基于蚁群算法的柴油机整机振动优化分析-论文.pdf

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1、第38卷第2期中国航海Vo1．38No．22015年6月NAVIGAT10NOFCHINAJun．2015文章编号：1000—4653(2015)02—0025—04基于蚁群算法的柴油机整机振动优化分析滕宪斌，张均东，徐燕铭，(1．大连海事大学轮机工程学院，大连116018；2．天津海运职业学院，天津300350)摘要：柴油机的振动是由其往复运动和旋转部件的不平衡产生的。通过对柴油机整机进行建模，确定柴油机振动过程中的力和位移。采用基本蚁群算法优化柴油机设计变量，以减少振动过程中力和位移的变化。关键词：船舶工程；柴油机；振动；基本蚁群算法中图分类号：U664．12

2、1．3文献标志码：AOptimizationofDieselEngineVibrationbyBasicAntColonyAlgorithmTENGXianbin，ZHANGJundong，XUYanming，(1．CollegeofMarineEngineering，DalianMaritimeUniversity，Dalian116026，China；2．TianjinMaritimeCollege，Tianjin300350，China)Abstract：Vibrationofdieselengineisgeneratedbythereciprocating

3、motionandtheimbalanceofrotatingparts．Bymod—clingdieselengine，theforceanddisplacementduringdieselenginevibrationisdeterminedandthedieselenginedesignvariablesisoptimizedbymeansofbasicantcolonyalgorithm，SOastoreducetheforceanddisplacementintheprocessofvibration．Keywords：shipengineering；d

4、ieselengine；vibration；basicantcolonyalgorithm蚁群优化算法(AntColonyOptimization，ACO)少到允许范围之内。这里以四缸直列式柴油机内部是受自然界中真实蚁群的集体觅食行为的启发而发振动为研究对象，建立整机刚体模型，采用基本蚁群展起来的一种基于群体的模拟进化算法，属于随机优化算法模拟曲轴最佳平衡配重，确定曲轴平衡重搜索算法。DORIGO等充分利用蚁群搜索食物的过的最佳安装起始角度，减小实际运转过程中产生的程与旅行商问题(TravellingSalesmanProblem，TSP)力和位移，从而减轻柴油机

5、整机的振动。之间的相似性，通过人工模拟蚁群搜索食物的行为1柴油机整机建模求解了TSP问题。目前，蚁群优化算法已延伸到多门学科、多个领域中，成为解决组合优化问题的有效根据研究对象的不同，把柴油机振动分为2种手段。类型：由于柴油机运动部件相互耦合而产生的内部柴油机广泛应用于民用船舶，作为推进装置和振动；把柴油机机体作为一个整体的外部振动。为船舶副机使用。随着远洋船舶大型化、节能化、经济研究柴油机整体的振动，将发动机作为刚体处理，建性要求不断提高，柴油机的功率随之进一步增大，由立柴油机刚性模型(见图1)，其重心位置在，l，，z此产生的振动与噪声问题进一步凸显。振动太大会

6、方向上具有6个自由度，整机由弹性橡胶块支撑。导致船舶柴油机(甚至是船舶其他机械设备)疲劳坐标中心与柴油机重心重合，轴方向为柴油机前破坏，影响船舶正常航行。后方向(即为轴向)，X轴方向为垂直方向，l，轴方向目前，对减少柴油机振动及改善其平衡性能的为左右方向。同时，，y，Z分别表示柴油机机体重研究主要集中在采用合理的曲柄夹角、设置平衡重心位置的3个方向，而，F和则分别表示沿以及设计平衡机构等手段上，最终把振动消除或减这3个方向作用在柴油机机体上的合力。收稿日期：2015-01-21基金项目：天津市教委高校科技发展基金计划项目(20110425)作者简介：滕宪斌(196

7、9一)，男，山东梁山人，博士生，从事现代轮机工程技术管理研究。E—mail：tengxbin@163．corn26中国航海2015年第2期F=[∑F∑F∑Fz](1)柴油机单缸的活塞连杆组件受力模型见图2，假设连杆曲轴的质量集中在连杆大端的中心位置，其中旋转和往复运动部件的质量计算为：(c／1)m()(2)【m：(b／1)m。+mp图1柴油机刚性模型2柴油机平衡分析2．1柴油机平衡预处理多缸柴油机中，各缸平面力系组成空间力系。引起柴油机振动的力源主要有以下4个方面。1)柴油机旋转部件引起的离心力。2)往复运动部件引起的往复惯性力。图2曲柄连杆结构受力分析3)由运转

8、过程中产生