第六章轴系扭转振动.ppt

* * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 轴系扭转振动的能量来源 运动部件的重力和往复惯性力所产生的激振力矩 运动部件的重力所产生的激振力矩 往复惯性力所产生的激振力矩 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 轴系扭转振动的能量来源 螺旋桨引起的激励力矩 螺旋桨引起的激励力矩可按螺旋桨轴回转角速度ωp展开成三角函数级数： 式中： T0— 平均扭矩，N.m； Zp— 螺旋桨叶片数； Tkzp— kZp谐次激励力矩幅，N.m； ψkzp— kZp谐次激励力矩与桨叶中心线间的相位角，rad （N.m） 有一些经验公式可以计算 一般Tkzp较小，可不记其对轴系扭振的影响。但对主谐次ν= kZp的激振力矩应予以考虑！（因为此时它会与内燃机激励叠加，加剧轴系扭振） * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 临界转速 当系统受第ν次激振力矩作用时,其圆频率为 ,则激振力矩的每分钟次数为: 当 (自振分钟频率.单、双、三节点分别为 )时，即产生第ν次共振，由此可得临界转速nc为： （次/分） Nn可通过前述方法求得 νmax=12。因次，对二、四 冲程机，每种振动模态分别 有12和24个临界转速 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 实际应考虑的简谐次数的范围 事实上，只要考虑内燃机工作范围之内的几个临界转速nc即可。 由于 ，故，应考虑的简谐次数的范围为： 式中：ne—柴油机额定转速，r/min； nmin —柴油机最低稳定转速，r/min 计算nc时，一般是先确定ν的范围，再求nc * * 说明：多缸柴油机对系统作的功等于单缸作功的 倍。 对轴系的振动有很大影响！ 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 多缸内燃机的激励 假定柴油机有z个气缸，且各缸的运动质量、燃烧状态相同。设系统在某一振动模态、第ν谐次简谐力矩作用下发生共振，则z个气缸第ν谐次简谐力矩在一个振动循环内对系统所做的功Wte为： 式中： A1 —第1个质量振幅，rad； —各缸相对振幅矢量和。 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 多缸内燃机的激励 为何内燃机各缸集中质量的相对振幅是一组矢量？ 共振时 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 多缸内燃机的激励 如何确定各缸质量相对振幅之间的矢量关系？ 为基准(常量) 为矢量 为基准(常量) 为矢量 各缸激振力矩之间的矢量关系就是各缸相对振幅之间的矢量关系! * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 第k缸与第一缸ν次激振力矩之间的相位角： 第k缸与第一缸的发火间隔角 1,6 2,5 3,4 曲柄端视图 各缸第ν次激振力矩矢量之间的相位固定不变 只要知道冲程数、缸数、发火顺序，就可作出各个ν时的激振力矩矢量图 多缸内燃机的激励 如何确定各缸激振力矩之间的矢量关系？ * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 各缸激振力矩矢量图 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 各缸激振力矩矢量图 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 可以看出，激振力矩矢量图有如下规律： 若曲柄端视图中有均匀排列的q个曲柄，则 对四冲程机，有ν=0.5，1，1.5，…， q（共2q）个基本矢量图 对二冲程机，有ν=1，2，…， q（共q）个基本矢量图 对于νq的力矩矢量图，将重复出现在相应的矢量图上 当ν=kq（k=1,2,…）时，各缸激振力矩的方向一致。 可能很大，它将引起强烈扭振。此时的ν称为“主简谐” 四冲程奇数缸发动机的曲柄端视图中曲柄数q等于缸数z，它有q个基本矢量图，且各缸q/2次简谐力矩的方向也是相同的，它们也是主简谐次数 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 多缸内燃机的激励 相对振幅矢量和 的求法 对直列式内燃机 计算步骤： 1）按无阻尼自由振动求出个质量的相对振幅值αi（i=1，2，…，n） 2）根据内燃机冲程数、缸数、发火顺序作出各谐次的激振力矩矢量图（既相对振幅矢量图），并按下式计算某一振动模态下各谐次的 * * 四.推进轴系扭转振动的激励与阻尼 多缸内燃机的激励 相对振幅矢量和 的求法 对多列式内燃机 对V型内燃机 第i列与第一列相同编号气缸间的发火夹角 两列相同编号气缸间的发火夹角。特别地，对于二冲程内燃机和四冲程奇数缸内燃机，ξ1，2即等于两列相同气缸间的夹角。 * * 多缸内燃机的激励 相对振幅矢量和 的影响因素