基于船舶轴系扭振的船用主机气缸动力输出平衡性分析-论文.pdf

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1、第43卷第3期船海工程Vo1．43No．32014年6月SHIP&0CEANENGINEERINGJun．2014DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2014．03．032基于船舶轴系扭振的船用主机气缸动力输出平衡性分析胡贤民，金尚崇(1．浙江国际海运职业技术学院，浙江舟山316021；2．浙江省船舶检验局舟山船栓处，浙江舟山316000)摘要：基于船用柴油机气缸动力输出平衡性评价的基础理论，对某船开展实船轴系扭振测试，在对轴系扭振时域波形图和扭振数据进行分析和计算的基础上，得出该船主机气缸动力输出不平衡变化曲线及相关结论，为

2、进一步应用船舶轴系扭振进行船用柴油机气缸动力输出平衡性研究提供参考。关键词：轴系扭振；船用主机；动力平衡性；主机激励中图分类号：U664．2文献标志码：A文章编号：1671-7953(2014)03-0124-03船舶轴系扭振是船舶动力系统性能评价及故凡——柴油机运行转速，r／min。障分析的主要特性之一，该方面研究工作主要集式(2)用于计算柴油机的燃烧冲击周期，式中在扭转振动计算方法¨j，包括自由振动和强迫(3)计算燃烧冲击间隔时间，其中z为柴油机的振动两个方面剖。本文通过理论分析和实船试气缸数。验相结合的方法，对轴系扭振振形图进行特别的分析过程

3、中，以实测波形图呈现的最大峰值处理和计算，用以评价船用柴油机气缸动力输出作为第一个气缸发火时刻，并通过扭角波形图推的平衡性。算得出后续气缸发火时间和扭振幅值，从而得到对应转速的各气缸名义动力输出值，用振幅大小1理论基础表征动力输出值。最终以平均振幅作为基准，最根据船用柴油机发火规律，其发火间隔角及大振幅偏离平均增幅的均方差作为平衡性评价指其发火间隔时间均保持不变，通过所测得的转速标S。信息得到相应的气缸燃烧冲击频率／、周期和扭S口=1z一)(4)振峰一峰时间间隔，其计算表达式为厂=(1)式中：i——各缸对应的振动峰值，10～md；——平均振动峰值，

4、10～md。1(2)=了2轴系扭振信号采集T(3)=以某船的主推进系统为轴系扭振信号采集对式中柴油机燃烧冲击频率，Hz；象，该船配备的柴油机为四冲程、中冷、增压柴油后——频率系数，对于二冲程柴油机取1，而机，额定功率为2500kW，额定转速为750r／min，四冲程柴油机取2；发火顺序为1—3—2—5—8—6—7—4。轴系扭振测试传感器采用霍尔齿数计数传感器，安装在船舶柴油机动力输出端的飞轮处。轴系扭振信号收稿日期：2014—04—09修回日期：2014—04—21采集以柴油机转速来指示柴油机运行工况，本次资助项目：浙江省科技厅公益性技术应用研究计

5、划实船试验选择5个工况点，其分别为400、500、项目(2013C31050)600、700、750r／min。但是由于该船推进系统选第一作者简介：胡贤民(1977一)，男，硕士，讲师用的主机为4冲程中速柴油机，其转速无法稳定研究方向：轮机工程技术在特定的转速点，因此在实测过程采集的轴系扭E—mail：zimchxm@sina．com振数据所对应工况将偏离原设定的转速工况点，124基于船舶轴系扭振的船用主机气缸动力输出平衡性分析——胡贤民，金尚崇后续的分析以实测转速为准。实船轴系扭振的时从图1的5个转速对应的时域扭振波形图可以看域波形见图1，采集的

6、实际工况分别为408．7、到一系列的扭振峰值，而且峰值变化比较明显，因此502．1、602．5、698．5、746．2r／rain等5个工况。可在一定程度上反映轴系对外部激励的响应特性。i；Ei；3232I6毛16^．．．心J．．．⋯。。⋯髫’V-16·I6_32-32。．48．48时I'fil／msb52485O232暑16m口g鹭_l1．1^．1．m5，40326¨602』．48．．．．i42O246甲一I6_32．48口E＼d)6985r／mine)7462r／rainⅢ。Ⅲ图1船舶轴系扭振波形图(时域)准，同时将发火间隔时间作为各缸燃烧冲击

7、峰值3平衡性分析的设定时间间隔，通过公式(1)～(3)计算，即可根据轴系的扭角波形图，选取最大峰值为第得到在不同工况条件下各缸在扭角波形图中所处一缸的燃烧冲击峰值，以其所对应的时间点为基的时刻点，见表1。表1燃烧冲击峰一峰值时刻表根据表1，在轴系扭振波形图得到其对应的点的变化值相对较小；但是都表现出较大的不均峰值；在实际取值时，考虑到各缸燃烧冲击的不平匀性，在一定程度上体现了柴油机各缸燃烧冲击衡性，而导致峰一峰值的时间间隔具有随机偏差的不平衡性。性，因此在表1对应的时刻点附近取最大峰值作35为计算值。通过计算不同转速对应的峰值取平均3O25值，再求

8、解各缸峰值与平均值的差值，并对差值进20目15行重新排序，按照气缸序号从高到低进行整理，形10墅5成如图2所示的各缸扭振偏