低速柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)分析及潤(rùn)滑研究.pdf

1、曲軸系統(tǒng)是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的工作部件之一，其工作性能直接影響到船舶的可靠性和動(dòng)力性。隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，對(duì)船舶發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸系統(tǒng)的要求也日益提高，因此需要對(duì)軸系進(jìn)行校核。對(duì)于大功率低速柴油機(jī)，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是造成軸系故障失效的主要原因，主軸承作為相對(duì)運(yùn)動(dòng)最劇烈的部件，其壽命直接影響著柴油機(jī)的持續(xù)工作能力。本文通過(guò)動(dòng)力學(xué)計(jì)算，研究柴油機(jī)軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)特性及主軸承潤(rùn)滑效果，為軸系的優(yōu)化設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。
　　本文選擇中基5S60型低速船用柴油機(jī)作為研究

2、對(duì)象，通過(guò)理論分析及仿真計(jì)算相結(jié)合的方法，研究柴油機(jī)軸系的扭振動(dòng)特性及主軸承潤(rùn)滑狀況，在此基礎(chǔ)上對(duì)軸系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。其主要內(nèi)容包括：
　　1、建立軸系模型，計(jì)算邊界條件。通過(guò)理論分析，運(yùn)用集中質(zhì)量法將5S60柴油機(jī)軸系等效為16自由度模型。使用UG建立軸系三維模型，計(jì)算各等效質(zhì)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)公式，計(jì)算出各等效剛度和阻尼。通過(guò)AVL-BOOST模擬5S60柴油機(jī)燃燒模型，得到柴油機(jī)工作循環(huán)周期內(nèi)燃燒壓力曲線。通過(guò)ABAQUS軟

3、件對(duì)機(jī)體軸承座分析，計(jì)算出工作載荷下主軸承變形。
　　2、軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算。通過(guò)AVL-EXCITE建立5S60柴油機(jī)軸系模型，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)參數(shù)及邊界條件，計(jì)算軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。由自由振動(dòng)分析得出軸系固有頻率及陣型，分析臨界轉(zhuǎn)速圖譜得出軸系諧次響應(yīng)下共振轉(zhuǎn)速范圍。計(jì)算強(qiáng)迫振動(dòng)分析得出軸系強(qiáng)迫振動(dòng)幅值響應(yīng)及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
　　3、主軸承潤(rùn)滑分析。運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算主軸承潤(rùn)滑，分析主軸承最大油膜壓力、最小油膜厚度、軸心軌跡等潤(rùn)滑狀態(tài)，以此評(píng)

4、判各主軸承潤(rùn)滑效果。通過(guò)計(jì)算分析機(jī)油粘度，供油壓力、供油溫度、軸承間隙等對(duì)潤(rùn)滑效果的影響趨勢(shì)，對(duì)主軸承潤(rùn)滑提出優(yōu)化建議。
　　4、單缸熄火扭轉(zhuǎn)振動(dòng)計(jì)算。計(jì)算不同熄火工作方案的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)比各工況下軸系扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，提出最佳單缸熄火工作方案。
　　根據(jù)上述分析計(jì)算，5S60軸系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)和主軸承潤(rùn)滑基本滿足工作要求。各諧次扭振幅值在安全范圍內(nèi)，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力出現(xiàn)在第5曲柄銷第9曲柄臂側(cè)，額定工況下，最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為32.96。主軸承