船舶轴系扭振计算(精)
船舶推进轴系扭转振动计算分析
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关键词：扭转振动；轴系；霍尔茨法；MATLAB
-2-
武汉理工大学毕业设计（论文）
Abstract
Ship propulsion shafting is a complicated flexible system with multi-masses， whose function is mainly as follows: transferring the power generated by main engine to drive the propeller, so the thrust is born for ship moving. Propulsion shafting torsional vibration is one of the combustion engine power unit malfunction reasons. The torsional vibration aggravated problems can cause crankshaft, intermediate shaft, propeller shaft and other shaft segment fracture can cause gear wear, tooth surface pitting, coupler damage, excessive noise and other issues. These all affect the dynamic property and safety of ship driving, so the propulsion shafting torsional vibration research has very important significance. Having looked up to plenty of information, this paper is taking ship propulsion shafting as a researched object, gives a brief summary of principles and methods for research and study of torsional vibration. The main works are as follows: (1)Establish a lumped parameter model for various parts of the ship shafting to transfer the complex shafting to a simple model: homogeneous rigid disc elements, no inertia damping elements, no inertia torsion spring elements. (2)Do the study or research about the theory of the inherent characteristics of torsion vibration (natural frequencies and mode shape) in ship propulsion shafting torsional vibration calculation. Comparing different characteristics and applicable features by their calculation process. (3) Verify the correctness of the methods used by modeling specific real ship
船舶轴系扭振计算与测量分析简介
船舶轴系扭振计算与测量分析简介高莹莹(青岛齐耀瓦锡兰菱重麟山船用柴油机有限公司技术部)摘要：随着现代船舶计算的发展,船舶轴系扭转振动成为船舶动力装置安全运行的重要因素之一,各船级社规范也对船舶轴系扭振提出了计算和实测的要求，本文结合实例对船轴系用霍尔茨法进行自由振动计算和采用能量法进行共振计算进行了简单介绍,结合实船的扭振测量的结果和理论计算结果进行对比分析.结果表明,采用精确的原始轴系数据和柴油机参数,使得扭振计算的理论结果和实测结果非常吻合,本船的理论计算值符合实船状况,转速禁区设定正确.关键词:当量系统霍尔茨法能量法测量修正随着船舶工业的发展,造船数量和吨位不断增大,造船行业对造船技术的工艺和质量要求越来越高。
高质量、高效率的生产设计离不开现代化的技术支持。
然而船舶柴油机轴系的扭转振动是影响船舶动力装置安全运行的重要动力特性之一。
轴系振动计算不但对深入研究船舶推进轴系的可靠性、安全性、用于动力装置故障诊断等具有重要意义，而且是船舶推进轴系设计、制造、安装和检验比不可少的环节之一，为推进装置可靠安全运行提供了有力保障。
基于此，本文结合一30万吨VLCC船舶的轴系实例对船舶柴油机扭振计算和测量分析做了简要的概述。
1，当量系统的转化根据有关轴系振动理论，船舶柴油机及推进轴系实际就是一个多质量有阻尼强迫振动系统。
实际计算分析中，可以将其转化成为若干用无惯量的轴连接起来的集中质量系统，称之为当量扭振系统。
为了使转化后的当量扭振系统能代表实际的轴系的扭振特性，一般要求：当量扭振系统的固有频率应与实际系统的固有频率基本相等；其振型与实际的振型相似。
如下图Fig.1为一30万吨VLCC油轮轴系的当量扭振系统模型。
该船安装的是瓦锡兰7RT-flex82T电喷柴油机，主机的额定功率31640Kw，额定转速80rpm。
中间轴长9927mm，直径700mm，抗拉强度为590N/mm2;螺旋桨轴长10233mm，艉轴承处直径850mm，抗拉强度为590N/mm2。
船舶轴系扭转振动有限元分析及求解
有限元法的基本思想是“化整为零 ”,即化复杂的不规则的整体为有限个单元的集合 体 ,以一定程度的近似为代价求出扭振系统的数值解 。具体地说 ,借助于有限元法 ,可以把 一个复杂的连续体看成是若干个基本离散单元的集合体 ,对扭振而言 ,有限元法使连续的扭 振问题变成一个有限自由度系统的振动问题 ,从而使得问题可以借助于线性方程组求解 。
一 引 言
船舶柴油机动力装置轴系的扭转振动是影响该动力装置安全运行的重要动力性能之 一 ,也是当前柴油机推进装置的重要故障原因之一 ,世界多数国家的船舶检验机构规定 ,超 过 150马力的内燃机动力装置必须进行扭转振动计算和测量 ,中国船舶标准化技术委员会 专业标准也有类似的规定 。目前 ,扭转振动计算方法有多种 ,计算的内容是进行系统的自由 振动和强迫振动计算 。自由振动计算的方法很多 ,如 Holzer法 、Tolle法 、Tepckux法等 ,以往 以 Holzer表格法应用较多 ;强迫振动计算多采用能量法 、放大系数法 。本文主要在 matlab7. 0环境下采用直接求解法求解自由振动 ,采用振型叠加法求解强迫振动 。matlab是近年来 开始流行的实用性工程数学计算软件 ,它以矩阵为计算基本单元 ,本文利用其强大的矩阵计 算功能进行轴系扭转振动计算 。
k1
- k1
0… 0
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0
- k1 k1 + k2 - k2 …
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0
K= … … … … …
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… - kn - 2 kn - 2 + kn - 1 - kn - 1
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0
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- kn - 1
kn - 1
对单支系统 ,矩阵带宽为 3;
船舶推进轴系的扭转振动与控制
当量轴段长 6）轴系中有弹性联轴器或气胎离合器时，应把它们的主、从动
部分分为两集中质量 7）轴系中有液力偶合器时为界，分成两个独立的扭振系统 8）被发动机拖动的机械，转动惯量大的也要作一集中质量
二、多质量系统无阻尼简谐振动计算
等，振幅不同，惯量大的振幅小，惯量小 的振幅大，且振动方向永远相反。
振型图
A1
e12 O
A1
单结 A2
e12
e23
单结
A1
A2
双结
取A1=1，A2=-I1/I2， O为结点，振幅为0， 应力最大，双质量 只有一个结点。
A2
三质量系统有两个
自振频率，单结或
双结，即两个结点。
A3 A3
n个质量就有n-1个 振型，n-1个自振 频率。
(
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4n 2 2
2 n
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Asin(t )
A
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1
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பைடு நூலகம்
2 n
M I
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放大系数
m A Ast
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讨论：
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0
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有因
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次
eK,K+1
AK
n2
Uk,,k+1=(AK+1-AK)/ eK,K+1
船舶轴系扭振计算中几个公式的修正
船舶轴系扭振计算中几个公式的修正
魏海军
【期刊名称】《振动与冲击》
【年(卷),期】2006(025)002
【摘要】对船舶轴系扭振计算中最为主要的公式,平均指示压力、气体力所产生的干扰力矩、外阻尼等进行探讨和修正,经过实例计算与实际测量证明,完善了船舶轴系扭振计算,提高扭振计算的精度.其中,平均指示压力是计算简谐系数时的惟一参数,气体力所产生的干扰力矩是影响合成简谐系数计算的重要影响因素,外阻尼是计算动力放大系数的主要参数.
【总页数】2页(P166-167)
【作者】魏海军
【作者单位】大连海事大学,轮机工程学院,辽宁,大连,116026
【正文语种】中文
【中图分类】TU311
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船舶轴系扭振计算简介
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船巍 南 奄妞
船 舶 轴 系扭 振 计 算 简 介
汤 儒 涛
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维普资讯
１ 概 述
经过我公 司承接 的两条 ４０ ０ ４ ０ 吨货船轴 系
的详 细 设 计 ， 人 认 为 有 必 要 把 轴 系 的 扭 转 振 本 动、 回旋 振动 、 向振 动及 对 中计 算 的理 解 和 计 纵 算提 出来 和 大 家 共 同 探讨 一下 。本 文借 此 简 单
分析过 程就 是将实 际轴 系中 ， 有弹性 又有 贯 既 量的物体 。 按照振动 不变的原则 ， 其转换成 只 将 有 转 动 惯 量 的 集 中质 量 和 只有 弹 性 而 无 质 量 的
弹 性 轴 段 经过 这 样 的 转 换 ， 实 际 轴 系成 为 能 使 够 进 行 数 学 计 算 的 理 想 系统 。 这 样 的理 想 化 模 型称 这 为 当 量 系统 ， 实 际轴 系是 等 效 的 ， 当 与 对 量 系 统进 行 计 算 ， 结 果 与 实 测 值 基 本 相 符 ， 其 能
轴 事 故 ， 而 导 致 这 项 工 作 探 入 的理 论 研 究 和 从 测量 。 从 十 九 世 纪 末 到 二 十 世纪 初 ， 种 断 轴 事 各 故 的 分 析 报 告 及 有 关 文 章 逐 渐 出 现 ， 于 轴 系 对 扭 转振 动 的 研 究 也 逐 渐 探 入 。到 本 世纪 五 十 年 代 ， 转 振 动 的研 究 终 于 逐 渐 成 熟 ， 成 为 内 燃 扭 并 机 动 力 装 置 的 重 要 研 究 内容 之 ～ 。 随 着计 算 机 的 广 泛 应 用 ， 轴 系 扭 振 研 究 有 了更 深 入 的 发 使 展 ， 取得了新的成就 。 并
船舶轴系扭振计算
船舶轴系扭振计算1 已知条件轴系原始资料2 当量系统2.1惯量计算（或给定）2.2 刚度计算（或给定）2.3 当量系统转化，即将系统转化成惯量－刚度系统，并给出当量系统图以及相关参数（见表）当量系统参数3 固有频率计算（自由振动计算并画出振型图）Holzer表4 共振转速计算5强迫振动计算(动力放大系数法的计算步骤)步骤1：激励计算步骤2：计算第1惯性圆盘的平衡振幅步骤3：计算各部件的动力放大系数步骤4：求总的放大系数dr s p e Q Q Q Q Q Q 111111++++= 步骤5：计算第1质量的振幅A ＝Q ×A 1st步骤6：轴段共振应力计算101,A k k ⋅=+ττ步骤7：共振力矩计算 步骤8：非共振计算22221111⎪⎪⎭⎫⎝⎛+⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=ccst n n Q n n A A步骤9：扭振许用应力计算（按CCS96规范） 步骤10：作出扭振应力或振幅－转速曲线能量法计算步骤：步骤1 相对振幅矢量和的计算（如为一般轴系，可省略）步骤2 激励力矩计算M v （若为柴油机轴系，方法同动力放大系数法步骤1；若为一般轴系，则已知条件给定） 步骤3：激励力矩功的计算 ∑=k T A M W απν1 步骤4：阻尼功的计算 各部件的阻尼功部件外阻尼功的计算：步骤5：阻尼力矩功W c 的计算(为系统各部件总阻尼功之和)+++++=cr cs cp cd ce c W W W W W W步骤6：求第1质量振幅A1 cT W W A =1 步骤7－11同动力放大系数法步骤6－10 强迫振动计算结果表：6 一缸不发火的扭振计算1）不发火气缸的平均指示压力近似为零，相应的气体简谐系数为bv ；其他气缸的平均指示压力pimis 为：i imis p z zp 1-=N/mm2；式中：z-气缸数,pi 按前面计算公式计算。
2）相应的Cimis 为：v imis v imisb p a C +=3）一缸不发火影响系数为:∑∑=aC a C misimisνγ式中：Cv 、Cvmis ——分别为正常发火与一缸不发火时的简谐系数；∑a 、∑misa 分别为正常发火与一缸不发火时的相对振幅矢量和，其中∑mis a 按下式计算： ∑∑∑==+=z k z k k k k k k k mis a a a 112,12,1)cos ()sin (νζβνζβ不发火缸vmiskC b νβ=，其他气缸为1；4）一缸不发火的振幅、应力和扭矩：第1质量振幅为： 11A A mis γ=轴段应力为：1,!,1++=k k k misk γττ齿轮啮合处振动扭矩为：G gmis T T γ=弹性联轴器振动扭矩为：R rmisT T γ=7 柴油机激励的不均匀柴油机各缸在允许误差范围内存在各缸负荷不均匀情况。
第七章船舶推进轴系的扭转振动与控制
e12
2 n
I
1
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2
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I i Ai
i 1
Ak
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Ak 1 ek 1,k
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A Ast
2)
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n
n
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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
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n1 )
取第一质量作为分离体
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船舶轴系扭振计算中几个公式的修正
Vol. 25 No. 2 2006
科研简报
船舶轴系扭振计算中几个公式的修正
魏海军
(大连海事大学 轮机工程学院 ,辽宁 大连 116026)
摘 要 对船舶轴系扭振计算中最为主要的公式 ,平均指示压力 、气体力所产生的干扰力矩 、外阻尼等进行探讨和
修正 ,经过实例计算与实际测量证明 ,完善了船舶轴系扭振计算 ,提高扭振计算的精度 。其中 ,平均指示压力是计算简谐 系数时的惟一参数 ,气体力所产生的干扰力矩是影响合成简谐系数计算的重要影响因素 ,外阻尼是计算动力放大系数的 主要参数 。
(3)
式中 : Tv —第 v次简谐的干扰力矩 ; R —曲轴半径 ; D —
活塞直径 ; Cv —简谐系数 ;ω—圆频率 ;ψV —角位移 。
公式 (3)同样存在着未考虑柴油机运转中相位角的
影响因素 ,而实际上相位角对气体力所产生干扰力矩有
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
Abstract The grids of a cylinder filled w ith internal fluid and four kinds of grids of heat exchanger square arrays full of external fluid around it are built, and the material and geometric parameters are set intelligently by using the Ansys par2 am etric design language (APDL ) in the Ansys software. Dynam ic characteristic is calculated by the fluid2solid interaction analysis. B y means of analysis of calculated results, som e useful conclusions are given, which may be used as the refer2 ences for designing of heat exchanger and chem ical equipments.
37500DWT油船轴系扭振计算及问题分析
37 500 D W T油船轴系扭振计算及问题分析韩阳泉蔡虎(广船国际技术中心）摘要：本文介绍了37 500 D W T油船轴系扭振计算中发现的问题，以及由扭振引起 的螺旋桨压入计算、校中计算等问题，并寻找解决方案。
关键词：轴系扭振校中螺旋桨DOI：10.3969/j.issn.2095-4506.2016.04.0020前言37 500 DWT化学品/成品油轮是公司为 适应市场需求而研发的一型浅吃水节能型 船舶，入级D N V,采用M A N-B&W5S50ME-B9.2Ti e r I I主机，MCR点为 8900k W x l l7rpm。
为降低油耗，提髙螺旋 桨效率，主机选择降功率、降转速使用，SMCR点是6900kW x99rpxno本船为单轴系，主机带动一根中间轴 和一根螺旋桨轴，驱动螺旋桨，中间轴上 布置一个中间轴承，螺旋桨上布置两个艉 管轴承。
理论上螺旋桨转速越低、直径越大、推进效率越高。
本船SMCR点的转速仅99 rpm，在同类船舶中转速最低；螺旋桨设计 直径6.37m，比我公司所建造的同类船大约 0.8 m，其附连水后的转动惯量达到33,135 kg •m2，比同尺度船大13，135 kg ■m2左 右。
5缸柴油机的自身振动不平衡性比较剧 烈，其振动输出特性也高于我厂常规使用的 6缸柴油机。
本文详细介绍该船扭振计算过程中遇 到的问题，以及受扭振计算结果的影响，螺旋桨压入计算及轴系校中计算的问题，并寻求每个问题的解决方案。
1扭转振动计算在一系列的轴系计算中，扭振计算是作者简介：韩阳泉（1981--),男，工程师，轮机设计。
蔡虎（1986--),男，助理工程师，轮机设计。
关键。
按照轴系扭振计算流程，见图1所 示，进行轴系扭振计算。
如果扭振计算结 果不满足规范要求，可采取以下几种措施 进行调整：⑴增大主机飞轮；⑵增加主机 调频轮；⑶增加轴系的直径；⑷调整各个轴的长度。
以上步骤应逐个尝试直到计算结 果满足要求，如果上面各种措施均不满足要 求，则考虑配置扭振减振器。
第三节 轴系的扭转振动
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
e nt A sin( e2 n 2 t )
是一种简谐振动。但其振幅衰减，自振圆 频率减小，周期增长
3扭摆的有阻尼强制扭转振动（持续简谐力矩， 并计及阻尼的扭振） 激励力矩Mt＝Ｍsinωt Φ ＝ e A sin( n t ) ＝1+2
nt 2 e 2
三、轴系的自由扭转振动特性 1双质量系统自由扭转振动特性 1）两个质量进行一种简谐振动，频率、初相 位相同 2）两个质量的振幅之比与转动惯量成反比且 反向 3）自振圆频率We随转动惯量的增大和轴柔度 的增大而降低 4）轴段某点扭振振幅始终为0，该点称为节 点。节点处扭矩最大，振幅或扭转角位移为 0，并有发热、发蓝现象。两质量自由扭振 只有一个节点，且节点靠近转动惯量较大处
二、轴系扭转振动特性 为便于研究分析,通常把柴油机及轴系转 化为若干个只有柔度而无转动惯量的轴段和 只有转动惯量而无柔度的集中质量组成的扭 振系统。这种转化系统称为柴油机及其轴系 的当量扭振系统。柴油机推进轴系为多质量、 多轴段的当量扭振系统 二质量系统(两个转动质量、一个轴段) 三质量系统(三个转动质量、两个轴段) …… n质量系统
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
轴系扭振计算例子
1 轴系基本数据轴系布置数据船舶类型海船安装类型螺旋桨中间轴连接方式键槽减振器无弹性联轴器无齿轮箱无总质量数12主支质量数121级分支数02级分支数0柴油机基本参数型号7S60MC制造厂/气缸数目7冲程数 2气缸型式直列额定功率(kW) 13570额定转速(r/min) 105最低稳定转速(r/min) 30缸径(mm) 600活塞行程(mm) 2292往复部件重量(kg) 5559平均有效压力(MPa) 1.7连杆中心距(mm) 2628发火顺序1-7-2-5-4-3-6 机械效率0.83第1气缸质量号 2螺旋桨基本参数型号Fault制造厂Fault直径(mm) 700叶数 4盘面比0.7螺距比 1.1转动惯量(kg.m^2) 230螺旋桨所处单元号122 系统当量参数表序号分支号惯量(Kgm^2) 刚度(MNm/rad) 外径(mm) 内径(mm) 传动比标识1 0 209.0000 1329.7872 672.0 115.0 12 0 10171.0000 1095.2903 672.0 115.0 1 气缸#13 0 10171.0000 1135.0738 672.0 115.0 1 气缸#24 0 10171.0000 1054.8523 672.0 115.0 1 气缸#35 0 10171.0000 1055.9662 672.0 115.0 1 气缸#46 0 10171.0000 1133.7868 672.0 115.0 1 气缸#57 0 10171.0000 1165.5012 672.0 115.0 1 气缸#68 0 10171.0000 1538.4615 620.0 115.0 1 气缸#79 0 3901.0000 3115.2648 620.0 115.0 1 推力轴10 0 5115.0000 60.3500 480.0 0.0 1 中间轴11 0 613.9000 166.8335 590.0 0.0 1 螺旋桨轴12 0 75197.0000 1.0000 100.0 0.0 1 螺旋桨3 计算结果3.1 轴系自由振动计算结果(合排)第 1 阶固有频率 F = 307.66 r/min or 5.13 Hz第 2 阶固有频率F = 1278.21 r/min or 21.31 Hz第 4 阶固有频率 F = 3581.32 r/min or 59.71 Hz第 6 阶固有频率 F = 5329.03 r/min or 88.86 Hz第 8 阶固有频率 F = 5948.58 r/min or 99.19 Hz第 10 阶固有频率 F = 12416.00 r/min or 207.02 Hz。
船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计
船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计班级：轮机0801班学号：U200812201姓名：李弘扬一．设计任务及意义：在推进装置中，从主机到推进器之间，用传动轴及保证推进装置正常工作所需的全部设备连接在一起的中间机构成为轴系。
船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分之一。
轴系的工作好坏，将直接影响船舶的推进特性和正常航行，并对船舶主机的正常工作也有直接的影响。
如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴件折断等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危急工作人员的生命安全。
因此对轴系必须进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。
船舶轴系振动控制就是设计及安装中采取措施，以保证动力装置的振动限制在容许的范围内。
这次设计主要是针对简化实际系统后的理想的轴系当量系统图进行分析，采用其参数，通过各种方法（矩阵特征值特征向量、HOLZER 法、专门解微分方程的软件等）求出系统的各阶频率及其主阵型，通过对着2个参数进行分析，得出所需的数据，并总结归纳出轴运转过程中要注意的问题，以保证轴能够安全有效的运转。
二．柴油机推进轴系布置图：图1所选主机的型号为6350ZC-1，其额定功率为661Kw，额定转速为350r/m。
三．轴系当量系统图：为了方便对船舶的推进轴系进行分析和振动计算，将实际的船舶推进轴系简化成当量系统，如下图：图2其中：1.空气压缩机2.水泵3.变速齿轮 4-8.柴油机气缸 9.飞轮 10.减速器 11.联轴节 12.螺旋浆各当量参数如下表：序号 1 2 3 4~7 8 9 10 11 12转动惯量5.98 1.08 1.04 2.913 2.913 51.463 0.6 1.115 3.944(kg·m2)扭转刚度×10-58.2 392.2 150 112.78 169.66 0.5 0.5 50.29 (N·m/rad)表1转动惯量与扭转刚度的等效计算原理：a，转动惯量：轴系作扭转振动时，其运动部件可分为旋转运动件和往复式运动件，其中，旋转运动件的转动惯量一般都是对圆盘这类有规则几何形状的物体进行积分：J=.比如真空心圆轴的转动惯量为J=ρ（）L （kg ·m ）。
民康16船推进轴系扭振计算报告
船舶推进轴系扭转振动计算报告 (XCW6200ZC JD900A左右机轴系)计算书编号： NZ0640-01船名： 民康16号设计：计算：日期：目 录1原始数据 (1)1.1轴系布置数据 (1)1.2 柴油机基本参数 (1)1.3 螺旋桨基本参数 (1)1.4减振器基本参数 (2)1.5 弹性联轴器基本参数 (2)1.6 齿轮啮合数据 (2)2扭振计算当量参数及当量系统图 (3)3计算结果 (3)3.1轴系自由振动计算结果(合排) (4)3.2轴系强迫振动计算结果（合排-发动机正常） (12)3.3轴系强迫振动计算结果（合排-发动机一缸熄火） (15)3.4轴系自由振动计算结果(脱排) (18)3.5轴系强迫振动计算结果（脱排-发动机正常） (21)3.6轴系强迫振动计算结果（脱排-发动机一缸熄火） (22)4 结论 (23)1原始数据1.1轴系布置数据船舶类型内河船舶安装类型螺旋桨中间轴连接方式整体连接法兰减振器有弹性联轴器有齿轮箱有总质量数: 21主支质量数: 191级分支数: 11.2 柴油机基本参数型号 XCW6200ZC制造厂重庆潍柴发动机厂气缸数目 6冲程数 4气缸型式直列额定功率(KW) 698额定转速(r/min) 1000最低稳定转速(r/mim) 370缸径(mm) 200活塞行程(mm) 270往复部件重量(Kg) 27.5连杆中心距(mm) 520发火顺序 1-4-2-6-3-5机械效率 0.88第1气缸位置 91.3 螺旋桨基本参数型号 MAU4-52制造厂重庆衡山机械厂直径(mm) 2280叶数 4盘面比 0.52螺距(mm) 2240转动惯量kg.m2 258.2(水中)螺旋桨所处单元号 191.4减振器基本参数类型: 筒式弹簧减振器主动部分转动惯量(kg.m2) 1.08从动部分转动惯量(kg.m2) 5.98减振器阻尼系数0.9KN.m.s/rad1.5 弹性联轴器基本参数型号: HGTLX8.6制造厂: 箫山相对阻尼系数: 1.13额定扭矩(kN.m): 8.6许用变动扭矩（kN.m）: 3.2动态刚度（kN.m/rad）901.6 齿轮啮合数据齿轮箱型号: JD900A制造厂：杭州发达齿轮箱集团有限公司速比: 4.45:1I1I2I3I4I5I6I70.1320 0.6476 0.6624 0.1063 0.1117 22.706 0.6716C1C2C3d1d2d34.439 11.029 20.162 102 140/76 1502扭振计算当量参数及当量系统图序号分支号惯量(Kgm^2) 刚度(MNm/rad)外径(mm)内径(mm)传动比标识1 0 5.9800 0.5500 - - 1 减振器2 0 1.0800 39.2270 152.0 0.0 13 0 1.0400 15.0000 133.0 0.0 14 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#65 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#56 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#47 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#38 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#29 0 2.9130 11.2780 133.0 0.0 1 气缸#110 0 0.3430 16.9660 152.0 0.0 111 0 51.7606 0.0900 999.0 0.0 1 弹性联轴器12 0 0.7862 4.4390 102.0 0.0 113 0 1.4163 11.0290 140.0 76.0 114 0 0.1117 - - - 1 主齿轮15 0 1.1466 1.0182 150.0 0.0 4.4516 0 0.0915 0.1414 160.0 0.0 4.45中间轴17 0 0.1603 0.0904 160.0 0.0 4.45中间轴18 0 0.3690 0.0782 180.0 0.0 4.45螺旋桨轴19 0 13.3050 - - - 4.45 螺旋桨20 1:1 0.1117 - - - 121 1:1 0.1063 11.0290 140.0 76.0 1注：①当量参数已考虑速比；②分支号栏中，“0”表示主支，“1:1”表示第1分支③脱排质量号为13，脱排点处质点惯量为1.31kg.m23计算结果3.1轴系自由振动计算结果(合排)第 1 阶 固有频率 F = 426.77 r/min or 7.12 Hz.序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 1.194E+04 1.194E+04 0.5500 0.5 853.5 0.010162 0 1.0800 9.7829E-01 2.110E+03 1.405E+04 39.2270 1.0 426.8 0.002653 0 1.0400 9.7793E-01 2.031E+03 1.608E+04 15.0000 1.5 284.5 0.026404 0 2.9130 9.7686E-01 5.683E+03 2.177E+04 11.27805 0 2.9130 9.7493E-01 5.671E+03 2.744E+04 11.27806 0 2.9130 9.7249E-01 5.657E+03 3.309E+04 11.27807 0 2.9130 9.6956E-01 5.640E+03 3.873E+04 11.27808 0 2.9130 9.6613E-01 5.620E+03 4.435E+04 11.27809 0 2.9130 9.6219E-01 5.597E+03 4.995E+04 11.278010 0 0.3430 9.5776E-01 6.560E+02 5.061E+04 16.966011 0 51.7606 9.5478E-01 9.869E+04 1.493E+05 0.090012 0 0.7862 -7.0410E-01 -1.105E+03 1.482E+05 4.439013 0 1.4163 -7.3748E-01 -2.086E+03 1.461E+05 11.029014 0 0.1117 -7.5073E-01 -1.675E+02 1.459E+05 -15 0 1.1466 -7.5075E-01 -1.719E+03 1.439E+05 1.018216 0 0.0915 -8.9207E-01 -1.630E+02 1.437E+05 0.141417 0 0.1603 -1.9086E+00 -6.109E+02 1.431E+05 0.090418 0 0.3690 -3.4924E+00 -2.573E+03 1.405E+05 0.078219 0 13.3050 -5.2897E+00 -1.405E+05 5.379E-06 -20 1:1 0.1117 -7.5075E-01 -1.675E+02-3.268E+02-21 1:1 0.1063 -7.5076E-01 -1.594E+02-1.594E+0211.0290序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 1.920E+05 1.920E+05 0.5500 1.5 1140.9 0.321432 0 1.0800 6.5087E-01 2.257E+04 2.146E+05 39.2270 2.0 855.7 0.024263 0 1.0400 6.4540E-01 2.155E+04 2.361E+05 15.0000 2.5 684.5 0.123124 0 2.9130 6.2966E-01 5.890E+04 2.950E+05 11.2780 3.0 570.4 3.289525 0 2.9130 6.0349E-01 5.645E+04 3.515E+05 11.2780 3.5 488.9 0.123126 0 2.9130 5.7233E-01 5.353E+04 4.050E+05 11.2780 4.0 427.8 0.024267 0 2.9130 5.3642E-01 5.018E+04 4.552E+05 11.2780 4.5 380.3 0.321438 0 2.9130 4.9605E-01 4.640E+04 5.016E+05 11.2780 5.0 342.3 0.024269 0 2.9130 4.5158E-01 4.224E+04 5.438E+05 11.2780 5.5 311.1 0.1231210 0 0.3430 4.0335E-01 4.443E+03 5.483E+05 16.9660 6.0 285.2 3.2895211 0 51.7606 3.7104E-01 6.167E+05 1.165E+06 0.090012 0 0.7862 -1.2573E+01 -3.174E+058.476E+05 4.439013 0 1.4163 -1.2764E+01 -5.805E+05 2.671E+05 11.029014 0 0.1117 -1.2788E+01 -4.587E+04 2.212E+05 -15 0 1.1466 -1.2788E+01 -4.709E+05-3.392E+05 1.018216 0 0.0915 -1.2455E+01 -3.658E+04-3.758E+050.141417 0 0.1603 -9.7976E+00 -5.042E+04-4.262E+050.090418 0 0.3690 -5.0813E+00 -6.020E+04-4.864E+050.078219 0 13.3050 1.1385E+00 4.864E+05 -3.741E-04-20 1:1 0.1117 -1.2788E+01 -4.587E+04-8.953E+04-21 1:1 0.1063 -1.2792E+01 -4.366E+04-4.366E+0411.0290序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 4.338E+05 4.338E+05 0.5500 2.5 1028.9 0.163122 0 1.0800 2.1125E-01 1.655E+04 4.504E+05 39.2270 3.0 857.4 0.312703 0 1.0400 1.9977E-01 1.507E+04 4.654E+05 15.0000 3.5 734.9 0.163124 0 2.9130 1.6874E-01 3.566E+04 5.011E+05 11.2780 4.0 643.0 0.005265 0 2.9130 1.2431E-01 2.627E+04 5.274E+05 11.2780 4.5 571.6 0.428526 0 2.9130 7.7552E-02 1.639E+04 5.438E+05 11.2780 5.0 514.4 0.005267 0 2.9130 2.9339E-02 6.200E+03 5.500E+05 11.2780 5.5 467.7 0.163128 0 2.9130 -1.9424E-02 -4.105E+03 5.458E+05 11.2780 6.0 428.7 0.312709 0 2.9130 -6.7823E-02 -1.433E+04 5.315E+05 11.2780 6.5 395.7 0.1631210 0 0.3430 -1.1495E-01 -2.860E+03 5.287E+05 16.9660 7.0 367.5 0.0052611 0 51.7606 -1.4611E-01 -5.486E+05-1.998E+040.0900 7.5 343.0 0.4285212 0 0.7862 7.5893E-02 4.328E+03 -1.565E+04 4.4390 8.0 321.5 0.0052613 0 1.4163 7.9419E-02 8.160E+03 -7.492E+0311.0290 8.5 302.6 0.1631214 0 0.1117 8.0099E-02 6.490E+02 -6.843E+03- 9.0 285.8 0.3127015 0 1.1466 8.0099E-02 6.663E+03 1.087E+03 1.018216 0 0.0915 7.9032E-02 5.244E+02 1.611E+03 0.141417 0 0.1603 6.7637E-02 7.864E+02 2.398E+03 0.090418 0 0.3690 4.1105E-02 1.100E+03 3.498E+03 0.078219 0 13.3050 -3.6239E-03 -3.498E+03-1.040E-05-20 1:1 0.1117 8.0099E-02 6.491E+02 1.267E+03 -21 1:1 0.1063 8.0155E-02 6.181E+02 6.181E+02 11.0290序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 1.583E+06 1.583E+06 0.5500 4.5 1092.0 2.796462 0 1.0800 -1.8787E+00 -5.372E+05 1.046E+06 39.2270 5.0 982.8 0.521703 0 1.0400 -1.9053E+00 -5.246E+05 5.214E+05 15.0000 5.5 893.4 1.032644 0 2.9130 -1.9401E+00 -1.496E+06-9.748E+0511.2780 6.0 819.0 8.071965 0 2.9130 -1.8537E+00 -1.430E+06-2.404E+0611.2780 6.5 756.0 1.032646 0 2.9130 -1.6405E+00 -1.265E+06-3.670E+0611.2780 7.0 702.0 0.521707 0 2.9130 -1.3151E+00 -1.014E+06-4.684E+0611.2780 7.5 655.2 2.796468 0 2.9130 -8.9976E-01 -6.939E+05-5.378E+0611.2780 8.0 614.2 0.521709 0 2.9130 -4.2292E-01 -3.262E+05-5.704E+0611.2780 8.5 578.1 1.0326410 0 0.3430 8.2850E-02 7.524E+03 -5.696E+0616.9660 9.0 546.0 8.0719611 0 51.7606 4.1861E-01 5.737E+06 4.019E+04 0.0900 9.5 517.3 1.0326412 0 0.7862 -2.8000E-02 -5.828E+03 3.437E+04 4.4390 10.0 491.4 0.5217013 0 1.4163 -3.5742E-02 -1.340E+04 2.096E+04 11.0290 10.5 468.0 2.7964614 0 0.1117 -3.7643E-02 -1.113E+03 1.985E+04 - 11.0 446.7 0.5217015 0 1.1466 -3.7645E-02 -1.143E+04 6.247E+03 1.0182 11.5 427.3 1.0326416 0 0.0915 -4.3780E-02 -1.060E+03 5.187E+03 0.1414 12.0 409.5 8.0719617 0 0.1603 -8.0464E-02 -3.414E+03 1.772E+03 0.0904 12.5 393.1 1.0326418 0 0.3690 -1.0008E-01 -9.776E+03-8.004E+030.0782 13.0 378.0 0.5217019 0 13.3050 2.2721E-03 8.004E+03 -3.480E-05- 13.5 364.0 2.7964620 1:1 0.1117 -3.7645E-02 -1.113E+03-2.176E+03- 14.0 351.0 0.5217021 1:1 0.1063 -3.7741E-02 -1.062E+03-1.062E+0311.0290 14.5 338.9 1.0326415.0 327.6 8.0719615.5 317.0 1.0326416.0 307.1 0.52170序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 2.000E+06 2.000E+06 0.5500 5.0 1104.6 0.760472 0 1.0800 -2.6366E+00 -9.524E+05 1.048E+06 39.2270 5.5 1004.2 1.878853 0 1.0400 -2.6633E+00 -9.264E+05 1.213E+05 15.0000 6.0 920.5 9.137904 0 2.9130 -2.6714E+00 -2.603E+06-2.481E+0611.2780 6.5 849.7 1.878855 0 2.9130 -2.4514E+00 -2.388E+06-4.870E+0611.2780 7.0 789.0 0.760476 0 2.9130 -2.0196E+00 -1.968E+06-6.837E+0611.2780 7.5 736.4 5.146677 0 2.9130 -1.4133E+00 -1.377E+06-8.214E+0611.2780 8.0 690.4 0.760478 0 2.9130 -6.8493E-01 -6.673E+05-8.882E+0611.2780 8.5 649.8 1.878859 0 2.9130 1.0260E-01 9.997E+04 -8.782E+0611.2780 9.0 613.7 9.1379010 0 0.3430 8.8127E-01 1.011E+05 -8.681E+0616.9660 9.5 581.4 1.8788511 0 51.7606 1.3929E+00 2.411E+07 1.543E+07 0.0900 10.0 552.3 0.7604712 0 0.7862 -1.7010E+02 -4.473E+07-2.929E+07 4.4390 10.5 526.0 5.1466713 0 1.4163 -1.6350E+02 -7.745E+07-1.067E+0811.0290 11.0 502.1 0.7604714 0 0.1117 -1.5382E+02 -5.747E+06-1.125E+08- 11.5 480.3 1.8788515 0 1.1466 -1.5381E+02 -5.899E+07-1.827E+08 1.0182 12.0 460.3 9.1379016 0 0.0915 2.5639E+01 7.844E+05 -1.819E+080.1414 12.5 441.8 1.8788517 0 0.1603 1.3123E+03 7.035E+07 -1.116E+080.0904 13.0 424.9 0.7604718 0 0.3690 2.5471E+03 3.143E+08 2.027E+08 0.0782 13.5 409.1 5.1466719 0 13.3050 -4.5559E+01 -2.027E+08 1.816E-01 - 14.0 394.5 0.7604720 1:1 0.1117 -1.5381E+02 -5.746E+06-1.123E+07- 14.5 380.9 1.8788521 1:1 0.1063 -1.5431E+02 -5.486E+06-5.486E+0611.0290 15.0 368.2 9.1379015.5 356.3 1.8788516.0 345.2 0.76047序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 8.829E+06 8.829E+06 0.5500 10.0 1160.4 15.969292 0 1.0800 -1.5052E+01 -2.400E+07-1.517E+0739.2270 10.5 1105.1 51.517063 0 1.0400 -1.4665E+01 -2.252E+07-3.769E+0715.0000 11.0 1054.9 15.969294 0 2.9130 -1.2153E+01 -5.226E+07-8.995E+0711.2780 11.5 1009.0 15.040815 0 2.9130 -4.1767E+00 -1.796E+07-1.079E+0811.2780 12.0 967.0 29.642146 0 2.9130 5.3920E+00 2.319E+07 -8.473E+0711.2780 12.5 928.3 15.040817 0 2.9130 1.2905E+01 5.550E+07 -2.923E+0711.2780 13.0 892.6 15.969298 0 2.9130 1.5496E+01 6.664E+07 3.741E+07 11.2780 13.5 859.5 51.517069 0 2.9130 1.2179E+01 5.238E+07 8.979E+07 11.2780 14.0 828.8 15.9692910 0 0.3430 4.2171E+00 2.136E+06 9.193E+07 16.9660 14.5 800.3 15.0408111 0 51.7606 -1.2012E+00 -9.179E+07 1.345E+05 0.0900 15.0 773.6 29.6421412 0 0.7862 -2.6960E+00 -3.129E+06-2.995E+06 4.4390 15.5 748.6 15.0408113 0 1.4163 -2.0214E+00 -4.227E+06-7.221E+0611.0290 16.0 725.2 15.9692914 0 0.1117 -1.3666E+00 -2.254E+05-7.447E+06-15 0 1.1466 -1.3658E+00 -2.312E+06-1.020E+07 1.018216 0 0.0915 8.6535E+00 1.169E+06 -9.033E+060.141417 0 0.1603 7.2540E+01 1.716E+07 8.131E+06 0.090418 0 0.3690 -1.7441E+01 -9.500E+06-1.369E+060.078219 0 13.3050 6.9711E-02 1.369E+06 -7.892E-04-20 1:1 0.1117 -1.3659E+00 -2.252E+05-4.427E+05-21 1:1 0.1063 -1.3856E+00 -2.175E+05-2.175E+0511.0290序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 8.831E+06 8.831E+06 0.5500 10.0 1160.5 15.984422 0 1.0800 -1.5056E+01 -2.401E+07-1.518E+0739.2270 10.5 1105.3 51.521723 0 1.0400 -1.4669E+01 -2.253E+07-3.771E+0715.0000 11.0 1055.0 15.984424 0 2.9130 -1.2155E+01 -5.229E+07-9.000E+0711.2780 11.5 1009.2 15.040805 0 2.9130 -4.1749E+00 -1.796E+07-1.080E+0811.2780 12.0 967.1 29.657126 0 2.9130 5.3979E+00 2.322E+07 -8.474E+0711.2780 12.5 928.4 15.040807 0 2.9130 1.2912E+01 5.554E+07 -2.920E+0711.2780 13.0 892.7 15.984428 0 2.9130 1.5501E+01 6.668E+07 3.748E+07 11.2780 13.5 859.7 51.521729 0 2.9130 1.2177E+01 5.238E+07 8.987E+07 11.2780 14.0 829.0 15.9844210 0 0.3430 4.2087E+00 2.132E+06 9.200E+07 16.9660 14.5 800.4 15.0408011 0 51.7606 -1.2139E+00 -9.279E+07-7.889E+050.0900 15.0 773.7 29.6571212 0 0.7862 7.5513E+00 8.767E+06 7.978E+06 4.4390 15.5 748.7 15.0408013 0 1.4163 5.7539E+00 1.203E+07 2.001E+07 11.0290 16.0 725.3 15.9844214 0 0.1117 3.9394E+00 6.498E+05 2.066E+07 -15 0 1.1466 3.9373E+00 6.667E+06 2.861E+07 1.018216 0 0.0915 -2.4158E+01 -3.263E+06 2.534E+07 0.141417 0 0.1603 -2.0340E+02 -4.814E+07-2.280E+070.090418 0 0.3690 4.8884E+01 2.664E+07 3.838E+06 0.078219 0 13.3050 -1.9534E-01 -3.838E+06-4.152E-02-20 1:1 0.1117 3.9374E+00 6.495E+05 1.277E+06 -21 1:1 0.1063 3.9943E+00 6.270E+05 6.270E+05 11.0290序号 分支号惯量(Kgm^2)相对振幅惯性力矩(Nm)弹性力矩(Nm)刚度(MNm/rad)谐次 Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 0 5.9800 1.0000E+00 2.315E+07 2.315E+07 0.5500 16.0 1174.5 106.104272 0 1.0800 -4.1097E+01 -1.718E+08-1.487E+0839.22703 0 1.0400 -3.7306E+01 -1.502E+08-2.989E+0815.00004 0 2.9130 -1.7379E+01 -1.960E+08-4.949E+0811.27805 0 2.9130 2.6504E+01 2.989E+08 -1.960E+0811.27806 0 2.9130 4.3882E+01 4.949E+08 2.989E+08 11.27807 0 2.9130 1.7376E+01 1.960E+08 4.949E+08 11.27808 0 2.9130 -2.6507E+01 -2.990E+08 1.960E+08 11.27809 0 2.9130 -4.3882E+01 -4.949E+08-2.990E+0811.278010 0 0.3430 -1.7373E+01 -2.307E+07-3.220E+0816.966011 0 51.7606 1.6076E+00 3.222E+08 1.402E+05 0.090012 0 0.7862 4.9758E-02 1.515E+05 2.917E+05 4.439013 0 1.4163 -1.5948E-02 -8.745E+04 2.042E+05 11.029014 0 0.1117 -3.4464E-02 -1.491E+04 1.893E+05 -15 0 1.1466 -3.4483E-02 -1.531E+05 6.568E+03 1.018216 0 0.0915 -4.0935E-02 -1.450E+04-7.928E+030.141417 0 0.1603 1.5140E-02 9.395E+03 1.466E+03 0.090418 0 0.3690 -1.0860E-03 -1.551E+03-8.505E+010.078219 0 13.3050 1.6500E-06 8.505E+01 -1.755E-04-20 1:1 0.1117 -3.4486E-02 -1.491E+04-2.966E+04-21 1:1 0.1063 -3.5823E-02 -1.474E+04-1.474E+0411.02903.2轴系强迫振动计算结果（合排-发动机正常）3.3轴系强迫振动计算结果（合排-发动机一缸熄火）3.4轴系自由振动计算结果(脱排)第 1 阶 固有频率 F = 1987.68 r/min or 33.14 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+00 2.591E+02 2.0 993.8 0.024112 1.0800 39.2270 5.2900E-01 2.838E+02 2.5 795.1 0.146583 1.0400 15.0000 5.2176E-01 3.073E+02 3.0 662.6 2.416684 2.9130 11.2780 5.0127E-01 3.706E+02 3.5 567.9 0.146585 2.9130 11.2780 4.6842E-01 4.297E+02 4.0 496.9 0.024116 2.9130 11.2780 4.3032E-01 4.840E+02 4.5 441.7 0.383347 2.9130 11.2780 3.8741E-01 5.329E+02 5.0 397.5 0.024118 2.9130 11.2780 3.4016E-01 5.758E+02 5.5 361.4 0.146589 2.9130 11.2780 2.8910E-01 6.123E+02 6.0 331.3 2.4166810 0.3430 16.9660 2.3482E-01 6.158E+02 6.5 305.8 0.1465811 51.7606 0.0900 1.9852E-01 1.061E+037.0 284.0 0.0241112 0.7862 4.4390 -1.1589E+01 6.662E+0213 1.3100 11.0290 -1.1739E+01 1.115E-10第 2 阶 固有频率 F = 2576.29 r/min or 42.96 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+00 4.352E+02 2.5 1030.5 0.163012 1.0800 39.2270 2.0874E-01 4.516E+02 3.0 858.8 0.297013 1.0400 15.0000 1.9723E-01 4.665E+02 3.5 736.1 0.163014 2.9130 11.2780 1.6612E-01 5.017E+02 4.0 644.1 0.005025 2.9130 11.2780 1.2163E-01 5.275E+02 4.5 572.5 0.428226 2.9130 11.2780 7.4859E-02 5.434E+02 5.0 515.3 0.005027 2.9130 11.2780 2.6677E-02 5.491E+02 5.5 468.4 0.163018 2.9130 11.2780 -2.2007E-02 5.444E+02 6.0 429.4 0.297019 2.9130 11.2780 -7.0277E-02 5.295E+02 6.5 396.4 0.1630110 0.3430 16.9660 -1.1723E-01 5.266E+027.0 368.0 0.0050211 51.7606 0.0900 -1.4826E-01-3.192E+017.5 343.5 0.4282212 0.7862 4.4390 2.0642E-01-2.011E+018.0 322.0 0.0050213 1.3100 11.0290 2.1095E-01-1.596E-118.5 303.1 0.163019.0 286.3 0.29701第 3 阶 固有频率 F = 4914.22 r/min or 81.94 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+00 1.583E+03 4.5 1092.0 2.797382 1.0800 39.2270 -1.8790E+00 1.046E+03 5.0 982.8 0.521813 1.0400 15.0000 -1.9057E+00 5.213E+02 5.5 893.5 1.032984 2.9130 11.2780 -1.9404E+00-9.754E+02 6.0 819.0 8.072635 2.9130 11.2780 -1.8539E+00-2.405E+03 6.5 756.0 1.032986 2.9130 11.2780 -1.6407E+00-3.671E+037.0 702.0 0.521817 2.9130 11.2780 -1.3152E+00-4.685E+037.5 655.2 2.797388 2.9130 11.2780 -8.9972E-01-5.379E+038.0 614.3 0.521819 2.9130 11.2780 -4.2275E-01-5.705E+038.5 578.1 1.0329810 0.3430 16.9660 8.3140E-02-5.698E+039.0 546.0 8.0726311 51.7606 0.0900 4.1898E-01 4.457E+019.5 517.3 1.0329812 0.7862 4.4390 -7.6262E-02 2.870E+0110.0 491.4 0.5218113 1.3100 11.0290 -8.2726E-02 5.292E-1110.5 468.0 2.7973811.0 446.7 0.5218111.5 427.3 1.0329812.0 409.5 8.0726312.5 393.1 1.0329813.0 378.0 0.5218113.5 364.0 2.7973814.0 351.0 0.5218114.5 338.9 1.0329815.0 327.6 8.0726315.5 317.0 1.0329816.0 307.1 0.52181第 4 阶 固有频率 F = 11604.21 r/min or 193.49 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+008.829E+0310.0 1160.4 15.973312 1.0800 39.2270 -1.5053E+01-1.517E+0410.5 1105.2 51.518303 1.0400 15.0000 -1.4666E+01-3.770E+0411.0 1054.9 15.973314 2.9130 11.2780 -1.2153E+01-8.997E+0411.5 1009.1 15.040815 2.9130 11.2780 -4.1763E+00-1.079E+0512.0 967.0 29.646126 2.9130 11.2780 5.3936E+00-8.473E+0412.5 928.3 15.040817 2.9130 11.2780 1.2907E+01-2.922E+0413.0 892.6 15.973318 2.9130 11.2780 1.5497E+01 3.743E+0413.5 859.6 51.518309 2.9130 11.2780 1.2178E+018.981E+0414.0 828.9 15.9733110 0.3430 16.9660 4.2149E+009.195E+0414.5 800.3 15.0408111 51.7606 0.0900 -1.2046E+00-1.106E+0215.0 773.6 29.6461212 0.7862 4.4390 2.4099E-02-8.261E+0115.5 748.7 15.0408113 1.3100 11.0290 4.2708E-02 2.425E-1016.0 725.3 15.97331第 5 阶 固有频率 F = 18791.32 r/min or 313.32 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+00 2.315E+042 1.0800 39.2270 -4.1097E+01-1.487E+053 1.0400 15.0000 -3.7306E+01-2.989E+054 2.9130 11.2780 -1.7379E+01-4.949E+055 2.9130 11.2780 2.6504E+01-1.960E+056 2.9130 11.2780 4.3882E+01 2.989E+057 2.9130 11.2780 1.7376E+01 4.949E+058 2.9130 11.2780 -2.6507E+01 1.960E+059 2.9130 11.2780 -4.3882E+01-2.990E+0510 0.3430 16.9660 -1.7373E+01-3.220E+0511 51.7606 0.0900 1.6076E+00 1.443E+0212 0.7862 4.4390 4.4363E-03 1.578E+0213 1.3100 11.0290 -3.1110E-02 4.936E-10第 6 阶 固有频率 F = 25515.66 r/min or 425.45 Hz.序号惯量(Kgm^2)刚度(MNm/rad)相对第1质量振幅振动扭矩(kN.m)谐次Nc(转/分)相对振幅矢量和Σα1 5.9800 0.5500 1.0000E+00 4.269E+042 1.0800 39.2270 -7.6615E+01-5.480E+053 1.0400 15.0000 -6.2646E+01-1.013E+064 2.9130 11.2780 4.8921E+00-9.113E+055 2.9130 11.2780 8.5699E+018.707E+056 2.9130 11.2780 8.4935E+00 1.047E+067 2.9130 11.2780 -8.4372E+01-7.071E+058 2.9130 11.2780 -2.1672E+01-1.158E+069 2.9130 11.2780 8.0987E+01 5.263E+0510 0.3430 16.9660 3.4322E+01 6.103E+0511 51.7606 0.0900 -1.6522E+00-1.441E+0212 0.7862 4.4390 -5.0786E-02-4.292E+0213 1.3100 11.0290 4.5892E-02 1.239E-093.5轴系强迫振动计算结果（脱排-发动机正常）3.6轴系强迫振动计算结果（脱排-发动机一缸熄火）4 结论经扭振计算分析：1)齿轮箱脱排时，发动机正常发火和一缸熄火时，在工作转速范围内，该轴系可安全可靠地运行。
D683ZLCAB型船用柴油机扭振计算 (1)
摘要D683Z L C A B型船用柴油机是作为船用主机的高速柴油机，对该机进行了台架试验轴系扭转振动计算及台架扭转振动测量，计算与实测结果值的误差小于4％。
计算曲轴单节点最大共振扭振应力、合成扭振应力、双节点最大共振扭振应力和双节点最大合成扭振应力均低于按我国《钢质海船入级与建造规范》确定的相应的扭振许用应力值。
因此，D683Z L C A B型船用柴油机台架试验轴系在运转转速范围内该轴系各轴段的扭振应力满足我国《钢质海船入级与建造规范》要求。
目录一、台架轴系组成二、台架轴系原始参数1.柴油机相关参数2. 柱销式橡胶联轴节参数3.WE42N型水涡流测功器参数三、台架轴系扭振当量系统及其参数四、台架轴系扭振当量系统自由扭转振动特性计算1.需计算的固有频率最高值F max2.自由振动计算结果五、台架轴系扭振实测结果与分析1.测量仪器与测点布置2.测试工况和测量方法3.扭振测量结果六、主要谐次激起曲轴的最大扭振应力计算1.单节点扭振曲轴的最大扭振应力计算2.双节点扭振曲轴的最大扭振应力七、扭振许用应力计算八、曲轴最大扭振应力与相应扭振许用应力对比九、测功器轴段的扭振应力计算十、结论一、台架轴系组成D683Z L C A B型船用柴油机台架试验轴系由D683Z L C A B型柴油机飞轮通过柱销式橡胶联轴节与WE42N型水涡流测功器相连组成。
二、台架轴系原始参数1. 柴油机相关参数柴油机型号D683Z L C A B柴油机型式四冲程、水冷、直列、直喷式燃烧室气缸数目 6缸径⨯行程mm114⨯135进气方式增压、中冷标定功率KW 205标定转速r/min22001h超负荷功率KW 225.5超负荷功率时转速r/min2266稳态调速率%13.5最低稳定工作转速r/min 800最高空车转速r/min 2575曲轴材料抗拉强度N/ mm2 760（牌号SAE1548）曲柄销（实心）直径mm 76发火顺序1—5—3—6—2—4硅油减振器惯性体转动惯量kgf.cm.s21.24有效转动惯量kgf.cm.s20.75阻尼系数kgf.cm.s/rad 7002. 柱销式橡胶联轴节参数主动体转动惯量kgf.cm.s22.09从动体转动惯量kgf.cm.s2 5.169动态扭转柔度rad/ kgf.cm0.34 ×10－6损失系数0.203.WE42N型水涡流测功器参数转子转动惯量kgf.cm.s2 2.1半根转子轴扭转柔度rad/ kgf.cm 0.147814×10－6三、台架轴系扭振当量系统及其参数图1为D683Z L C A B型柴油机台架试验轴系扭振当量系统简图。
D683ZLCAB型船用柴油机扭振计算
摘要D683Z L C A B型船用柴油机是作为船用主机的高速柴油机，对该机进行了台架试验轴系扭转振动计算及台架扭转振动测量，计算与实测结果值的误差小于4％。
计算曲轴单节点最大共振扭振应力、合成扭振应力、双节点最大共振扭振应力和双节点最大合成扭振应力均低于按我国《钢质海船入级与建造规范》确定的相应的扭振许用应力值。
因此，D683Z L C A B型船用柴油机台架试验轴系在运转转速范围内该轴系各轴段的扭振应力满足我国《钢质海船入级与建造规范》要求。
目录一、台架轴系组成二、台架轴系原始参数1.柴油机相关参数2. 柱销式橡胶联轴节参数3.WE42N型水涡流测功器参数三、台架轴系扭振当量系统及其参数四、台架轴系扭振当量系统自由扭转振动特性计算1.需计算的固有频率最高值F max2.自由振动计算结果五、台架轴系扭振实测结果与分析1.测量仪器与测点布置2.测试工况和测量方法3.扭振测量结果六、主要谐次激起曲轴的最大扭振应力计算1.单节点扭振曲轴的最大扭振应力计算2.双节点扭振曲轴的最大扭振应力七、扭振许用应力计算八、曲轴最大扭振应力与相应扭振许用应力对比九、测功器轴段的扭振应力计算十、结论一、台架轴系组成D683Z L C A B型船用柴油机台架试验轴系由D683Z L C A B型柴油机飞轮通过柱销式橡胶联轴节与WE42N型水涡流测功器相连组成。
二、台架轴系原始参数1. 柴油机相关参数柴油机型号D683Z L C A B柴油机型式四冲程、水冷、直列、直喷式燃烧室气缸数目 6缸径⨯行程mm114⨯135进气方式增压、中冷标定功率KW 205标定转速r/min22001h超负荷功率KW 225.5超负荷功率时转速r/min2266稳态调速率%13.5最低稳定工作转速r/min 800最高空车转速r/min 2575曲轴材料抗拉强度N/ mm2 760（牌号SAE1548）曲柄销（实心）直径mm 76发火顺序1—5—3—6—2—4硅油减振器惯性体转动惯量kgf.cm.s21.24有效转动惯量kgf.cm.s20.75阻尼系数kgf.cm.s/rad 7002. 柱销式橡胶联轴节参数主动体转动惯量kgf.cm.s22.09从动体转动惯量kgf.cm.s2 5.169动态扭转柔度rad/ kgf.cm0.34 ×10－6损失系数0.203.WE42N型水涡流测功器参数转子转动惯量kgf.cm.s2 2.1半根转子轴扭转柔度rad/ kgf.cm 0.147814×10－6三、台架轴系扭振当量系统及其参数图1为D683Z L C A B型柴油机台架试验轴系扭振当量系统简图。
船舶轴系扭振计算中若干问题的研究
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基于ANSYS船舶轴系的振动校核计算
基于ANSYS船舶轴系的振动校核计算1 概述船舶轴系是由推力轴、中间轴、艉轴、推力轴承、滑动轴承、联轴节、螺旋桨等组成的复杂系统，在船舶运行过程中，它会发生弯曲振动现象，对船舶正常运行产生不利影响。
船舶轴系振动有三种类型：由旋转轴不平衡引起的横向振动，可以是垂直方向的，也可以是水平方向的，会造成艉管密封漏水或漏油，轴承座松动，甚至破裂;由螺旋桨推力不均匀引起的纵向振动，情况严重时可以造成推力轴承敲击，曲柄箱破裂，有齿轮传动时，还会损坏齿轮;此外，从主机通过轴系传递功率至螺旋桨造成轴段来回摆动，各轴段间的扭角不一样，从而产生扭转振动，破坏的结果是轴系断裂，有齿轮传动时，会造成齿轮敲击。
因此，在船舶设计过程中，有必要对船舶轴系进行振动校合计算。
对于轴系这样的复杂结构，运用有限元方法进行振动计算具有明显的优越性。
本文针对交通大学和某造船厂共同设计开发的46000吨集装箱船，应用ANSYS有限元软件6.0版本对其传动轴系进行振动校合计算，为进一步的设计提供参考。
ANSYS是美国ANSYS公司开发的大型通用有限元分析软件，它具有结构静力分析、结构动力分析、瞬态分析、模态分析、流体动力学分析、电磁场分析等多种功能。
本文即是利用ANSYS软件的模态分析功能，完成对船舶轴系这一复杂结构的建模和有限元分析。
实践证明，这种方法可以有效的提高工作效率，缩短分析周期，对工程实际是非常有效的。
2 轴系计算的有限元模型进行校合计算的46000吨集装箱船，采用的是瓦西兰公司的32缸柴油发动机组，发动机输出法兰通过齿轮箱变速后，和中间轴连接，中间轴和艉轴之间有联轴节。
中间轴长3.68m，外径0.4m，无轴承支承。
艉轴长5.3m，外径0.48m，前后分别有两个轴承，前轴承宽0.48m，后轴承宽1.08m，轴承刚度由轴承说明书给出。
中间轴和艉轴中都布置有润滑系统。
螺旋桨是变距螺旋桨，总重14500kg。
根据实际需要，只需对船舶轴系的自由振动情况进行校合计算，不考虑受迫振动情况。
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船舶轴系扭振计算1 已知条件轴系原始资料2 当量系统2.1惯量计算（或给定） 2.2 刚度计算（或给定）2.3 当量系统转化，即将系统转化成惯量－刚度系统，并给出当量系统图以及相关参数（见表）当量系统参数3 固有频率计算（自由振动计算并画出振型图）Holzer表4 共振转速计算5强迫振动计算(动力放大系数法的计算步骤) 步骤1：激励计算步骤2：计算第1惯性圆盘的平衡振幅步骤3：计算各部件的动力放大系数步骤4：求总的放大系数1Q=1Qe+1Qp+1Qs+1Qr+1Qd步骤5：计算第1质量的振幅A＝Q×A1st步骤6：轴段共振应力计算τk,k+1=τ0⋅A1步骤7：共振力矩计算步骤8：非共振计算A1=⎡⎢1-⎢⎣A1st2⎛n⎫⎤1 ⎪⎥+2 n⎪Q⎝c⎭⎥⎦2⎛n⎫⎪ n⎪⎝c⎭2步骤9：扭振许用应力计算（按CCS96规范）步骤10：作出扭振应力或振幅－转速曲线能量法计算步骤：步骤1 相对振幅矢量和的计算（如为一般轴系，可省略）步骤2 激励力矩计算Mv（若为柴油机轴系，方法同动力放大系数法步骤1；若为一般轴系，则已知条件给定）步骤3：激励力矩功的计算WT=πMνA1∑αk 步骤4：阻尼功的计算各部件的阻尼功部件外阻尼功的计算：步骤5：阻尼力矩功Wc的计算(为系统各部件总阻尼功之和)Wc=Wce+Wcd+Wcp+Wcs+Wcr+步骤6：求第1质量振幅A1 A1=WTWc步骤7－11同动力放大系数法步骤6－10 强迫振动计算结果表：6 一缸不发火的扭振计算1）不发火气缸的平均指示压力近似为零，相应的气体简谐系数为bv；其他气缸的平均指示压力pimis为：pimis=zz-1pi N/mm2；式中：z-气缸数,pi按前面计算公式计算。
2）相应的Cimis为：Cimis=avpimis+bv3）一缸不发火影响系数为:γ=Cimis a∑mis Cν∑a式中：Cv、Cvmis——分别为正常发火与一缸不发火时的简谐系数；∑ a、∑amis分别为正常发火与一缸不发火时的相对振幅矢量和，其中∑amis按下式计算：∑ amis=zz(∑βkaksinνζk=1)+(∑βkakcosνζ1,kk=12) 1,k2不发火缸βk=bνCvmis，其他气缸为1；4）一缸不发火的振幅、应力和扭矩：第1质量振幅为：A1mis=γA1轴段应力为：τ1misk,k+!=γτk,k+1齿轮啮合处振动扭矩为：Tgmis=γTG弹性联轴器振动扭矩为：Trmis=γTR7 柴油机激励的不均匀柴油机各缸在允许误差范围内存在各缸负荷不均匀情况。
因此，柴油机各缸的激励实际是不均匀的。
柴油机激励的不均匀使轴系的扭振特性恶劣。
轴系运行时，这种激励的不均匀一般是：(1) 柴油机型式不同，激励不均匀情况不同。
二冲程柴油机各缸激励力矩之差一般为5%；四冲程柴油机各缸激励力矩之差一般为10%；(2) 在轴系的不同运行状态，柴油机激励不均匀对轴系扭振特性的影响不同。
一般，一缸熄火时的轴系扭振特性受到的影响程度要比轴系正常运行时更大。
(3) 复杂轴系考虑柴油机激励的不均匀时，如多机轴系除各缸激励不均匀外，同时，还应考虑各台柴油机激励的相位角对这种不均匀产生的影响。
8 衡准(摘自：中国船级社《钢质海船入级规范（2006）第3分册第12章第2节》)8.1简介轴系扭振计算衡准基本上按规范要求的内容。
同时规范允许某些部件采用制造厂提供的标准或国际船级社协会(IACS)统一要求作为衡准。
8.2 适用范围(1)主柴油机推进系统,但对仅在港口航行的船舶且主推进柴油机额定功率小于110kW者除外;(2)重要用途的额定功率等于或大于110kW的辅柴油机系统;(3)涡轮机或电力推进系统。
8.3 扭振计算书8.3.1扭振计算书应包括:机型、额定功率、额定转速、轴系布置图、轴材料的抗拉强度、系统的扭振当量参数及必要的说明、 6所要求的各节振动的霍尔茨表以及相应的相对振幅矢量和、主要谐次的振动响应计算及相应的许用值。
8.3.2 如果装置在使用中存在不同工况时,如带离合器、多机并车、轴带发电机等等,均需按不同工况分别进行扭振计算。
8.3.3如果备用的螺旋桨与工作的螺旋桨结构尺寸有较大差别时,则还应对安装备用螺旋桨的系统进行扭振计算。
8.3.4 对长期使用的特殊转速要求,如可调桨的运转转速范围,轴带发电机的运转转速范围等,也应加以说明。
8.3.5 对可调桨轴系,应对螺距为零和最大时的扭振进行计算。
8.3.6 对装有弹性联轴器或齿轮传动装置的轴系,应对1缸熄火和1缸故障(无压缩)情况进行扭振计算。
8.3.7 一般应计算0.8nmin~1.2ne (nmin为最低稳定转速,r/min)范围内直到12次简谐的振动情况。
对柴油机推进轴系,还应计算超过1.2ne的1节主简谐产生的非共振情况。
8.4 许用应力8.4.1计算轴系扭振许用应力时,以轴的基本直径为基础,而不计应力集中的影响。
即对曲轴以曲柄销直径为准,对中间轴以轴的最小直径为准,对螺旋桨轴以其后轴承到隔舱壁密封填料函之间的最小直径为准。
8.4.2 主推进柴油机曲轴的扭振许用应力应不超过按下式计算所得之值:式中：CW－材料系数：CW=(Rm+160)/18Rm－轴材料的抗拉强度，对中间轴采用碳钢和锰钢时，如Rm>600N/mm时，取600 N/mm；对中间轴采用合金钢时，如Rm>800N/mm2时，取800 N/mm2；对螺旋桨轴和尾轴，如Rm>600N/mm2时，取600 N/mm2； CK－形状系数，见表；CD－尺度系数：CD=0.35+0.93d-0.222r=ncne－转速比，nc为共振转速，r/min；ne为额定转速，r/min形状系数CK 表8.4.4发电用柴油机及重要用途的辅柴油机曲轴与传动轴,以及恒速运转的推进柴油机曲轴,其扭振许用应力应不超过按下式计算所得之值：式中：d－轴段的基本直径（规范中规定计算振型扭振应力时，应以轴的最小直径为基础，轴系应力集中的影响可略而不计）；ee在r <0.95范围内应不超过±6Me。
8.4.7 齿轮的许用扭矩:齿轮传动装置中的齿轮啮合处的振动扭矩,在r =0.9～1.05范围内一般应不超过全负荷平均扭矩的1/3。
如果轮齿齿面接触应力和齿根弯曲应力小于CCS“齿轮强度评定指南”规定的许用值时,则可以考虑采用较高的振动扭矩值。
8.4.7弹性联轴器的许用扭矩:弹性联轴器的弹性元件,在持续运转时的振动扭矩应不超过其许用交变扭矩值;瞬时运转时应不超过其瞬时运转的许用交变扭矩值。
8.4.8 其他(1)(2)(3)(4)(5) 在柴油机常用转速范围内或特殊使用转速范围内,不应产生危险的共振转速。
在r = 0.85时,由共振上波坡产生的扭振应力应不超过持续运转许用应力［τc］。
在r = 0.85～1.05范围内,由共振和重要的非共振产生的合成应力,应不超过规定的扭振许用应力的1.5倍。
根据制造厂提供的经验数据或详细计算资料,经CCS审查同意,可采用制造厂提供的扭振许用应力(或扭矩)值。
曲轴扭振许用应力也可按照国际船级社协会统一要求计算,但应按CCS《柴油机曲轴强度评定指南》提交计算书。
9 振动的转速禁区9.1 如果轴系振动的振幅或应力或扭矩超过本章规定的持续运转的许用值时,则在这个共振转速Nc附近应设"转速禁区"。
在此禁区内,机器不应持续运转。
9.2 应避开的转速范围如下:16nc18-r~(18-r)nc169.3 如果振幅或应力或扭矩接近瞬时运转许用值时,则转速禁区应适当扩大;反之如稍超过持续运转许用值时,转速禁区可适当缩小。
9.4 转速禁区也可由实测确定，即可取超过持续运转许用值的转速,并适当计入转速表的误差。
9.5 因扭振而引起齿轮齿击，或弹性元件的振动扭矩大于持续运转的许用交变扭矩时，应设转速禁区。
9.6 如设转速禁区,则转速表在转速禁区附近的读数误差应在±2%以内。
9.7 所设转速禁区应在转速表上用红色标明,并应在操纵台前设告示牌。
10 振动测量10.1 柴油机制造厂应在台架上对所设计的或有重大修改的柴油机进行扭振和纵振(如有要求时)测量,并校核其当量参数值。
10.2 CCS可根据所提供的振动计算方法、振幅或应力或扭矩大小等情况,决定是否需要用实测来验证。
如提供类似装置的实测报告并符合本章规定者,则可不必进行实船轴系振动测量。
10.3 振动测量所采用的仪器型式、测点位置和转速间隔,应能正确反映所测振动的特性。
10.4 一般当实测与计算的固有振动频率误差小于±5%时,可用实测振幅或应力(扭矩)按计算振型推算系统各处的振幅或应力(扭矩)。
10.5 扭振测量报告应包括试验转速下各测点的简谐次数、角振幅或应力、固有频率、各轴的扭振应力、各弹性联轴器和齿轮的振动扭矩（如适用时），并作出应力/ 扭矩与转速曲线图，且加绘其允许值。
10.6 测量时，主机从最低稳定转速开始到额定转速为止，转速分档并转速稳定情况下进行测量。
在共振转速附近，转速间隔应适当减少。