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低速柴油机轴系扭转振动分析及润滑研究
| 论文题名： | 低速柴油机轴系扭转振动分析及润滑研究 |
| 关键词： | 低速柴油机;轴系扭转;振动响应;润滑特性 |
| 摘要： | 曲轴系统是发动机中最重要的工作部件之一，其工作性能直接影响到船舶的可靠性和动力性。随着船舶工业的发展，对船舶发动机曲轴系统的要求也日益提高，因此需要对轴系进行校核。对于大功率低速柴油机，扭转振动是造成轴系故障失效的主要原因，主轴承作为相对运动最剧烈的部件，其寿命直接影响着柴油机的持续工作能力。本文通过动力学计算，研究柴油机轴系扭转振动特性及主轴承润滑效果，为轴系的优化设计奠定基础。 本文选择中基5S60型低速船用柴油机作为研究对象，通过理论分析及仿真计算相结合的方法，研究柴油机轴系的扭振动特性及主轴承润滑状况，在此基础上对轴系进行优化设计。其主要内容包括： 1、建立轴系模型，计算边界条件。通过理论分析，运用集中质量法将5S60柴油机轴系等效为16自由度模型。使用UG建立轴系三维模型，计算各等效质量转动惯量。运用经验公式，计算出各等效刚度和阻尼。通过AVL-BOOST模拟5S60柴油机燃烧模型，得到柴油机工作循环周期内燃烧压力曲线。通过ABAQUS软件对机体轴承座分析，计算出工作载荷下主轴承变形。 2、轴系扭转振动计算。通过AVL-EXCITE建立5S60柴油机轴系模型，导入结构参数及边界条件，计算轴系扭转振动。由自由振动分析得出轴系固有频率及阵型，分析临界转速图谱得出轴系谐次响应下共振转速范围。计算强迫振动分析得出轴系强迫振动幅值响应及扭转应力。 3、主轴承润滑分析。运用流体动力学计算主轴承润滑，分析主轴承最大油膜压力、最小油膜厚度、轴心轨迹等润滑状态，以此评判各主轴承润滑效果。通过计算分析机油粘度，供油压力、供油温度、轴承间隙等对润滑效果的影响趋势，对主轴承润滑提出优化建议。 4、单缸熄火扭转振动计算。计算不同熄火工作方案的扭转振动响应，对比各工况下轴系扭转应力，提出最佳单缸熄火工作方案。 根据上述分析计算，5S60轴系扭转振动和主轴承润滑基本满足工作要求。各谐次扭振幅值在安全范围内，最大扭转应力出现在第5曲柄销第9曲柄臂侧，额定工况下，最大扭转应力为32.96。主轴承4润滑状况最恶劣，额定工况下，其最小油膜厚度为2.5MPa。选择m第1缸熄火是5S60柴油机在低负荷运行时，保证柴油机燃油经济性的最优方案。 本文所用的研究方法，其理论成熟、设计周期短、计算量小、边界条件设置合理，十分适用于低速柴油机轴系分析。其分析效果满足设计检验要求，准确性基本与试验效果吻合。 |
| 作者： | 刘开 |
| 专业： | 机械设计及理论 |
| 导师： | 刘忠民 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 杭州电子科技大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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