研究生：王艳宁指导教师：李玩幽教授学科、专业：轮机工程论文主审人：黄健哲副教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：_______________密级：_______________UDC：_______________编号：_______________工学硕士学位论文低速柴油机曲轴系统纵扭耦合振动特性分析硕士研究生：王艳宁指导教师：李玩幽教授学位级

2、别：工学硕士学科、专业：轮机工程所在单位：动力与能源工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex：U.D.C：ADissertationfortheDegreeofM.Eng.AnalysisofTorsional-AxialcouplingVibrationCharacteristicsoftheLow-speedDieselEngineCrankshaftSystemCandidate：YanningWangSupervisor：Prof.WanyouLiAcademic

3、DegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MarineEngineeringDateofSubmission：January,2018DateofOralExamination：Mar,2018University：HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表

4、的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名

5、单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位24个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日低速柴油机曲轴系统纵扭耦合振动特性分析摘要轴.系振动是影响柴油机运行安全的重要因素，其振动形式较为复杂，主要包括同时耦合发生的弯曲、轴向和扭转振动。与中、高速柴油机曲轴相比，低速柴油机的曲柄长度大，导致其曲轴系统的扭转刚度和轴向刚度相对较低，但弯曲刚度却相对较大，从而使曲轴轴向振动、扭转振动及纵扭耦合振动成为该系统的主要振动形式。本文针对低速柴油机纵扭

6、耦合振动问题进行分析，开展了柴油机曲轴纵扭耦合刚度公式推导、双曲柄实验台架验证、轴系纵扭耦合振动特性仿真计算、轴系参数优化分析等工作。首先，根据柴油机曲轴的轴承约束作用和纵扭耦合振动机理，建立空间超静定系统力学模型，再利用莫尔定理对空间超静定系统进行分析，进而得到曲轴的轴向、扭转及纵扭耦合刚度，并通过设计双曲柄实验台架对理论方法的正确性进行验证。其次，开展了低速柴油机轴系纵扭耦合自由振动和强迫振动仿真计算。本文在振动力学和材料力学基础上，对曲轴进行分析，建立了基于集总参数模型的轴系纵扭耦合振动模型，该模型是将轴系简化成一种与力学模型相一致的具有非线性刚

7、度的弹簧-质量系统，其中，弹簧系统完整地包含了引起曲轴同频耦合振动和倍频耦合振动的影响因素。计算结果发现，耦合振动会改变系统的固有特性，影响系统的振动幅值，因此，在振动计算时不可忽略耦合效应。最后，为了进一步探究柴油机轴系的纵扭耦合振动特性，对该轴系在多种工况下的振动特性进行了分析，主要包括：减振器卡死、推力轴承刚度的选取、内燃机发火顺序改变、柴油机发火不均和柴油机单缸熄火等工况对柴油机轴系纵扭耦合振动的影响。发现减振器卡死工况对轴系耦合振动的影响最大，因此在柴油机运行中需对减振器进行定期检查和更换，尽可能避免不必要的损失。关键词：柴油机；轴系；刚度；

8、纵扭耦合振动；仿真哈尔滨工程大学硕士学位论文低速柴油机曲轴系统纵扭耦合振动特性分析ABSTRA