轴系扭转振动的减振措施
曲轴如何防振
曲轴如何防振曲轴是一种扭转弹性系统，本身具有一定的自振频率。
在发动机工作过程中，经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性地变化的，这种周期性变化的激力作用在曲轴上，引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。
由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大，其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。
这样，曲拐便会忽而比飞轮转得快，忽而又比飞轮转得慢，形成相关于飞轮的扭转摆动，也就是曲轴的扭转振动，当激振力频率与曲轴自振频率成整数倍时，曲轴扭转振动便因共振而加剧。
这将使发动机功率受到损失，正时齿轮或链条磨损增加，严重时甚至将曲轴扭断。
曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一，它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。
因此,扭转振动是内燃机制定过程中必须合计的重要因素。
为了消减曲轴的扭转振动，有的发动机在曲轴前端装有减振装置，称为曲轴减震器，使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦，从而使振幅逐渐减小。
现在汽车发动机多在扭转振幅曲轴前端装置减震器。
另外曲轴加装平衡块是用来平衡曲轴在旋转时由连杆轴颈和曲柄等产生的离心力。
加了平衡块后，由于曲轴离心力减小，作用在轴承上的负荷比较均匀。
因此对缸体振动减小，缸体应力也较低，避免曲轴机械振动加剧，造成缸体应力过大，而导致缸体损坏。
同时也可减小发动机的横向振动(特别是高转速时)。
如果发动机常常处在超转速下工作，假设无相应的平衡措施，缸体就可能会因曲轴旋转离心力的作用出现早期开裂。
另外，曲轴加平衡块后，还应安装扭转减振器来减少曲轴的扭转振动，降低曲轴扭拉应力。
曲轴加装扭转减振器的发动机在全转速范围内，不会产生扭转共振。
曲轴加装扭转减振器：主要是消减曲轴扭转振动，提升曲轴的疲惫寿命，减少应力水平，传递扭矩，衰减扭矩波动，减少整车的振动、噪音。
2连杆大端轴承损伤的主要原因是什么连杆轴承是衬在连杆大端孔内，以减少曲轴上连杆轴颈的磨损。
连杆轴承的损伤有以下几种状况：①间隙增大。
这是自然磨损的结果，随着发动机工作时间的增加而增加。
曲轴轴系的扭转振动
• 曲拐作用力大小和方向变化 • 阻力矩的变化 产生曲轴的扭转振动和弯曲振动。
曲轴的弯曲刚度大，固有频率高，不易产生弯曲振动。
曲轴的扭转刚度小，扭振频率低，易产生扭振。
一、自由扭转振动
1、单质量扭振系统
I k 0
2 0 0 0 cos t sin t A sin t
2n 2 0
Aent sin
2 n2 t
2
2 1 1 n2
R
振动周期： T
n
2
2
2
2、单质量有阻尼扭振特征
• 当n>ω 时，非周期运动，盘缓慢返回平衡位置
• 当n＝ω 时，临界阻尼 • 当n<ω 时，周期性振动， 周期增长，振幅几何级数衰减。
A2
结点
3、多质量扭振系统
4、三盘解例
4、三盘解例
设3盘的直径为1m，质量分别为500kg, 1000kg和1500kg。L1=L2=75cm， d=12cm，材料的剪切模量 G=8×109N/m2
二、单质量有阻尼强迫扭转振动
1、单质量有阻尼扭振
阻尼力矩：R －C
I C k 0
2
2
arctan
p
p 1
2
强迫振动的幅频特性和相频特性
三、直列6缸机曲轴扭振计算
1、计算模型
2、激振转矩相位机主激振谐量
3、曲轴扭振Ⅰ、Ⅱ阶主振型
四、曲轴的减振措施
1、减振措施
• 减小激振输入 • 改变曲轴固有频率 • 装置减震器
2、减震器 • 动力型减震器 • 阻尼型减震器 • 动力阻尼型减震器
轴系扭振保护(tsr)的原理,功能与定值原则
轴系扭振保护(tsr)的原理,功能与定值原则轴系扭振保护（Torsional Shaft Oscillation Protection, TSR）是一种用于保护旋转轴系免受扭振损坏的控制技术。
在大型机械设备和发动机中使用轴系扭振保护可以防止扭振引起的破坏性振动和损坏，提高设备的可靠性和寿命。
轴系扭振保护的原理是通过检测旋转轴系的扭振状态，当扭振振幅超过预设值时，通过控制系统采取相应的措施，如减小负载、改变转速或调整阻尼，以降低扭振的振幅和危害。
轴系扭振保护的主要功能是保护旋转轴系免受扭振损坏。
扭振会引起轴系的振动增大，导致轴系元件受到过大的应力，甚至造成脱位或断裂，严重损坏设备。
通过实时监测和控制扭振振幅，轴系扭振保护可以阻止扭振振幅继续增大，从而保护设备免受损坏。
轴系扭振保护的定值原则是根据设备的特性和预期工作条件，设定适当的扭振振幅上限。
通常，扭振振幅上限会根据实际情况进行工程计算或试验确定。
定值原则的目的是使系统在正常工作状态下不受扭振干扰，同时在扭振超过上限时能够及时启动保护措施，保护设备。
从技术上讲，轴系扭振保护需要实时监测旋转轴系的扭振状况。
常见的监测方法包括测量旋转轴系的扭振振幅、相位、频率等参数。
这些监测数据可以通过各种传感器和信号处理技术获取，并送到控制系统进行处理。
控制系统会根据扭振监测数据进行实时计算和判断，判断扭振是否超过设定的上限。
当扭振超过上限时，控制系统会触发相应的保护措施。
常见的保护措施包括调整负载、改变转速、调整阻尼等。
例如，如果扭振振幅超过预设值，控制系统可以通过改变负载来降低扭振振幅。
这可以通过调整机械传动装置或控制电机的负载来实现。
如果调整负载无法降低扭振振幅，控制系统还可以考虑改变转速或调整阻尼等其他措施。
此外，轴系扭振保护还可以与其他保护系统和监测系统相结合，形成完整的设备保护系统。
例如，可以与温度监测系统结合，根据扭振和温度数据判断设备的工作状态，并采取相应的保护措施。
船舶轴系扭转振动消减方法研究
３ ６
船 舶与海洋工程 ２ ０ １ ３ 年第 ４期
件 ，进 而改 变扭振 当量 系统 的 固有 频率 ，以避免 与激振 力矩 共振 。 ３ ． ２ 增 加系统 中的阻尼
主要 是通过在 系 统 中增 加 阻尼式 减振器 来增 加系 统 中的阻尼 ，达 到 降低 振幅 之 目的 。
ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ｉ ｔ ｓ ｃ ｏ ｍｐ ｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｓ ； ｔ ｈ ｅ ｎ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｓ ｈｅ ｔ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ｏ ｆ ｏ ｎ ｅ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ
根 据 当量系 统转 换原 则 ，一般情 况下 可按 下述方 法进 行 当量 扭振 系统 的转 化 ：
作 者简介 ：段
斌 ，男，助理工程师 。１ ９ ８ ５年生 ，２ ０ ０ ８年毕业于 哈尔滨工程大学热能与动力工程 专业 ，现从事船舶轮机开
发设计工作。
收稿 日期 ：２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ０
中图分类号 ：ｕ６ ６ ４ ． ２ １
文献标识码 ：Ｂ
文章编号 ：２ ０ ９ ５ ． ４ ０ ６ ９（ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ ． ０ ０ ３ ４ — ０ ６
Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｓ ｈ ｉ ｐ ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ａ ｍａ ｊ ｏ ｒ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｎ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ｉ ｐ ｐ ｒ ｏ ｐ ｕ ｌ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ； ｔ ｏ ｒ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｖ ｉ ｂ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｈｅ ｔ ｓ ｈ ａ ｔ ｆ ｉ ｎ ｇ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ
轴系振动控制
轴系扭振控制改善扭振，大致有一下几种措施1，简单回避法所谓简单回避法是将共振点附近转速划为禁区，在运转时回避使用这些转速。
很明显，在主机最大转速处是不应该划为禁区的，因为如果划为禁区就无异将主机功率降低。
此外，在船舶经常使用的转速下也是不应该划为禁区的，也就是，只有在不是经常使用的转速范围内方可划为禁区。
转速禁区范围：16)18(1816c c n r r n -≈- 2，调整频率法 从频率计算的基本公式J K N /55.9=可以知道，系统中频率N 主要与刚度K 和转动惯量J 有关。
K 越大，频率越高；而J 越大，频率却越低。
因此，变更系统中的转动惯量和刚度能够达到调整频率的目的。
1.1，改变刚度K改变刚度最简单的方法是加粗柴油机曲轴和轴系的直径。
将轴段减细以降低频率的方法一般是不采用的，因为这样讲增加应力。
在特殊情况下，例如采用的轴系直径大大地超出规范要求的尺寸，是可以将轴段减细的。
还可以在轴段上装弹性联轴节或液力偶合器。
1.2，改变转动惯量系统中可以改变转动惯量的有：螺旋桨、气缸平衡块以及飞轮。
螺旋桨设计经船池实验后，一般是不更改的。
平衡块重量变动要考虑轴承应力情况，还要仔细研究动力平衡情况，涉及问题较多，通常主要考虑改变飞轮尺寸，以改变转动惯量。
3，降低激励力矩方法柴油机总激励力矩为∑θνT ,式中νT 为单缸柴油机激励力矩；∑θ为相对振幅矢量和。
如果我们能够降低激励力矩，也就是减小相对振幅矢量和∑θ，就能减小扭振振幅，从而降低扭应力。
影响∑θ主要有两个因素：柴油机发火次序和曲柄排列情况。
对二冲程Z 缸和四冲程单数缸发动机，发火次序为:2)!1(-Z 对四缸双数Z 缸发动机，发火次序共计：)12(22)!12/(-⨯-ZZ 在一般情况下，当柴油机已经制造安装完毕，要改变发火次序就意味着变换凸轮轴和燃油喷射系统甚至整根曲轴，所以非不得已是不改变的。
在设计阶段可以比较各种发火次序，斟酌各种情况，最后选定最佳方案。
解决转轴震动的措施
解决转轴震动的措施转轴震动是指在机械设备的运转过程中，由于转轴的不平衡或受力不均等原因，引起转轴的振动现象。
这种震动不仅会影响机械设备的正常运行，还会加速设备的磨损，甚至导致设备的故障。
因此，解决转轴震动问题非常重要，下面将介绍几种常见的解决措施。
确保转轴的质量是均衡的。
在制造转轴时，应严格按照设计要求进行加工和装配，避免转轴产生不均匀的重量分布。
同时，在使用过程中，定期检查和校准转轴的质量，及时发现并解决转轴的不平衡问题。
采用动平衡技术对转轴进行平衡处理。
动平衡是一种通过在转轴上添加补偿质量，使转轴在运转过程中达到平衡的方法。
通过动平衡技术可以有效地减小转轴的振动幅度，提高设备的运行稳定性。
在实际应用中，可以利用专业的动平衡设备对转轴进行平衡处理，也可以根据转轴的振动情况进行手动调整。
合理设计转轴的支撑结构也是解决转轴震动问题的重要措施之一。
在转轴的支撑结构中，应采用适当的支撑方式和支撑材料，以提供足够的刚度和稳定性。
同时，还可以通过增加支撑点的数量和改变支撑点的位置来减小转轴的振动。
此外，还可以采用减振材料或减振器来降低转轴的振动幅度。
定期检查和维护转轴也是解决转轴震动问题的重要环节。
通过定期检查转轴的运行状态和振动情况，可以及时发现和解决转轴的故障和问题。
同时，定期对转轴进行润滑和清洁，保证转轴的良好运转状态，减小转轴的摩擦和振动。
解决转轴震动问题需要从多个方面进行考虑和处理。
通过优化转轴的质量、采用动平衡技术、合理设计支撑结构以及定期检查和维护转轴，可以有效地减小转轴的振动幅度，提高设备的运行稳定性。
同时，也可以减小设备的磨损和故障率，延长设备的使用寿命。
通过这些措施的综合应用，可以有效地解决转轴震动问题，提高机械设备的运行效率和可靠性。
船舶推进轴系扭转振动减振研究
第１ ９卷
第 ４期
中 国 修 船
Ｃ ＮＡ Ｓ ＰＲ ＡＩ ＨＩ ＨＩ ＥＰ Ｒ
Ｖ０ ． ９ １ １ Ｎｏ ４ ． Ａｕ ． ０ ６ ｇ２０
２０ ０ ６年 ８月
船舶 推进 轴 系扭 转 振 动 减 振 研 究
张建 阳
（ 州 市港航 管理局 ，浙 江 杭 州 杭 ３０ １ ） １０ ４
２ 调 频 方 法
要改变扭转振动系统的固有频率 ，必须对计算 模型进行修正 ，若不改变模型的结构 ，只能改变某 些计算参数如转动惯量、刚度。通常情况下 ，很难 改变柴油机和螺旋桨 的转 动惯 量 （ 除了少部分柴
角，就能充分发挥其高弹性联轴器 的调频作用。不 同型号的弹性联轴器刚度不尽相同，选用合适的刚
摘要：结合具体实例探讨了改变轴系某些参数对其 固有频率的影响，得 出减振调频的主要方 法和规律。针对某轴 系实例 ，运用减振调频 的具体方法对初始计算结果进行分析 ，对参数进行修
正 ，最 终达到 规 范的要 求 ，消 除 了扭振 故 障 的威胁 。
关键词：推 进 轴 系；扭 转振 动 ；减 振
调整飞轮转动惯量是最常用的调频方法 ，柴油
机制造厂通常会备有不同转动惯量的飞轮供用户选 择。通过具体的分析计算 ，在设计阶段选择合适的
飞轮能够影响系统的扭振特性 ，避免强共振造成破
坏。
２２ 调 整弹 性联 轴器 刚度 ．
如果能将节点调整到弹性联轴器的橡胶上 ，使
橡 胶 承受最 大 的扭振 力矩 ，内 、外 环产 生最 大扭 转
度 对 系统扭 振特 性有 较 大影 响 。
内河某船舶推进轴系 ，主机为 ４冲程 ８ 缸高速 柴油机 ，额定功率 ２ ４ Ｗ，额定转速 ６０ｒ ｉ， ０ｋ ９ ０ ｍ ｄ ／
轴系扭转振动的减振措施
第四节 轴系扭转振动的减振措施
一、船舶轴系扭转振动许用应力和许用扭矩
•转速禁区： –扭振应力或扭矩超过持续运转的许用值时 –扭振引起齿轮齿击、弹性元件的交变扭矩大于持续 运转的许用交变扭矩时 •转速禁区范围 –对单节振动该禁区范围可取±10%nc –双节以上振动可取±5%nc • 《规范》对转速禁区的规定 –应在转速表上用红色标明 –在操纵台前设示告牌。 –在常用转速(r＝０.８～１.０５）范围内，不允许 存在转速禁区。 在r＝０．９～１．０３范围内，应尽可能不用减小 振幅的方法来消除转速禁区
(18 − r )nc 16nc ~ 18 − r 16
二、扭转振动的减振和避振措施
1.“转速禁区”回避法 2.频率调整法 改变系统自振频率 3.减小激振能法 改变发火次序和纽振系统振型等 4.阻尼减振法
三、减振器与弹性联轴器
1扭振减振器 •作用: 其一 改变振型、节点位置和自振频率; 其二 在轴系扭振时产生一个附加阻尼作用以消 耗输入轴系的激பைடு நூலகம்能,限制扭振振幅增大。 • 类型： 动力型 阻尼型 动力阻尼型
动力阻尼型
阻尼型
2、弹性联轴器
• 作用： –传递输出功率； –避振(降低自振频率）; 减振（阻尼）; –在齿轮传动装置中吸收脉冲冲击,防止齿轮敲击、 点蚀和折断,减轻噪音; –减弱轴系的横向振动、纵向振动,减低机架与船 舶的各种振动,特别是上层建筑尾部的振动； –还可以吸收螺旋桨处传来的局部冲击。 •类型：液力型、橡胶型、金属板簧型、复合型
汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置
汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置在现代电力生产中，汽轮发电机组扮演着至关重要的角色。
然而，轴系扭振这一问题却可能对其安全稳定运行构成严重威胁。
轴系扭振是一种复杂的动力学现象，如果不能得到有效的保护和控制，可能会导致轴系部件的疲劳损坏，甚至引发重大事故，给电力系统带来巨大的损失。
因此，深入研究汽轮发电机组轴系扭振的保护方法及保护装置具有极其重要的意义。
要理解轴系扭振的保护，首先需要明白轴系扭振产生的原因。
汽轮发电机组在运行过程中，可能会受到各种突然的扰动，例如电网故障、短路、甩负荷等。
这些扰动会导致扭矩在轴系中传递的不平衡，从而引发轴系的扭转振动。
此外，机组的设计不合理、制造安装误差、运行参数异常等也可能成为轴系扭振的诱因。
针对轴系扭振的保护方法，主要可以分为主动保护和被动保护两大类。
主动保护方法旨在通过对机组的运行控制来预防或减轻轴系扭振。
一种常见的主动保护策略是优化机组的运行方式。
例如，在电网出现故障或异常情况时，及时调整机组的出力、转速等运行参数，以减少扭矩的冲击和不平衡。
另外，采用先进的控制算法，如自适应控制、预测控制等，对机组进行精确的控制，也能够有效地抑制轴系扭振的发生和发展。
被动保护方法则主要是在轴系扭振已经发生的情况下，通过一些装置和措施来限制扭振的幅值和持续时间，从而保护轴系部件免受损坏。
常见的被动保护装置包括扭振阻尼器和扭矩限制器等。
扭振阻尼器是一种能够增加轴系扭振阻尼的装置。
它通过消耗轴系扭振的能量，来快速衰减扭振的幅值。
常见的扭振阻尼器有液压阻尼器、电磁阻尼器等。
液压阻尼器通常利用液压油在特定结构中的流动来产生阻尼力，而电磁阻尼器则是通过电磁感应原理产生阻尼效果。
扭矩限制器则是在扭矩超过设定值时，通过机械或电气方式切断扭矩的传递，从而保护轴系不受过大扭矩的作用。
例如，机械扭矩限制器可以通过摩擦片的打滑或者剪切销的剪断来实现扭矩的限制，而电气扭矩限制器则可以通过监测扭矩信号并控制相关电路来实现保护功能。
汽轮发电机组轴系扭振及其抑制措施
汽轮发电机组轴系扭振及其抑制措施【摘要】随着超高压大电网和大功率机组的投产运行，汽轮机单机容量不断增大，功率密度相应增加，轴系长度相对加长，轴系截面积相对下降，导致在发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡，汽轮发电机组轴系扭振问题越来越严重。
本文在对汽轮发电机组轴系扭振的基本形式进行具体分析的基础上，剖析轴系扭振的危害性，探讨对汽轮发电机组轴系扭振的抑制措施。
【关键词】汽轮发电机组；轴系扭振；分析；抑制措施汽轮发电机组轴系扭振是指因发电机电磁力矩和机械力矩存在周期性差异产生的轴系扭转振动，这是大型汽轮发电机组运行中经常遇到的问题。
汽轮发电机组轴系扭振不仅会对大轴寿命产生影响，严重时还可能在轴系的某些截面或联轴节处引发过大的交变扭应力，造成轴系的疲劳累积性或冲击性损坏。
分析汽轮发电机组轴系扭振的基本形式及危害，探讨相应的抑制措施是保证机组安全运行的重要基础。
1 汽轮发电机组轴系扭振的基本形式引起汽轮发电机组轴系扭振的原因来自电气扰动与机械扰动两方面，不同类型的机电系统扰动对机组轴系扭振有着不同的影响，所形成的轴系扭振可以分为以下三种基本形式。
1.1 次同步机电共振次同步共振是电网在低于系统同步的一个或几个频率下与汽轮发电机进行能量交换时汽轮发电机机电系统的一种自激振荡状态。
如果以电网的电气振荡频率为f1，电网的同步频率为f2，轴系的某阶扭振固有频率为f3；当f3=f2-f1时，电气系统就会呈现负阻尼振荡状态，轴系频率f3所对应的主振型振幅将被逐渐放大，轻则损伤转子，重则造成毁机的恶性事故。
因这种负阻尼振荡频率低于系统的同步频率故称次同步共振。
1.2 超同步机电共振在某些状态下，电网三相负荷会出现各种不平衡或不对称短路等情况，导致发电机定子绕组中不仅存在正序电流，还出现负序电流。
而负序电流在发电机气隙中将产生频率为fm的负序旋转磁场。
由于这一负序旋转磁场与转子旋转的正序旋转磁场反相，两旋转磁场之间存在180°的相位差，且相对频率为fm-（fm）=2fm，结果就会有频率为2fm的交变扭矩作用到机组轴系上。
混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法
混合动力汽车传动系统扭转振动自适应抑制方法随着人们对环境保护的要求越来越高，混合动力汽车作为一种与传统汽车相比更为清洁、节能的汽车类型，得到了广泛的关注和推广。
然而，混合动力汽车在实际应用过程中，由于其独特的动力系统结构，会出现扭转振动的问题，对行车的平稳性和乘坐舒适性带来一定的影响。
为了解决这一问题，研究者们提出了各种自适应的抑制方法。
一、振动原因分析混合动力汽车传动系统中的扭转振动主要来源于发动机和电动机的功率输出不平衡、变速器齿轮间隙和刚度的不匹配以及传动轴的扭转强度等因素。
这些因素共同作用导致传动系统发生不稳定的扭转振动。
二、传动系统动态模型建立为了更好地研究混合动力汽车传动系统的扭转振动特性，研究者们需要建立传动系统的动态模型。
传动系统的动态模型主要包括发动机、电动机、变速器、传动轴和车轮等组成部分。
通过建立各个部件之间的力学关系和运动方程，可以得到传动系统的扭转振动响应。
三、自适应抑制方法针对传动系统扭转振动问题，研究者们提出了多种自适应的抑制方法，下面分别介绍其中的几种方法：1. 主动控制方法主动控制方法通过在传动系统中加入控制单元和执行单元，实现对扭转振动的主动抑制。
控制单元通过传感器实时采集传动系统的振动信号，然后根据预设的控制策略，通过执行单元对传动系统施加相应的控制力或控制扭矩，实现对振动的抑制。
该方法的优点是响应速度快、抑制效果好，但需要增加控制单元和执行单元，增加了系统的复杂度和成本。
2. 被动控制方法被动控制方法是通过在传动系统中加入特殊的被动元件，如阻尼器、减振器等，通过调节这些被动元件的参数，来实现对传动系统扭转振动的抑制。
被动控制方法的优点是结构简单、成本低，但其抑制效果受到传动系统参数和工作状态的制约。
3. 基于模型的控制方法基于模型的控制方法是通过建立传动系统的动态模型，并根据模型预测的传动系统响应，设计相应的控制策略。
该方法可以根据实际工况的变化，动态调整控制策略，实现对扭转振动的自适应抑制。
第七章船舶推进轴系的扭转振动与控制
e12
2 n
I
1
A1
2
e23
2 n
I i Ai
i 1
Ak
k 1
Ak 1 ek 1,k
2 n
I i Ai
i 1
0
n
m 1
A Ast
2)
m0
n
3) 1
n
n
m 1
此时阻尼对放大系数的影响最大
4) 2 m 1
n
2 n
1 Ie
增大I或e可使n 下降
时共振
n
tg 1 2n
2 n
2
2
小结： 1）系统自振频率仅与结构有关 n 1/(I e)
1 2 n1
A(1) 1
A(2) 1
A(n1) 1
高速机一般只考虑
1， 2， 3
k
A(1) k
sin(1t
1
)
A(2) k
sin(
2t
2
)
A(n1) k
s
in(
n1t
n1 )
取第一质量作为分离体
S1 U12 0
A
h
h
1
(
2 n
2)2
4n 2
2
2 n
[1 ( n
)2 ]2
n2
4
2 n
(
汽车转动轴的高频振动及减振方法
据 采 集 系 统 （ ＣＤＡＳ ， 以 实 现 现 场 数 据 Ｐ ）
处 理 和 按 照 等 距 离 取 样 在 进 行 等 问 黼 有 效 ・
立 以 Ｉ —Ｐ ＢＭ Ｃ— Ｏ ２ ５ Ｏ微 机 为 主 体 的公 路 养
振 动 和 弯 曲振 动， 伏 尔 加 汽 车 制 造 厂用 多 孔
网 状 材 料 （Ｉ， 料 ） ｊ 滚 针轴 霞 缓 冲 衬 ＩＣ Ｍ材 成 套 ， 并就 此 进 行 了 专 题 研 究 。 （ １ 在 文 图 ） 献 ［１ 中详 细 地 叙 述 了多 孔 网 状 材 料 ， 这 是 ］ 在 寻 找 有 效 减 振 材 料 方 面 ，经 过验 证 的 较 早 的 合 成 工 艺成 果 。 研 究 课 题 对 轴 承 缓 冲 衬 套 提 出 下 列 要求 小 的 柔 韧 性 ， 大 的 机 械 迟 滞 作 用 ， 高 的 导 热 性 和 承 载 能力 ，在 反 复 的 循
条 路 线 上 测 量路 面的 平 整 度 ， 在 汽 车行 驶 方
向大 约 每 隔 ５ ｍｍ采 集 一 个 数 据 ， 测 量 路 面 ０ 纵 断 面平 整 度 并 记 录 下来 。三 条路 线 是 －外
轮轮 迹 线 （ 乘 客 坐 的 一 边 ） ， 内 轮 轮 迹 线 在 （ 驶员 乘坐的一边）和 两车轮 中 央 的 路 驾
环 负 荷 下 恢 复 原 形 的 能力 。 经 过 对 橡胶 、聚
合 物 、 Ｍ Ｐ 材 料 （ 种 与来自盆 属 相 似 的橡 胶 ） 一
求 的 公 差 。 采 用新 工 艺 时 轴 承 套 与 缓 冲 衬套
成 为 一 体 ， 其 外 径 尺寸 可 以 由压 模 保 证 足够 的 精 度 ， 将 轴 承装 配 到 万 向节 叉 上 时无 需再
3-发动机轴系扭振
I4 I5 I6 I7 I8 I9 I10 I11
车辆工程系
I12
Node
Element
理论
Theories
轴系当量化简的基本假定
Cranktrain Equivalent System Assumptions
转动惯量(由EXCITE DESIGNER内部计算或外部输入):
气缸转动惯量 - 气缸内活塞、连杆、曲拐等运动件的转动惯量集中在气缸中 心线位置，采用动能相等原则折算，与曲拐的转动惯量叠加。 1 I ( m j mB )r 2 I q (单列式机) 2 飞轮、推力盘、弹性联轴器等有较大转动惯量的部件，将其转动惯量集中在 各自的中心线位置
以试验结果为最终检测要求。
车辆工程系
理论
Theories
轴系当量系统方程
Cranktrain Equivalent System Dynamic Equation
I1 C12 I2 C23 I3 C34 I4 C45 I5 C56 I6 C67 I7
根据牛二定律,有方程: I1 D12 C12 M 1 I 2 D 23 (C 23 C12 ) M 2
轴系扭振
系统绝对和相对阻尼定义
System Damping with Absolute and Relative Damping
0
k rel
消减扭振的措施
消减扭振的措施引言在工程设计和制造过程中，扭振问题是一个十分常见且重要的挑战。
扭振是指在机械系统中由于扭转频率与系统的固有频率相接近或共振而产生的振动问题。
扭振不仅会降低机械系统的工作效率，影响产品寿命，还会造成噪音污染和设备损坏等严重后果。
因此，为了保证机械系统的正常运行和提高产品的可靠性，采取合适的措施来消减扭振问题是非常必要的。
什么是扭振？扭振是指在转子系统中，由于扭转频率与系统固有频率相接近或共振而引起的振动问题。
扭振可以分为自激振动和外激振动。
自激振动是指在没有外界扰动的情况下，系统内部由于非线性特性而产生的振动；而外激振动是指由外界扰动引起的振动。
扭振产生的原因扭振的产生是由于机械系统自身固有的结构特性以及工作条件等多种因素综合作用的结果。
以下是一些常见的扭振产生原因：1.机械系统的固有频率与外界激励频率相接近或共振。
2.非线性元件的存在，如齿轮副等，在特定工况下容易引起扭振。
3.机械系统的结构刚度不足或不均匀，容易引起扭振的发生。
4.转子系统的中心偏心，也是扭振的一个常见原因。
消减扭振的措施为了消减扭振问题，可以采取以下措施：1. 优化机械系统的设计在设计机械系统时，应该注重减小系统的自然频率与外界激励频率的接近度。
可以通过增加系统的质量、改变结构参数和优化传动比等方式来实现。
此外，还可以采用降低机械系统刚度的方法，来减小其固有频率，从而消减扭振问题。
2. 优化材料的选择选择合适的材料可以降低材料的阻尼率，从而减小扭振问题。
通常情况下，使用高阻尼率的材料能够有效地消减扭振振动。
同时，在选用给定材料时，应该考虑其弹性模量和密度的比值，以避免固有频率与外界激励频率相接近或共振。
3. 安装动平衡装置在装备的制造和装配过程中，安装动平衡装置是非常重要的一步。
动平衡可以使得机械系统在高速工作时减小振动强度，并消减扭振问题。
常见的动平衡装置包括平衡块、调整螺钉等。
4. 加装阻尼器在机械系统中加装阻尼器可以有效地减小扭振问题。
第三节 轴系的扭转振动分析
轴系的扭转振动
船舶推进轴系是一个既有扭转弹性、又 有回转质量的扭转振动系统。轴系扭转振 动为边旋转边做周向来回振动，不可避免。 规范要求：功率大于 220KW的柴油机推进系 统、额定功率大于 110KW的柴油机发电系统 要进行扭振计算并提交审查及实船测量， 如计算及测试超过规定必须采取避振和减 振措施
五 轴系扭转振动的减振措施
一、船舶轴系扭转振动许用应力和许用扭矩 1转速比r=共振转速/标定转速=nc /ne 2持续运转工况0ｒ1.0 3危险临界转速 1）扭振应力或扭矩超过持续运转的许用值时的共振转 速 2）防止措施： （1）设转速禁区；（2）禁区内不应 持续运转，允许快速超越；（3）转速表用红色标明， 并在操纵台前设示告牌 4常用转速ｒ＝0.8－1.05范围内不允许存在转速禁区。 在ｒ＝0.9－1.03范围内应尽可能不用减小振幅的方 法来消除转速禁区
4封缸运行时的扭振特点 1）封缸运行类型 （1）单缸停油，运动件未拆除 （2）损坏运动件拆除 2）相应扭振特点 （1）运动件未拆除较常见，使扭振振幅和扭振应 力增大，即扭振恶化 （2）运动件拆除对扭振影响最严重，使转动惯量 减小，固有频率、固有振型发生变化，扭振振 幅、应力增大 5现代船用大型柴油机的扭振特点 使轴系扭转振动加剧，中间轴产生过大的扭 振振幅和扭振附加应力
1）由强制振动φ１与有阻尼自由扭振φ２两种 简谐振动合成，经过一定时间后φ２消失， 只剩下强制振动φ１ 2）强制振动φ１是由激振力矩Mt激起的，且其 圆频率与激振力矩圆频率相同，即皆为同一 个ω 3）A１的大小主要取决于扭摆的自振圆频率ωe 与阻尼比n。在无阻尼(n→０）情况下，若 ωe＝ω，则振动振幅A１→∞；在有阻尼情 况下，若ωe＝ω，则A１不会无限大，但也 为最大值，称系统共振
曲轴扭转减振器介绍
2 扭转减振器介绍2.1 扭转振动的控制方法对于曲轴的扭振，如果在内燃机工作转速范围内，根据扭振计算以及实测发 现内燃机确实存在着较大的扭转振动，就必须采取适当的措施，以便将扭转振动 予以回避或者将其消减，以保证内燃机工作的安全可靠。
扭转振动的避振预防措 施有很多种，可综合归纳为以下三种方法[5,6]： (1) 频率调整法 由扭转振动特性可知， 当激励扭振的作用频率ω与扭转振动系统的某一固有 频率 ω0 相同时，将会发生极其剧烈的动态放大现象，即共振现象。
因此耍避 开发生ω=ω0，的可能，也即避开动态放大最严重的工况，就可能免除扭转振动 过大所引起的一切后果。
本方法的基本概念就是使ω主动躲过ω0 。
这种方法主 要措施有调整惯量法、调整柔度法等。
通过调整，使系统本身的自振频率躲过激 振频率。
使振动应力降至瞬时许用应力范围之内，这样就避免了因扭转振动过大 对内燃机造成损害。
这种方法是扭转振动预防措施中应用最广的措施之一，这不 仅是由于它的措施比较简易可行，还在于当达到调频要求以后，它的工作将是有 效的与可靠的。
但频率调整法有个缺点是调频的幅度较小，以至于在实际应用中 受到限制。
(2) 减小振能法 激励扭矩是导致扭转振动的动力源。
由于激励扭矩输人系统的能量是扭转振 动得以维持的源泉，如果能够减小输人系统的振动能量，也就能直接减小扭转振 动的量级。
方法之一是改变内燃机的发火顺序，当在机器所使用的转速范围内， 危险的扭转振动是副临界转速时，有可能用此方法来消减危险的扭转振动，减小 其危险程度。
方法之二是改变曲柄布置， 在多缸内燃机中故意选用非等间隔发火， 适当选择曲柄角以改变曲柄布置，可以使任何主、副临界转速中的某些简谐扭振 相互抵消而避开危险的扭转振动。
方法之三是选择最佳的曲柄与功率输出装置的 相对位置，使二者的干扰扭矩互相抵消，可以消减曲轴的扭转振动。
(3) 装设减振器 装设减振器能改变轴系的扭振特性。
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动力阻尼型
阻尼型
2、பைடு நூலகம்性联轴器
• 作用： –传递输出功率； –避振(降低自振频率）; 减振（阻尼）; –在齿轮传动装置中吸收脉冲冲击,防止齿轮敲击、 点蚀和折断,减轻噪音; –减弱轴系的横向振动、纵向振动,减低机架与船 舶的各种振动,特别是上层建筑尾部的振动； –还可以吸收螺旋桨处传来的局部冲击。 •类型：液力型、橡胶型、金属板簧型、复合型
第四节 轴系扭转振动的减振措施
一、船舶轴系扭转振动许用应力和许用扭矩
•转速禁区： –扭振应力或扭矩超过持续运转的许用值时 –扭振引起齿轮齿击、弹性元件的交变扭矩大于持续 运转的许用交变扭矩时 •转速禁区范围 –对单节振动该禁区范围可取±10%nc –双节以上振动可取±5%nc • 《规范》对转速禁区的规定 –应在转速表上用红色标明 –在操纵台前设示告牌。 –在常用转速(r＝０.８～１.０５）范围内，不允许 存在转速禁区。 在r＝０．９～１．０３范围内，应尽可能不用减小 振幅的方法来消除转速禁区
(18 − r )nc 16nc ~ 18 − r 16
二、扭转振动的减振和避振措施
1.“转速禁区”回避法 2.频率调整法 改变系统自振频率 3.减小激振能法 改变发火次序和纽振系统振型等 4.阻尼减振法
三、减振器与弹性联轴器
1扭振减振器 •作用: 其一 改变振型、节点位置和自振频率; 其二 在轴系扭振时产生一个附加阻尼作用以消 耗输入轴系的激振能,限制扭振振幅增大。 • 类型： 动力型 阻尼型 动力阻尼型