柴油机的振动与平衡PPT课件
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第三章 内燃机的平衡1-PPT精选
2019/11/2
内燃机设计
11
三拐曲轴的平衡块的布置
平衡块 平衡块
布置 总质
方案
量
无平衡 0 块
6平衡块 3mr
旋转质量引起的 主轴承负荷①
第1、4 第2、3
主轴 主轴
承
承
0.5Fr 0.5Fr
0
0
2平衡块 1.386mr 0.265Fr 0.361Fr
4平衡块 1.732mr 0.25Fr 0.25Fr ①按每拐截断简支梁计算。
0.125 F
0.25 F
22
平衡块设计
• 最后值得指出的一点是，平衡块形状不同， 相同质量的平衡块会产生不同的平衡效果。
2019/11/2
内燃机设计
23
第三节 内燃机往复惯性力的平衡
• 一、往复惯性力的旋转矢量表示法
• 单缸内燃机的往复惯性力可以表示为：
F j F 0(co sco 2 )s
mIrI=(1/2)mjr 即可。
2019/11/2
内燃机设计
26
单缸机的平衡
• 2、在曲轴上布置一平衡块（非平衡曲拐质 量的平衡块），外加两平衡块同向反转，若 不在与曲轴中心同一水平线上，则有附加力 矩。
2019/11/2
内燃机设计
27
单缸机的平衡
• 3m、I。工业用单缸机常用半平衡法，即在mr以外增加
(M p 1 M p 2 )co 1 M sp 3 si2 n M r 1
(M p 1 M p 2 )si1 n M p 3 co 2 M sr 2
式中，Mpi和Mri分别为各平衡块和曲拐离心力对中 央主轴承O点的力矩。
2019/11/2
内燃机的平衡ppt课件
内燃机的平衡
一、概述
1、研究平衡的目的 （1）分析各种结构机型内燃机的平衡性能，为设计选型提供预测和依据； （2）寻求改善内燃机平衡状态的措施：如采用适当的气缸数、曲柄排列和曲柄布 置方案、在曲轴上设置平衡重、采用专门的平衡机构等。 2、平衡的定义 完全平衡的内燃机通常指没有累积的应力造成内燃机的振动或摇摆。
sin
则
ex2 ey2
ex2 ey2
MC 2
ex2 ey2(coscossinsin)
C 2
ex2 ey2 cos()
可见，ex、ey小，则M随α 变化时，波幅小（θ 为常数）
二、单缸机内燃机的平衡
二、单缸机内燃机的平衡
5、过量平衡法 在缸径更小的单缸机中，为了使结构尽可能简单，常常连单轴平衡机构也省略，而
2、往复惯性力
按活塞加速度近似式，往复惯性力可写成 P j m ja m jR2 co 4 s m jR (2)2 c2 os
一次往复惯性力可以表示为
PjImjR2cos
二次往复惯性力可以表示为
PjII4mjR(2)2co2s
往复惯性力作用方向沿着汽缸中心线，向上为负，向下为正。
MC 2sin(R1cos)C 2cos(R1sin)C 2cos(ey R1sin) C 2sin(ex R1cos) C 2(eycosexsin)
二、单缸机内燃机的平衡
M随α 变化，设计时要求ex，ey尽可能小，实际上，上式中，令：
ey
cos
ex
箱尺寸也是不明智的，所以通常是使rB等于或略小于曲柄半径R，并把平衡重设计 成扇形或月牙形，以便其质心尽量外移，rB值尽量增大
5
二、单缸机内燃机的平衡
一、概述
1、研究平衡的目的 （1）分析各种结构机型内燃机的平衡性能，为设计选型提供预测和依据； （2）寻求改善内燃机平衡状态的措施：如采用适当的气缸数、曲柄排列和曲柄布 置方案、在曲轴上设置平衡重、采用专门的平衡机构等。 2、平衡的定义 完全平衡的内燃机通常指没有累积的应力造成内燃机的振动或摇摆。
sin
则
ex2 ey2
ex2 ey2
MC 2
ex2 ey2(coscossinsin)
C 2
ex2 ey2 cos()
可见，ex、ey小，则M随α 变化时，波幅小（θ 为常数）
二、单缸机内燃机的平衡
二、单缸机内燃机的平衡
5、过量平衡法 在缸径更小的单缸机中，为了使结构尽可能简单，常常连单轴平衡机构也省略，而
2、往复惯性力
按活塞加速度近似式，往复惯性力可写成 P j m ja m jR2 co 4 s m jR (2)2 c2 os
一次往复惯性力可以表示为
PjImjR2cos
二次往复惯性力可以表示为
PjII4mjR(2)2co2s
往复惯性力作用方向沿着汽缸中心线，向上为负，向下为正。
MC 2sin(R1cos)C 2cos(R1sin)C 2cos(ey R1sin) C 2sin(ex R1cos) C 2(eycosexsin)
二、单缸机内燃机的平衡
M随α 变化，设计时要求ex，ey尽可能小，实际上，上式中，令：
ey
cos
ex
箱尺寸也是不明智的，所以通常是使rB等于或略小于曲柄半径R，并把平衡重设计 成扇形或月牙形，以便其质心尽量外移，rB值尽量增大
5
二、单缸机内燃机的平衡
第三章 内燃机的平衡1-PPT精选
2020/2/10
内燃机设计
21
表9－3 四冲程直列六缸内燃机曲轴常用平衡块布置方案的特性比较
平衡 块 布 置 方 案
使主轴承离心载荷尽量 小的平衡块总质量
曲轴 旋转质量引起的主轴承载荷
最
②
大
内 1、7 2、6 3、5 第4
弯
主主主
主
矩
轴轴轴
轴
①
承承承
承
无平 衡 块
1.732
F 0.5Fr 0.5Fr 0.5Fr
M r M 1cos30
3Fr a 0
整体平衡方法
o
Mp Mr
mprp2b 3amrr2
rp
mra a
b
mprp
a b
3mrr
2020/2/10
内燃机设计
10
4、三拐曲轴的平衡块的布置
• 对于三拐曲轴，要求曲拐夹角为120度。它 有不平衡的离心力矩Mr(1.732amrrω2）， 作用在与第一拐成300的平面内。实际内燃 机中，有用6个平衡块“完全平衡”的，也 有采用“整体平衡”方案的。各种方案都能 达到整体动平衡的目的，但各种方案所用平 衡块的总质量不一样，曲轴内部负荷及主轴 承负荷也不一样。实际上，用两平衡块的方 案有困难。
内燃机设计
15
６.五缸机（曲轴）旋转惯性力分析 （1-2-4-5-3）
A720 144 5
四冲程5曲拐布置图
四冲程5曲拐轴测图
2020/2/10
内燃机设计
16
四冲程五缸机旋转惯性力分析—图解法
1
5
4
2
3
曲柄侧视图
2020/2/10
Fr 0
《内燃机的平衡》课件
平衡的内燃机可以减少振 动和噪音，使操作更加稳 定和安全。
解决内燃机平衡问题的意义
降低维护成本
01
通过解决内燃机平衡问题，可以减少维修和更换零部件的需求
，从而降低维护成本。
提高生产效率
02
平衡的内燃机可以减少停机和维修时间，从而提高生产效率。
创造经济效益
03
解决内燃机平衡问题可以提高内燃机的性能和效率，为企业创
详细描述
内燃机不平衡会导致机体振动，这种振动会对周围环境产生噪音污染，影响人们的正常生活和工作。同时，内燃 机不平衡还会加速内部各部件的磨损，缩短内燃机的使用寿命。此外，长期使用不平衡的内燃机还可能对机器周 围的建筑物和设备造成损害。
内燃机平衡问题的原因
总结词
内燃机平衡问题的原因主要包括设计缺陷、制造误差和使用不当等。
2023 WORK SUMMARY
《内燃机的平衡》 ppt课件
REPORTING
目录
• 内燃机简介 • 内燃机的平衡问题 • 内燃机平衡的解决方案 • 内燃机平衡技术的发展趋势 • 结论
PART 01
内燃机简介
内燃机的定义
总结词
内燃机是一种将燃料燃烧产生的 热能转化为机械能的装置。
详细描述
内燃机是一种热力发动机，它通 过燃烧燃料产生高温高压气体， 利用这些气体膨胀推动活塞或转 子旋转，从而输出机械能。
优化设计是解决内燃机平衡问题的首要步骤，通过改进内 燃机的结构设计，可以显著提高其平衡性能。
详细描述
在设计阶段，应充分考虑内燃机的动力学特性和工作原理 ，合理布置内部组件，优化曲轴、活塞等关键部件的形状 和尺寸，以减小振动和不平衡力矩的产生。
实例
采用先进的CAD/CAE技术进行内燃机整体和零部件的优 化设计，模拟分析不同工况下的动态特性，为改进提供依 据。
解决内燃机平衡问题的意义
降低维护成本
01
通过解决内燃机平衡问题，可以减少维修和更换零部件的需求
，从而降低维护成本。
提高生产效率
02
平衡的内燃机可以减少停机和维修时间，从而提高生产效率。
创造经济效益
03
解决内燃机平衡问题可以提高内燃机的性能和效率，为企业创
详细描述
内燃机不平衡会导致机体振动，这种振动会对周围环境产生噪音污染，影响人们的正常生活和工作。同时，内燃 机不平衡还会加速内部各部件的磨损，缩短内燃机的使用寿命。此外，长期使用不平衡的内燃机还可能对机器周 围的建筑物和设备造成损害。
内燃机平衡问题的原因
总结词
内燃机平衡问题的原因主要包括设计缺陷、制造误差和使用不当等。
2023 WORK SUMMARY
《内燃机的平衡》 ppt课件
REPORTING
目录
• 内燃机简介 • 内燃机的平衡问题 • 内燃机平衡的解决方案 • 内燃机平衡技术的发展趋势 • 结论
PART 01
内燃机简介
内燃机的定义
总结词
内燃机是一种将燃料燃烧产生的 热能转化为机械能的装置。
详细描述
内燃机是一种热力发动机，它通 过燃烧燃料产生高温高压气体， 利用这些气体膨胀推动活塞或转 子旋转，从而输出机械能。
优化设计是解决内燃机平衡问题的首要步骤，通过改进内 燃机的结构设计，可以显著提高其平衡性能。
详细描述
在设计阶段，应充分考虑内燃机的动力学特性和工作原理 ，合理布置内部组件，优化曲轴、活塞等关键部件的形状 和尺寸，以减小振动和不平衡力矩的产生。
实例
采用先进的CAD/CAE技术进行内燃机整体和零部件的优 化设计，模拟分析不同工况下的动态特性，为改进提供依 据。
第六章柴油机及推进轴系振动
第六章柴油机及推进轴系振动第六章柴油机及推进轴系的振动柴油机是往复运动机械,它采⽤曲柄连杆机构把活塞的往复运动转换成曲轴的回转运动。
当柴油机以恒定转速运转时,活塞做往复运动,连杆⼀边随活塞作往复运动⼀边绕活塞销(或⼗字头销)摆动,曲轴基本为匀速回转运动。
由于曲柄连杆机构这种复杂的运动特点,必然要产⽣周期性变化的不平衡⼒和⼒矩。
它们的存在不仅影响活塞、连杆和曲轴的强度,也影响连杆⼩端和⼤端轴承的负荷、润滑和磨损,同时还会使柴油机发⽣振动并引起船体振动,甚⾄会导致柴油机或船体发⽣故障或损坏。
为了改善这种不平衡⼒和⼒矩对柴油机本⾝造成的不良影响,必须采取⼀定的平衡补偿措施,把它们控制在⼀个限定的范围之内。
船舶推进轴系在实际运转中也会受到各种冲击和周期性的激振⼒(或⼒矩)的作⽤。
对于柴油机动⼒装置,主要有以下⼏种激振⼒: (1)柴油机⽓缸⽓体⼒、运动部件惯性⼒与重⼒等产⽣的作⽤在曲轴、曲柄销上的交变切向⼒和径向⼒; (2)螺旋桨在径向和周向都很不均匀的三维伴流场中运转时所受到的交变纵向(轴向)和横向推⼒和⼒矩; (3)轴系部件运转时所产⽣的激振⼒和⼒矩。
由于这些激振⼒和⼒矩的存在,将导致船舶推进轴系产⽣扭转振动、纵向振动和回旋(横向)振动, 造成轴系损坏或影响船舶的正常航⾏。
第⼀节活塞、连杆的运动及受⼒⼀、活塞的运动1.活塞的位移在柴油机中,由活塞(或活塞⼗字头组件)、连杆和曲轴组成的运动机构称为曲柄连杆机构,它的结构简图如图6-1所⽰。
图中B、A、O分别代表活塞销(或⼗字头销)和连杆⼩端、曲柄销和连杆⼤端、主轴颈和主轴承的位置。
BA为连杆,其长度为连杆⼩端中⼼到连杆⼤端中⼼的距离L。
OA为曲柄,其回转半径为主轴颈中⼼到曲柄销中⼼的距离R,等于活塞⾏程S的⼀半,即R=S/2。
B点沿着⽓缸中⼼线在上下⽌点O′和O″之间作往复运动,它与上⽌点O′间的距离x称活塞位移。
假设曲柄按顺时针⽅向转动,从图中的⼏何关系可以得出:x=L+R-(Rcosα+Lcosβ)=R(1-cosα)+L(1-cosβ) (6-1)运算并简化得活塞位移的近似公式:x≈R(1-cosα)+λR4(1-cos2α) (6-2)式中: α---曲轴转⾓;β---连杆摆⾓;λ---连杆⽐,它表⽰曲柄半径与连杆长度之⽐, 即λ=R/L, ⼀般λ=R/L=1/3～1/5。
第十二章 柴油机及推进轴系的振动
一、单缸机的平衡
1、离心惯性力平衡 在曲臂上安装平衡重，使平衡重在回转中产生 的离心力与FR的大小相等而方向相反。 2、往复惯性力的平衡 将力简化成一对正反转离心力之和，再采用平 衡离心力的方法平衡，此措施叫做“正反转 平衡轮系法”，来平衡一次及二次往复惯性 力。 它们与柴油机曲轴有一定的正时关系：即当 曲柄处于上止点位置时，平衡重垂直向下， 当曲柄处于下止点时，平衡重应转至垂直向 上位置。 对于一次惯性力，是使两个质量m1以角速度 ω作同步反向回转。对二次惯性力，是使两个 质量m2以角速度2ω同步反向回转。
一、基本概念
1、轴系指柴油机的曲轴以及与之相连的运动部件的总成，这 些运动部件包括飞轮、推力盘、短轴、中间轴、尾轴及螺 旋桨等。 任一实际轴系均为弹性系统，给以初激励扭矩后，若无阻 尼存在，便会产生周期性的扭转弹性变形，即为无阻尼自 由扭转振动（简称自由扭振），其振动频率称为自振频率 或固有频率。对既定的轴系，其自振频率是定值。 给轴系以周期变化的扭矩——干扰(激振)力矩，轴系即 按干扰力矩的频率作强迫扭转振动（简称强迫扭振）。当 干扰力矩频率与轴系自振频率相同时，轴系将产生振幅明 显增高的共振。此时，轴系的转速称为临界转速。 柴油机气缸的气体力及活塞连杆的往复惯性力作用于曲 轴的扭矩始终是周期性变化的。因此，任何一台柴油机装 置的轴系在运转中总是存在着扭转振动。
2、活塞的速度、加速度
1）速度：将活塞的位移x对时间t微分，得活塞的速度v:
2）加速度：
x R (sin
2
sin 2 )
结论：
R 2 ( cos cos 2 ) x
活塞速度的变化规律： 上止点时v＝0中部v最大下止点v＝ 0中部最大上止点为0，活塞 最大速度处于比中点略高一些位置，位置取决于。上、下止点附近因速 度为零，无法建立液体动力润滑。 活塞加速度的变化规律： 在上、下止点达到最大值。在上止点方向朝下；下止点方向朝上。
柴油机培训教材(中)ppt课件
故障诊断与排除方法论述
常见故障类型及原因分析
启动困难
可能原因包括电池电量不足、启动系统 故障、燃油系统问题等。
排放异常
可能原因包括燃油燃烧不充分、气缸压 力不足、排气系统故障等。
功率不足
可能原因有空气滤清器堵塞、燃油系统 问题、涡轮增压器故障等。
异响和振动
可能原因有轴承磨损、齿轮啮合不良、 曲轴变形等。
功率不足故障排除。经过检查空气滤清器、 燃油系统和涡轮增压器，发现空气滤清器堵 塞，清洗后故障排除。
案例三
案例四
排放异常故障排除。通过检查燃油燃烧情况、 气缸压力和排气系统，发现喷油嘴堵塞，清 洗后故障排除。
异响和振动故障排除。经过检查轴承、齿轮 和曲轴等部件，发现曲轴变形，更换后故障 排除。
05
轴针式喷油器
喷油孔为轴针形状，喷雾 形状为空心锥状，适用于 直喷式柴油机。
球阀式喷油器
启阀压力低，响应快，适 用于高转速、大负荷的柴 油机。
高压共轨技术发展趋势探讨
高压共轨技术
通过共轨管将高压燃油分配到各个喷油器，实现精准控制燃油喷射量和喷射时间。
发展趋势
随着排放法规的日益严格和燃油经济性的要求不断提高，高压共轨技术将朝着更高 压力、更精准控制、更低排放的方向发展。同时，新型材料的应用、制造工艺的改 进以及控制策略的优化也将推动高压共轨技术的不断进步。
为单位。
02
最大扭矩
柴油机在特定转速下所能产生的 最大扭矩，通常以牛·米（N·m）
为单位。
03
额定转速
柴油机在额定功率下所对应的转 速，通常以转/分（rpm）为单
位。
经济性能指标
03
燃油消耗率
机油消耗率
热效率
常见故障类型及原因分析
启动困难
可能原因包括电池电量不足、启动系统 故障、燃油系统问题等。
排放异常
可能原因包括燃油燃烧不充分、气缸压 力不足、排气系统故障等。
功率不足
可能原因有空气滤清器堵塞、燃油系统 问题、涡轮增压器故障等。
异响和振动
可能原因有轴承磨损、齿轮啮合不良、 曲轴变形等。
功率不足故障排除。经过检查空气滤清器、 燃油系统和涡轮增压器，发现空气滤清器堵 塞，清洗后故障排除。
案例三
案例四
排放异常故障排除。通过检查燃油燃烧情况、 气缸压力和排气系统，发现喷油嘴堵塞，清 洗后故障排除。
异响和振动故障排除。经过检查轴承、齿轮 和曲轴等部件，发现曲轴变形，更换后故障 排除。
05
轴针式喷油器
喷油孔为轴针形状，喷雾 形状为空心锥状，适用于 直喷式柴油机。
球阀式喷油器
启阀压力低，响应快，适 用于高转速、大负荷的柴 油机。
高压共轨技术发展趋势探讨
高压共轨技术
通过共轨管将高压燃油分配到各个喷油器，实现精准控制燃油喷射量和喷射时间。
发展趋势
随着排放法规的日益严格和燃油经济性的要求不断提高，高压共轨技术将朝着更高 压力、更精准控制、更低排放的方向发展。同时，新型材料的应用、制造工艺的改 进以及控制策略的优化也将推动高压共轨技术的不断进步。
为单位。
02
最大扭矩
柴油机在特定转速下所能产生的 最大扭矩，通常以牛·米（N·m）
为单位。
03
额定转速
柴油机在额定功率下所对应的转 速，通常以转/分（rpm）为单
位。
经济性能指标
03
燃油消耗率
机油消耗率
热效率
工程机械动力装置—柴油机ppt课件
2021/6/26
三、柴油机的组成
柴油机是把燃料的化学能转变为机械能的机器。 一般由以下几大部分组成：
1. 曲柄连杆机构和机体组件 曲柄连杆机构是柴油机的最基本运动和传力
机构；机体组件是整机的基础和骨架。前者主要 包括活塞连杆组和曲轴飞轮组；后者主要包括气 缸体、气缸盖和曲轴箱等。
2. 配气机构 配气机构的功用是定时地开闭进排气门，使
2021/6/26
2021/6/26
2021/6/26
2021/6/26
2021/6/26
• 工程机械应用的柴油机多为往复式四行程多缸 高速柴油机。柴油机经济性好，它的热效率一 般为30～40%，最高可达46%，在热机中它的 热效率是较高的。柴油机的适应范围较广，能 满足多种不同用途的需要。柴油机结构紧凑， 重量轻，体积小，一般平均单位质量为（0.39 ～0.52）kg/W，因而特别适用于要求具有良好 机动性的工程机械。柴油机操作简便，启动迅 速，工作可靠，不受使用场合的限制。
• 6. 启动系
• 启动系的主要功用是为柴油机的启动提供动力及 创造有利条件。它主要包括启动机及易于启动的 辅助装置。
• 由柴油机的组成可以看出，它的两个机构和燃料 供给系是实现能量转换的核心装置，而其他系统 是保证其顺利工作的必要条件。
• 四、柴油机的主要性能指标 柴油机的性能指标包括：表征动力性、经济性
2021/6/26
• 4. 耗油率（consume ratio） • 发动机每工作一小时所消耗的燃油量称为耗油量。用G表示。
单位是kg/h。耗油量可以通过实验测出。由于它只表明发动机 在一小时内消耗燃油的绝对数量，而没有表明一小时内作功的 多少，因此无法说明发动机经济性的好坏。 • 衡量发动机经济性的指标是耗油率。它是指发动机每输出一千 瓦小时的功所消耗的燃油量。用ge表示，单位是g/（kW·h） 。 • 当耗油量由实验测出后，则可由下式计算出耗油率。
三、柴油机的组成
柴油机是把燃料的化学能转变为机械能的机器。 一般由以下几大部分组成：
1. 曲柄连杆机构和机体组件 曲柄连杆机构是柴油机的最基本运动和传力
机构；机体组件是整机的基础和骨架。前者主要 包括活塞连杆组和曲轴飞轮组；后者主要包括气 缸体、气缸盖和曲轴箱等。
2. 配气机构 配气机构的功用是定时地开闭进排气门，使
2021/6/26
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2021/6/26
2021/6/26
• 工程机械应用的柴油机多为往复式四行程多缸 高速柴油机。柴油机经济性好，它的热效率一 般为30～40%，最高可达46%，在热机中它的 热效率是较高的。柴油机的适应范围较广，能 满足多种不同用途的需要。柴油机结构紧凑， 重量轻，体积小，一般平均单位质量为（0.39 ～0.52）kg/W，因而特别适用于要求具有良好 机动性的工程机械。柴油机操作简便，启动迅 速，工作可靠，不受使用场合的限制。
• 6. 启动系
• 启动系的主要功用是为柴油机的启动提供动力及 创造有利条件。它主要包括启动机及易于启动的 辅助装置。
• 由柴油机的组成可以看出，它的两个机构和燃料 供给系是实现能量转换的核心装置，而其他系统 是保证其顺利工作的必要条件。
• 四、柴油机的主要性能指标 柴油机的性能指标包括：表征动力性、经济性
2021/6/26
• 4. 耗油率（consume ratio） • 发动机每工作一小时所消耗的燃油量称为耗油量。用G表示。
单位是kg/h。耗油量可以通过实验测出。由于它只表明发动机 在一小时内消耗燃油的绝对数量，而没有表明一小时内作功的 多少，因此无法说明发动机经济性的好坏。 • 衡量发动机经济性的指标是耗油率。它是指发动机每输出一千 瓦小时的功所消耗的燃油量。用ge表示，单位是g/（kW·h） 。 • 当耗油量由实验测出后，则可由下式计算出耗油率。
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chapter 11 柴油机的振动与平衡
7
11.1 柴油机动力学
2 活塞速度和加速度 活塞的运动速度是位移对时间的一阶导数：
x RsinR(2)si2 n
4
对上式取微分则得活塞加速度的近似公式：
x R 2(co sco 2s )
2020/11/12
chapter 11 柴油机的振动与平衡
8
11.1 柴油机动力学
x L R R c o L sco s
LsinRsi n
R /Lsin /sin co s1si2n 12si2 n
xR (1 co ) sL (1 1 2s2 i n )
2020/11/12
chapter 11 柴油机的振动与平衡
6
11.1 柴油机动力学
xR (1 co ) sL (1 1 2s2 i n )
PcjPTjPNj PcjPj PHj
结论： 1、在主轴承上存在Pj，将引起柴油机上下振动； 2、对气体压力产生的有一定的抵消作用 3、对输出力矩影响不大。 4、颠覆力矩与输出力矩大小相等、方面相反
2020/11/12
chapter 11 柴油机的振动与平衡
16
11.1 柴油机动力学
2.往复惯性力 2)计算
4
一、曲柄连杆机构的运动
1 活塞位移 位移的精确公式 位移的傅里叶级数公式 活塞位移的近似公式 2 活塞速度和加速度 3 连杆运动 连杆角位移近似公式 连杆角速度近似公式 连杆角加速近似公式
2020/11/12
chapter 11 柴油机的振动与平衡
5
11.1 柴油机动力学
位移的精确公式
《船舶柴油机》 Marine diesel engine
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2020/11/12
chapter 11 柴油机的振动与平衡
1
Chapter 11 柴油机的振动与平衡 Vibration and Balance of Diesel Engine
概述
往复运动部件 回转运动部件 气缸压力变化 螺旋桨径向和周向不均匀的三维伴流
9
11.1 柴油机动力学
3.连杆的运动
LsinRsi n
从s上i述 n1(公式s可i n看)出：
连杆角位移的精确公式
⑴角⑵ 速当=度 曲c 0°2 最 柄o s/大 的(11 si8， 转 0n [其 角°1 1 2 大 为（21 小9s上0相i°2 /2 下(n 等1 和止 )，2点3 7方0c ）°向时时o 2 相达，反)s 到连。]极杆值的连，连杆摆杆角连动角加杆角速速摆位度度动近移近似似公公式式
往复惯性力 回转惯性力 输出扭矩脉动 交变的轴向和横向推力
振动激励源(Excitation source)
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Chapter 11 柴油机的振动与平衡 Vibration and Balance of Diesel Engine
11.1 柴油机动力学 Dynamics of diesel engine 11.2 柴油机平衡 Balance of diesel engine 11.3 轴系扭转振动和减振 Torsional vibration and absorbing 11.4 轴系纵向振动和减振 Axial vibration and absorbing
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11.1 柴油机动力学
一、曲柄连杆机构的运动学 1．活塞位移 2．活塞速度和加速度 3．连杆运动 二、曲柄连杆机构的动力学 1．气体力 2．往复惯性力 3．离心力 4．连杆替代系统 三、曲柄连杆机构的作用力分析
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分析活塞运动可以看出： 1. 上止点时：
位移为零，速度为零，加速度最 大，方向为正； 2. 下止点时： 位移最大，速度为零，加速度比 上止点小，方向为负； 3. 非中间位置： 行程中央，活塞速度最大，加速 度为零。 4. 可近似看成两次曲柄的合成
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Pj mja
Pj mjR2cosmjR2co2 s
mjR2cosmj 4(2)2co2 s
一次往复惯性力
二次往复惯性力
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1．气体力
Pg PHgPcg PcgPNgPTg
PcgPg P'Hg
M Dg
颠覆力矩
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11.1 柴油机动力学
2.往复惯性力 1)传递
Pj PHjPcj
cos 12si2n(12si2n)1/2
112si2n14si4n16si6n......
2
8
16
co 1 s 12s2 i n 1 12(1 co 2 )s
2
4
co 1 s 12s2 i n 1 12(1 co 2 )s
2
4
xR (1co )sR(1co 2s)
4
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11.1 柴油机动力学
二、曲柄连杆机构的作用力
（一）曲柄连杆机构的气体力和惯性力
1．气体力 2．往复惯性力 1）往复惯性力传递 2）往复惯性力计算 （1）一次往复惯性力 （2）二次往复惯性力 3 ．离心力 4 ．连杆替代系统 （二）柴油机的输出力矩和倾覆力矩
的绝对值达到最大2 。
忽略 2⑶项的连影杆响最，大可得摆极角大、值最的近大似角计速算度公及式为最：大角加速度均不大
max 2
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11.1 柴油机动力学
一、曲柄连杆机构的运动
1．活塞位移 2．活塞速度和加速度 3．连杆运动 二、曲柄连杆机构的作用力
（一）曲柄连杆机构的气体力和惯性力
1．气体力 2．往复惯性力 3．离心力 4．连杆替代系统 （二）柴油机的输出力矩和倾覆力矩
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11.1 柴油机动力学
二、曲柄连杆机构的作用力
柴油机力源
气体力 往复惯性力
回转惯性力
重力
(很小不考虑)
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