船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计

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1、 船舶动力装置轴系扭转振动计算船舶动力装置轴系扭转振动计算 课程设计课程设计 班级：轮机班级：轮机 0801 班班 学号：学号： 姓名：姓名： 一一 设计任务及意义：设计任务及意义： 在推进装置中， 从主机到推进器之间，用传动轴及保证推进装置 正常工作所需的全部设备连接在一起的中间机构成为轴系。 船舶轴系 是船舶动力装置的重要组成部分之一。轴系的工作好坏， 将直接影响 船舶的推进特性和正常航行， 并对船舶主机的正常工作也有直接的影 响。如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损 坏、轴承过度磨损、甚至轴件折断等事故，不仅会中止机械系统的正 常运行， 也会危急工作人员的生命安全。因

2、此对轴系必须进行深入的 研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。船舶轴系振动控制 就是设计及安装中采取措施， 以保证动力装置的振动限制在容许的范 围内。 这次设计主要是针对简化实际系统后的理想的轴系当量系统图 进行分析， 采用其参数， 通过各种方法 （矩阵特征值特征向量、 HOLZER 法、专门解微分方程的软件等）求出系统的各阶频率及其主阵型，通 过对着 2 个参数进行分析，得出所需的数据，并总结归纳出轴运转过 程中要注意的问题，以保证轴能够安全有效的运转。 二二 柴油机推进轴系布置图：柴油机推进轴系布置图： 图 1 所选主机的型号为 6350ZC-1， 其额定功率为 661Kw， 额定转

3、 速为 350r/m。 三三 轴系当量系统图：轴系当量系统图： 为了方便对船舶的推进轴系进行分析和振动计算，将实际 的船舶推进轴系简化成当量系统，如下图： 图 2 其中： 1.空气压缩机 2.水泵 3.变速齿轮 4-8.柴油机气缸 9.飞轮 10. 减速器 11.联轴节 12.螺旋浆 各当量参数如下表： 序号 1 2 3 47 8 9 10 11 12 转动惯量 (kgm2) 5.98 1.08 1.04 2.913 2.913 51.463 0.6 1.115 3.944 扭转刚度10-5 (Nm/rad) 8.2 392.2 150 112.78 169.66 0.5 0.5 50.29

4、表 1 转动惯量与扭转刚度的等效计算原理： a，转动惯量：轴系作扭转振动时，其运动部件可分为旋转运动件和 往复式运动件， 其中， 旋转运动件的转动惯量一般都是对圆盘这类有规则几何形 状的物体进行积分：J=.比如真空心圆轴的转动惯量为 J=（）（）L （kgm） 。） 。 往复运动件的等效转动惯量按照动能守恒的原则进行等效，一 般， 往复式运动件的等效转动惯量近似等于一半的往复质量集中在曲 柄销中心时所具有的转动惯量，即：=. b，扭转刚度：轴段扭转刚度 k=G/L， 其中，G 为轴段材料剪切弹性模数， ，L 为轴段长度。 所以，决定扭转刚度的三个参数都是轴段的结构与材料参数， 对于 一根具体的轴来说，刚度是不随运转条件变化的定植。一次，扭转刚 度的等效过程比较容易计算。 四四 轴系转动惯量矩阵、刚度矩阵及振动微分方程：轴系转动惯量矩阵、刚度矩阵及振动微分方程： 转动惯量矩阵为： n J J J J .0 . . 0 2 1 刚度矩阵为: