船用柴油机振动噪声控制与排放.ppt

文档介绍：柴油机振动、 1807 年第一艘蒸汽机动力船“克莱蒙特”建成; 1904 年柴油机用于船舶推进。 20世纪 50年代后,船舶功率和航速迅速增大,高强度钢使用。过大的船舶振动称为有害振动,它会: •引起船体结构和机械部件的疲劳破坏; •造成船舶仪表、机械设备的失效和失灵; •影响船员和旅客的正常工作和生活。船舶噪声还会使:•船员感到疲劳; •降低船员的听力和工作效率; •危及船员的身心健康和船舶的航行安全; •影响客轮的居住舒适性; •影响舰艇的作战隐蔽性。船体振动、噪声的激励源主要有: •柴油主机和螺旋桨产生的周期性激励力; •辅机的不均衡力、轴系安装不良、周期性波浪载荷; •船舶附属体(舵、水翼、潜艇升降噪声等)所产生的流体动载荷。船舶机械振动、噪声的控制措施: (1)设计控制在船舶设计阶段通过减小激励力和力矩,减弱噪声源及其传递和改变振动的固有频率或激励频率防止工作范围内强共振等。(2)使用控制在船舶使用阶段发现振动、噪声问题时则通过增加阻尼和吸声材料以吸收振声能量和装设减振、防噪装置以减小振声的危害等措施来实现。一般来说“防胜于治”,在船舶设计阶段通过对力矩的振动预报和噪声预报来控制振动、噪声通常是最有效、最经济的措施。船舶柴油机在运行时会排放出大量的氧化硫( SOx )、氧化氮( NOx )、碳烟微粒( PM) 和一氧化碳( CO) 等, 对大气环境造成严重污染。世界各港口国对船舶防污染管理与设施的检查日趋严格,这些都使得船舶防污染受到前所未有的重视。第一章振动及控制理论一、无阻尼自由振动系统运动微分方程为: 其中自由振动频率: 初相位: xm kx ) cos( twAx nm kw n二、有阻尼自由振动系统运动微分方程为: 设其通解为式中 X、s为待定常数, X为实数, s为复数。将其代入( -4 )式,得得特征方程为 0)()()(t kx txctxm  st Xe tx)(0)()()( 2tx kXe tx cXse txe mXs st st st0 2k cs ms 则特征根式中设ω n称为无阻尼自由振动频率(固有振动频率), ξ称为粘滞阻尼因子或阻尼率。特征根为)()( 222 2 4 2,1 2 m km cm c m sm k mk c mk c]1)([ 22 2 mk cm kn2,0)()(2)( 2txtxtx n n ns)1( 2 2,1讨论: 1. 当 0< ξ<1 时(小阻尼情况) ,得一对共轭复特征根式中称为有阻尼自由振动频率。有 nis)1( 2 2,1 dnis 2,1titi dn dneXeXtx )(2 )(1)( ] sin )( cos ) [()( 21 21tXXitXXetx d d t n) cos( t Xe d t n -2 所示,其振幅按指数规律衰减,阻尼率ξ值越大,振幅衰减越快。 n dw w 21 2. 当ξ>1 时(过阻尼情况)得两个实数特征根则有这时系统不产生振动,很快就趋近于平衡位置如图 -3 所示。从物理意义上看,表明阻尼较大时,由初始激励输入系统的能量很快就被消耗掉了,而系统来不及产生振动。 ns1 2 2,1 tstseXeXtx 2 121)(3. 当ξ=1 时(临界阻尼情况),得两个重根则有这种情况下的运动也是非周期性的。 4. 当ξ< 0 时,x(t) 则表现为一种增幅振动。 nnss AAtx )()( 21