青岛远洋船员职业学院（青岛远洋船员学院）：《船舶柴油机》课程教学资源（PPT课件）第六章 柴油机及推进轴系的振动（6.4）轴系的纵向振动与消减

第四节轴系的纵向振动与消减 per QMC 轴系的纵向振动及危害 1轴系纵向振动:轴系在外力作用下沿轴线方 向产生的周期性变形现象 2轴系纵振力学简化模型 1)轴质量分别集中在轴的两端 2)螺旋桨质量还应考虑附加水质量 3)曲轴纵向刚度根据经验公式计算和试验确 定

第四节 轴系的纵向振动与消减 一、轴系的纵向振动及危害 1轴系纵向振动：轴系在外力作用下沿轴线方 向产生的周期性变形现象 2轴系纵振力学简化模型 1）轴质量分别集中在轴的两端 2）螺旋桨质量还应考虑附加水质量 3）曲轴纵向刚度根据经验公式计算和试验确 定

3轴系纵振激振力源 per QMC 1)螺旋桨在不均匀伴流场中产生的周期性 轴向激振力 2)气体力和往复运动部件产生的惯性力通 过连杆作用在曲柄销上的径向分量 3)轴系扭转振动 4现代大型低速机纵振严重原因:船舶大 型化,主机功率相应提高且向超长行程 方向发展,一方面使螺旋桨作用的纵向 交变推力增大,另一方面柴油机强化程 度的提高使气体力激起的纵振加剧

3轴系纵振激振力源 1）螺旋桨在不均匀伴流场中产生的周期性 轴向激振力 2）气体力和往复运动部件产生的惯性力通 过连杆作用在曲柄销上的径向分量 3）轴系扭转振动 4 现代大型低速机纵振严重原因：船舶大 型化，主机功率相应提高且向超长行程 方向发展，一方面使螺旋桨作用的纵向 交变推力增大，另一方面柴油机强化程 度的提高使气体力激起的纵振加剧

5推进轴系纵向振动危害性 per QMC 1)导致柴油机、传动装置和轴系的故障 2)引起柴油机机架的纵向振动、船体梁垂向 振动及上层建筑纵向振动 3)引起双层底构件、船体梁的垂向振动

5推进轴系纵向振动危害性 1）导致柴油机、传动装置和轴系的故障 2）引起柴油机机架的纵向振动、船体梁垂向 振动及上层建筑纵向振动 3）引起双层底构件、船体梁的垂向振动

per 二、轴系的纵向振动特性 QMC 1激振力 2推进轴系的纵向振动特性 1)少缸数短轴系布置时,推力轴承分支等 效刚度对零节振动固有频率有重要影响 2)轴系的纵向振动一般是零节和一节振动 问题。对少缸数短轴系,一般只出现零 节纵向振动;对多缸机或长轴系,一般 出现零节纵振和一节纵振

二、轴系的纵向振动特性 1激振力 2推进轴系的纵向振动特性 1）少缸数短轴系布置时，推力轴承分支等 效刚度对零节振动固有频率有重要影响 2）轴系的纵向振动一般是零节和一节振动 问题。对少缸数短轴系，一般只出现零 节纵向振动；对多缸机或长轴系，一般 出现零节纵振和一节纵振

3)当某一激振力的频率与推进轴系某一节的纵u 振固有频率相同或相近时产生轴系纵向振动。 并非每一个简谐都会产生有害纵振,轴系有害 纵振通常发生在某一激振力可能产生危险纵振 简谐次数 3扭转一纵向耦合振动 1)扭转纵向振动:柴油机轴系的扭转振动会引 起曲轴纵向变形的现象 2)发生扭转一纵向耦合振动时,轴系纵向位移 由扭振和纵振共同作用产生,使纵振振幅增大, 曲轴附加弯曲应力增大,严重时可能产生曲轴 的疲劳破坏

3）当某一激振力的频率与推进轴系某一节的纵 振固有频率相同或相近时产生轴系纵向振动。 并非每一个简谐都会产生有害纵振，轴系有害 纵振通常发生在某一激振力可能产生危险纵振 简谐次数 3扭转－纵向耦合振动 1）扭转纵向振动：柴油机轴系的扭转振动会引 起曲轴纵向变形的现象 2）发生扭转－纵向耦合振动时，轴系纵向位移 由扭振和纵振共同作用产生，使纵振振幅增大， 曲轴附加弯曲应力增大，严重时可能产生曲轴 的疲劳破坏

3)纵振零节频率f 节频率f1、扭振 per 0\ QMC 节频率f e1↓ 二节频率f。2关系 (1)f。1<fo<f。2,长轴系fo≈f。2 (2)短轴系f1≥f2 长轴系f1≤f。2 四、推进轴系纵向振动的消减和回避 1推进轴系纵向振动的衡量标准 推进轴系纵振应限制轴系纵振振幅, 我国以纵振引起的曲轴臂距差作为振动 强烈程度的判据

3）纵振零节频率ｆ0、一节频率ｆ1、扭振 一节频率ｆｅ1、二节频率ｆｅ2关系 （1）ｆｅ1 ｆ0 ｆｅ2，长轴系ｆ0 ｆｅ2 （2）短轴系ｆ1ｆｅ2 长轴系ｆ1ｆｅ2 四、推进轴系纵向振动的消减和回避 1推进轴系纵向振动的衡量标准 推进轴系纵振应限制轴系纵振振幅， 我国以纵振引起的曲轴臂距差作为振动 强烈程度的判据

2纵向振动的消减与回避 per QMC 1)调频改变轴系长度或直径或安装附 加质量或调整主机飞轮质量 2)减小输入系统的激振能量改变发火 顺序以减小副简谐引起的有害纵振,但 对主简谐引起的纵振无效 3)避免扭转一纵向耦合振动所有减小 扭振措施都有效 4)配置减振器纵振减振器安装在曲 轴自由端,当代超长行程低速机广泛使 用

2纵向振动的消减与回避 1）调频 改变轴系长度或直径或安装附 加质量或调整主机飞轮质量 2）减小输入系统的激振能量 改变发火 顺序以减小副简谐引起的有害纵振，但 对主简谐引起的纵振无效 3）避免扭转－纵向耦合振动 所有减小 扭振措施都有效 ４）配置减振器 纵振减振器安装在曲 轴自由端，当代超长行程低速机广泛使 用