低速柴油機軸系扭轉(zhuǎn)振動分析及潤滑研究.pdf

1、曲軸系統(tǒng)是發(fā)動機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力性。隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，對船舶發(fā)動機曲軸系統(tǒng)的要求也日益提高，因此需要對軸系進(jìn)行校核。對于大功率低速柴油機，扭轉(zhuǎn)振動是造成軸系故障失效的主要原因，主軸承作為相對運動最劇烈的部件，其壽命直接影響著柴油機的持續(xù)工作能力。本文通過動力學(xué)計算，研究柴油機軸系扭轉(zhuǎn)振動特性及主軸承潤滑效果，為軸系的優(yōu)化設(shè)計奠定基礎(chǔ)。
　　本文選擇中基5S60型低速船用柴油機作為研究

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

3、件對機體軸承座分析，計算出工作載荷下主軸承變形。
　　2、軸系扭轉(zhuǎn)振動計算。通過AVL-EXCITE建立5S60柴油機軸系模型，導(dǎo)入結(jié)構(gòu)參數(shù)及邊界條件，計算軸系扭轉(zhuǎn)振動。由自由振動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。計算強迫振動分析得出軸系強迫振動幅值響應(yīng)及扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。
　　3、主軸承潤滑分析。運用流體動力學(xué)計算主軸承潤滑，分析主軸承最大油膜壓力、最小油膜厚度、軸心軌跡等潤滑狀態(tài)，以此評

4、判各主軸承潤滑效果。通過計算分析機油粘度，供油壓力、供油溫度、軸承間隙等對潤滑效果的影響趨勢，對主軸承潤滑提出優(yōu)化建議。
　　4、單缸熄火扭轉(zhuǎn)振動計算。計算不同熄火工作方案的扭轉(zhuǎn)振動響應(yīng)，對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)上述分析計算，5S60軸系扭轉(zhuǎn)振動和主軸承潤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