文档介绍：第六章柴油机及推进轴系的振动
船舶推进轴系产生:
(1)扭转振动
(2)纵向振动
(3)回旋(横向)振动
振动危害:
(1)机件磨损增加或损坏
(2)降低柴油机经济性和可靠性
(3)引起船体水平、垂向振动(对底脚螺栓、贯穿螺栓影响大,对气缸盖影响小)
(4)影响船员工作条件,损害船员健康
一活塞的运动
1活塞的位移
x=R(1-cos)+L(1-cos)
Rsin=Lsin
式中: -曲轴转角; β-连杆摆角;
λ=R/L-连杆比,一般低速机为1/3-1/5
经简化, 得:x≈R(1-cos)+(1-cos2)λR /4
x=x1+x2
x1= (1-cos) R
x2= (1-cos2)λR /4
第一节活塞、连杆的运动及其作用力
α=0°时,x=0(即活塞在上止点)
α=180°时,x=2R=S(即活塞在下止点)
α=90°或270°时,x=R+ >R ,即活塞不在行程中央,而在α90°或α270°的某一位置时X=R
2活塞的速度
X′≈ω*sin*R + (2ω)sin2*λR /4
x′=x′1+x′2
x′1=ω*sin* R
x′2= (2ω)sin2*λR /4
=0°(上止点)或=180°(下止点),x′=0,
最大速度x′max出现在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气缸中心线的投影 x″2= (2ω) 2cos2*λR /4,是二次曲柄的向心加速度在气缸中心线的投影 α=0°时, x″max=Rω2 (1+λ),方向向下,最大 α=180°时, x″= -Rω2(1-λ),方向向上 α<90°或α>270°的某个位置x″=0(此时活塞速度最大)
二、连杆的运动
摆角β=sin-1(λsin)
摆动角速度β′=λωcossecβ
摆动角加速度β″=-λ(1-λ2)ω2·sin·sec3β
由上述公式可知:
1)α=90°和270°时, 连杆在气缸中心线两侧的摆角β的绝对值达到最大值
2)α=0°和180°、β=0°时, 连杆摆动角速度β′最快,其数值相等,方向相反
3)α=90°和α=270°时, β″达到最大值
三、曲柄连杆机构的气体力和惯性力
作用在燃烧室部件上,方向沿气缸中心线向下,与柴油机工作过程和负荷有关,与运动部件质量无关
1)类型及影响因素
(1)类型: 活塞组件往复运动所产生的往复惯性力;曲柄不平衡回转质量回转运动所产生的回转惯性力(离心力);连杆运动所产生的惯性力(小端往复惯性力,大端离心惯性力,杆身连杆力偶)
(2)影响因素:和运动件的质量及运动时的加速度有关,与n2成正比,与负荷无关。为防曲柄连杆机构惯性力过大而引起机件损伤和机器强烈振动,柴油机不易超速运行
2)往复惯性力
Fj=-mjx,,=-mjw2cos*R-mj(2w)2cos(2)R/4
(1) Fj与x,,方向相反,作用线与气缸中心线平行
(2) Fj由Fj1和Fj2组成,为两个回转质量为mj/2,回转半径分别为R和R/4的曲柄自上止点起同步反向,分别以角速度和2回转产生的离心力的合力
3)离心惯性力
FR=-mR2 R
与向心加速度方向相反,永远是离心的。它的作用线与曲柄中心线重合,并随曲柄按角速度ω回转
四、曲柄连杆机构作用力分析
1合力F
F=Fg+Fj,作用在气缸中心线连杆小端处。低速、增压柴油机连杆始终受压,四冲程中、高速机换气上止点附近连杆受拉伸。F分解合成为:柴油机输出转矩、倾覆力矩、作用在主轴承上的力
2活塞销处的作用力
1)侧推力FN=Ftgβ,对主轴承产生倾覆力矩Md=FN*H, 作用在机体上
2)连杆推力FL=F/cosβ
注:短连杆二者均增大