船舶轴系扭振计算(精)

1、船舶轴系扭振计算1已知条件轴系原始资料览电机壁式禪型号冲碎m'MMF叫功雜*fl划撤定功申trRt刚陵|站h礙转J4V划曲h r-ffl 雇特咖勒1力竊功.必£栏工起it正隼总議比平均ff Ulkjjit 4M1怖功箭钛q空气 屮）鼻性林（气胎髙舍H理帝件巾甜17飢功轮1A唸刚应揭旳羸證持焯许用111和atieitt稠吋跖阳1畑螺削比 叫Mft 料叨怕可： V 气啊 m 廿卓it電峥许用.知菊2当量系统2.1惯量计算（或给定）2.2刚度计算（或给定）2.3当量系统转化，即将系统转化成惯量一刚度系统，并给出当量系统图以及相 关参数（见表）当量系统参数林如fl址轴最小外托CtnC

2、mftAJtrttAB3固有频率计算（自由振动计算并画出振型图）Holzer 表U*V y*4li4$1I*f.:* . j 十1/ 屮.01 > f 4 i4 , -t * FiKJL4 - w -Wlr, - 5 3b - * I12n<i t +(.ZiH/ 冲 W rt - Nil t/miriJffs-N fi'Ml 加1 H<*KU冲林甕汕Hl v4J.li.t3冲怡i=l_2Jcitfi-L -rz.jri.z.jM h应i| R:简常代：“拓 1* S1 ",q、,汕凹.、忆迅IEM坯曲机量社亡总鴉 it Rnwi4共振转速计算M "

3、; Jt f胃血*4D社山理忡onlR-I111M 1 呼星 m.iG - ® K ifi.热 MAmmnf AM1T t?A. K 亀H，1 11出机崛亡匝惟询1 ” % P 十也Mwir切SHI 可BtgfMildl 9 Pi-，均AH十h hr 咯法忸押疋均豔tw雄體加怙袖札；%-吐魁机弊迅崩仆! P F li - jy f 1m.- Irk11巾丄 1_1II- .-I-'L. ,jtkj. .H.1 ql -2.n.吒机宅耗迪內财ri:J. ft，K 迫 1< rriHlzrfgj 仏h.J- L l,1 J"I .hBP.a H |y dw 10r

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5、；讷崔“為山* ；空”门仍叩'* f 1 if t：* f Lj. j . Ci L*jf：艸生衲帆郴时帚HnH-qii h* ti 3ft ）桓押的倉大誇RtAtmli*苒刊駅H辎勺气缸値的氓丄弋mH口 /艺口 3E / *(£已"肝 |时 ¥ TtMt世恳 1 - £ h* 二一” w TH«F电匸U黛战叨吗nmt丿他曲iv.p、'w、n；mu m”“in® J臥£的屮轨JklU*工rna a 嘛甦V, * "'|u r -' L.M r陀*'供丿.zu ,-IJ.LMa

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7、斡的Vi；址卜.戢却 E gQ =x虫 £* *.'* -«r£ 話听际械反#性11；袖彗好帶性氐”g ' 2 /,；U.:.k i £l& i也忡ft铁辅场的闸盧恨<M«hA -沖怜！论黑1 . .，.”川壯邛，林r,： A卜常步骤2:计算第1惯性圆盘的平衡振幅步骤3:计算各部件的动力放大系数il«lO 1站曲疋航堵*押性旅轴期黒劝扭童r工和£ &甘一壯箱Z： 胡皓感!r号发电机imHurattMW步骤4:求总的放大系数1Q=1Qe+1QP+1Qs+1Qr+1Qd步骤5:计算第1质量的

8、振幅A = QXAIst步骤6:轴段共振应力计算t k,k+1= TA1步骤7:共振力矩计算步骤8:非共振计算A1 =? ? 1-? ?A1st2? n? 1 ? +2 n? Q? c? ?2?n? ? n? c?2步骤9:扭振许用应力计算（按 CCS96规范）步骤10:作出扭振应力或振幅 转速曲线能量法计算步骤：步骤1相对振幅矢量和的计算（如为一般轴系，可省略）步骤2激励力矩计算Mv （若为柴油机轴系，方法同动力放大系数法步骤 1;若 为一般轴系，则已知条件给定） 步骤3:激励力矩功的计算 WTn Mv A1Ea k步 骤4:阻尼功的计算 各部件的阻尼功純朱tdlL时A骼0 *'ax

9、*K:*1.血 j和i:也苛"一慚*:屯r出”4山*一 'tltf.Hls耳电机轧r惻対肛楝<ki*LAJ.Al $ ftr A :YTrli电村如卜I加亠mi » 吃"!丹1詁城讪 *占,十Z .«1* 124 -1.*1 叭.a -卜略坏内的啣址功即沖衬fin Jit -RIMW f"L. J f部件外阻尼功的计算：步骤5:阻尼力矩功 Wc的计算（为系统各部件总阻尼功之和）Wc=Wce+Wcd+Wcp+Wcs+Wc 叶步骤6:求第1质量振幅A1 A1 =WTWc步骤7- 11同动力放大系数法步骤6- 10强迫振动计算结果表:潇

10、IKhmiHi曲M心hN/nm-屮何111屁力联轴It朱*MiUh N mIdU1 N m*Z 2：样油减嚴暮* p严'f4：a J闭尼减抵為=聘“ 一帶y心包十U r « 1140 a -i-m 立:禅性联轴3阳尼功W 上夕k他觀1 '* 1水力测功据剛魁功flr发电机阴恳期rn* 4 恵1 d叫6一缸不发火的扭振计算1） 不发火气缸的平均指示压力近似为零，相应的气体简谐系数为bv ;其他气缸 的平均指示压力pimis为：pimis=zz-1pi N/mm2 ;式中：z-气缸数,pi按前面计算公 式计算。2）相应的 Cimis 为：Cimis=avpimis+bv3

11、) 缸不发火影响系数为：丫 =Cimis a刀mis C vEa式中：Cv、Cvmis分别为正常发火与一缸不发火时的简谐系数；E a Eamis分别为正常发火与一缸不发火时的相对振幅矢量和，其中Eamis按下式计算：E amis=zz( EB kaksin vZ k=1)+( EB kakcos vZ 1,kk,=k22)不发火缸B k=bv Cvmjs其他气缸为1;4) 一缸不发火的振幅、应力和扭矩：第1质量振幅为：Almis=丫 A1轴段应力为：t 1misk,k+!= yt k,k+1齿轮啮合处振动扭矩为：Tgmis= 丫 TG 弹性联轴器振动扭矩为：Trmis= 丫 TR7柴油机激励的

12、不均匀柴油机各缸在允许误差范围内存在各缸负荷不均匀情况。因此，柴油机各缸的激 励实际是不均匀的。柴油机激励的不均匀使轴系的扭振特性恶劣。轴系运行时， 这种激励的不均匀一般是：(1) 柴油机型式不同，激励不均匀情况不同。二冲程柴油机各缸激励力矩之差一 般为5%;四冲程柴油机各缸激励力矩之差一般为10%;在轴系的不同运行状态，柴油机激励不均匀对轴系扭振特性的影响不同。一 般，一缸熄火时的轴系扭振特性受到 的影响程度要比轴系正常运行时更大。(3)复杂轴系考虑柴油机激励的不均匀时，如多机轴系除各缸激励不均匀外，同 时，还应考虑各台柴油机激励的相位角对这种不均匀产生的影响。8衡准(摘自：中国船级社钢质海

13、船入级规范(2006)第3分册第12章第2 节)8.1简介轴系扭振计算衡准基本上按规范要求的内容。同时规范允许某些部件采用制造厂 提供的标准或国际船级社协会(IACS)统一要求作为衡准。8.2适用范围(1) 主柴油机推进系统，但对仅在港口航行的船舶且主推进柴油机额定功率小于 110kW者除外；(2) 重要用途的额定功率等于或大于110kW的辅柴油机系统；(3) 涡轮机或电力推进系统。8.3扭振计算书831扭振计算书应包括：机型、额定功率、额定转速、轴系布置图、轴材料的抗 拉强度、系统的扭振当量参数及必要的说明、6所要求的各节振动的霍尔茨表以及相应的相对振幅矢量和、主要谐次的振动响应 计算及相应

14、的许用值。8.3.2如果装置在使用中存在不同工况时，如带离合器、多机并车、轴带发电机等 等，均需按不同工况分别进行扭振计算。8.3.3如果备用的螺旋桨与工作的螺旋桨结构尺寸有较大差别时，则还应对安装备用螺旋桨的系统进行扭振计算。8.3.4对长期使用的特殊转速要求，如可调桨的运转转速范围，轴带发电机的运转转 速范围等，也应加以说明。8.3.5对可调桨轴系，应对螺距为零和最大时的扭振进行计算。8.3.6对装有弹性联轴器或齿轮传动装置的轴系，应对1缸熄火和1缸故障（无压缩） 情况进行扭振计算。8.3.7 一般应计算0.8nmin1.2ne （nmin为最低稳定转速，r/min）范围内直到12次简 谐

15、的振动情况。对柴油机推进轴系，还应计算超过1.2 ne的1节主简谐产生的非共 振情况。8.4许用应力8.4.1计算轴系扭振许用应力时，以轴的基本直径为基础，而不计应力集中的影响。 即对曲轴以曲柄销直径为准，对中间轴以轴的最小直径为准，对螺旋桨轴以其后轴 承到隔舱壁密封填料函之间的最小直径为准。8.4.2主推进柴油机曲轴的扭振许用应力应不超过按下式计算所得之值：1 况（Hit许咁 ih0 < r £ 1|r - ifr?2 - in nil 1 - -.V1 u- o 壮kO < r S 1.05p ；斗订&.】-UjUH? J t +J - 0.W2 d_ j j

16、< r < o.sV 1 mLIT >p q I <I -11 vr -M luiMfliai- .'fBjb -ITIII P R e b rhrJ*冲的寥呦略由车” hr « /«啊幼Ut r 厲勺 Ajh辆 it r/uai % 勺 *t'H -t > r/va i缶讪曜輩凰軌脂対押鮎Vi"®任MW.叩岡惦身燮輩馳简哩桃准111*序剛国力3WX/M, r«M. 瓷谢祚阳査力it未auiiiFiUFirif壬":丨逆匕:府扶卜.门；广o < r < o y0-9 <

17、r £ J U51(.O< r£K P ±1 引 f H J<T式中：CW材料系数：CW=(Rm+160)/18Rm 轴材料的抗拉强度，对中间轴采用碳钢和锰钢时，女口Rm>600N/mm时，取600 N/mm；对中间轴采用合金钢时，如 Rm>800N/mm2时，取800 N/mm2;对 螺旋桨轴和尾轴，如 Rm>600N/mm2时，取600 N/mm2； CK 形状系数，见 表；CD 尺度系数：CD=0.35+0.93d-0.222r=ncne转速比，nc为共振转速，r/min ； ne为额定转速，r/min形状系数CK表K-中特nt

18、力iiftA ill Jj£.d4t 仟(M*(MH键"< MBUM JttF'l 孔4# h i两覽打轴自Hl fltiRtl 輔承用ft 比卓書 »<«M-F 1LZL3M 迄的 WfcltHKWLU 寤的績电农轴威腿廿 帼列足工胳输呈醉仔 的it忡L.O311.0a 50.450.50仇30Q®a 83农時 I G. 55844发电用柴油机及重要用途的辅柴油机曲轴与传动轴 ，以及恒速运转的推进柴 油机曲轴，其扭振许用应力应不超过按下式计算所得之值：iiiK匸况拥据i和心力£ tIOIf | *±(2

19、1 -0.0132 J)< r < ti U,|t 1 = 士式中：d轴段的基本直径（规范中规定计算振型扭振应力时，应以轴的最小直 径为基础，轴系应力集中的影响可略而不计）；丁二叫顷-弄理H5呂号儿Ikft- 仙i乩刃笔關運.占应匸1,4.S肆恤科昭<1玛JH札笨ffMflJft WflIW力町毋"eH州”的昼f? ft Hl轉j备托満l舸许IHl电川 IM !以电UIMU*Q«I谐海*必地他也用峑出Iff卸a, L s Bi a. t z Hi s. L I 'F"fu HIItUIMlA f IXjI/u IH wjifH-k盲刖 I

20、*1 h id IH B itil IT. *' 山"e 、BP Lfi電电聲*LU &HSUIM K StOftiljK f 址MXhVIJk 1.1" f ee在r <0.95范围内应不超过 ±5Me。847齿轮的许用扭矩：齿轮传动装置中的齿轮啮合处的振动扭矩，在r =0.91.05 范围内一般应不超过全负荷平均扭矩的1/3。如果轮齿齿面接触应力和齿根弯曲应力小于CCS“齿轮强度评定指南”规定的许用值时，则可以考虑采用较高的振动扭 矩值。8.4.7弹性联轴器的许用扭矩：弹性联轴器的弹性元件，在持续运转时的振动扭矩应 不超过其许用交变扭矩值

21、；瞬时运转时应不超过其瞬时运转的许用交变扭矩值。8.4.8 其他（5）在柴油机常用转速范围内或特殊使用转速范围内，不应产生危险的共振转速。 在r = 0.85时，由共振上波坡产生的扭振应力应不超过持续运转许用应力t3 o在r = 0.851.05范围内,由共振和重要的非共振产生的合成应力，应不超过规定的 扭振许用应力的1.5倍。根据制造厂提供的经验数据或详细计算资料，经CCS审 查同意，可采用制造厂提供的扭振许用应力（或扭矩）值。曲轴扭振许用应力也可按 照国际船级社协会统一要求计算，但应按CCS柴油机曲轴强度评定指南提交 计算书。9振动的转速禁区9.1如果轴系振动的振幅或应力或扭矩超过本章规定的持续运转的许用值时，则在这个共振转速Nc附近