柴油机和轴系振动及船舶推进装置
柴油机工作原理(简单版)
柴油机的缺点
振动和噪音 工作条件恶劣
26.04.2020
A
10
柴油机与汽油机区别
燃料 进气方式 混合气形成方式 点火方式 有效热效率 供油系统 压缩比
柴油机 柴油或劣质燃油
新鲜空气 气缸内混合 压缩自行燃烧 0.30－0.55 有喷油器
12－22
汽油机 汽油 混合气（油+气） 气缸外混合（雾化器） 电火花塞点燃 0.15－0.40 无喷油器 6－10
IV.汽油机 V.柴油机 VI.蒸汽机
A. II+III+IV+VI B√. I+III+IV+V C. II+IV+V+VI D. I+III+V+VI
38期 1. 大型低速柴油机曾采取限制或降低压缩比的目的是：
A√. 限制机械负荷 B. 限制曲轴最大扭矩 C. 限制往复惯性力 D. 限制离心惯性力26.04.2020A9柴油机的定义
(Compression ignition)
柴油机是一种压缩发火的往复式内燃机。 使用挥发性较差的柴油或劣质燃料油作燃料； 采用内部混合法形成可燃混合气； (工质？) 缸内燃烧采用压缩式发火。
柴油机的优点
1 经济性好。 2 功率范围宽广 3 尺寸小，重量轻 4 机动性好，适应船舶航行的
26.04.2020
A
11
26.04.2020
A
13
二、柴油机的基本结构参数
❖ 1 气缸直径(Bore):汽缸内径，简称缸径D。 ❖ 2 曲柄半径(Crank Radius) ❖ 3 上止点(TDC)：活塞在气缸中运动到最上端，即离曲轴中心线
最远时的位置。 ❖ 4 下止点(BDC)：活塞在气缸中运动到最下端，即离曲轴中心线
船舶振动第九章
船舶振动第九章第九章船舶的主要激励船上出现的有害振动主要是由螺旋桨、机器（主机、发电机、发动机、泵、通风机）和波浪激励引起的。
§9-1 螺旋桨的激励一.概述1.有害振动70%是由桨激励引起的。
2.因激励幅值过大或者虽然激励幅值不算太大，但却激起船舶总体或者局部结构共振，都将造成振动响应过大，在船上产生有害振动。
3.桨产生的激励有两种：1）轴频激励（一阶激励或一阶干扰）由桨叶静力、动力不平衡引起的轴频激励，其激励频率等于桨轴转速，它与桨的制造质量有关，与水动力不平衡有关。
2）叶频激励：桨在不均匀流场中运转而诱导出的高阶激励（叶频、倍叶频），其激励频率等于桨叶数的整数倍，即叶频、2倍叶频等，有表面力和轴承力两种。
4.影响桨激励的因素：1）桨的形状参数；2）船尾部线型、附体；3）航速。
5.轴承力和表面力：1）表面力：桨旋转时经水传至船体表面的脉动水压力。
2）轴承力：因伴流不均匀导致桨叶上承受周期性变化的力，该力通过桨轴和轴承作用于船上。
注：一般表面力是主要的，即脉动压力主要。
6.桨脉动压力产生的原因：1）螺旋涡系：桨工作时，叶面与叶背的压力差在叶梢处形成螺旋涡系，使桨附近水中各点的压力周期性变化，压力场内船体结构受周期性脉压作用。
桨载荷（推力和力矩）不同，涡旋强度亦不同。
2）叶厚效应：桨叶有厚度，在流场中运动时，该场中某一点P处的压力将随着桨叶的接近和远离该点而发生周期性变化，由此形成对结构的脉动压力，这种效应称为叶厚效应。
注：（敞水均匀流场，脉动压力仍存在，船后不均匀流场脉压波动加大）3）空泡：空泡体积变化、生与灭，造成脉压幅值变化，它对表面力的影响很大。
二.螺旋桨静力、动力不平衡引起的轴频激励1.静力不平衡：原因：1）桨制造误差（各叶间夹角、叶宽及叶厚不尽相同）；2）桨叶空泡剥蚀。
力学特征：桨整体质心不在回转轴线上，当桨转动时，就有垂直于桨轴的离心惯性力产生，该周期性激励其频率等于桨轴转速。
船用柴油机轴系扭转振动测量方法
中华人民共和国国家标准UDC 621.431．713．6船用柴油机轴系扭转振动测量方法GB 6299-86The measuring method for torsional vibrationin shaft system of marine diesel engine标准适用于船用柴油机轴系的扭振测量。
其他动力的船舶轴系的扭振测量亦可参照使用。
注：轴系包括与扭振计算有关的动力机、传动元件和受功构件。
1 量标以柴油机曲轴回转中心线为参考，第一曲拐（从自由端数起）上死点为基准，取被测点在定转速各谐次的角位移振幅为量标，以（°）或rad为计量单位。
2 测量仪器2.1 总的要求2.1.1 测量仪器系统必须经过校验，能够获得被测轴系扭振响应正确信息的记录，同时还要获取测点的转速信息。
2.1.2 测量频率范围一般为1～600Hz。
如所选测量仪器的频率范围不足,则必须满足测量信号中主谐次(即柴油机各单位曲柄相对振幅矢量同向时的谐次）或副谐次的频率要求,其频率响应平直部分的允许误差为上10％。
如果测量仪器低频响应不足，其特性确定，则可以使用，但必须对扭振测量值进行修正。
2.1.3 测量仪器应按规定在国家主管机关认可的单位进行校验，并具有校验证书。
2.2 机械式扭振仪2.2.1 正确选择仪器的安装位置，并保批安装精度。
2.2.2 合理选择或调整有关的仪器工作参数如：传动比、弹簧常数、皮带长度和松紧（如用皮带传动时）、划笔放大比和阻尼等。
2.3 电测扭振仪2.3.1 仪器组成测量仪器系统一般由传感器、放大器、记录器及监测指示装置等组成。
在能满足2.1.1款要求的条件下，允许改变其组成。
2.3.2 传感器传感器与被测点之间的联系装置应尽量减小尺寸，并保证其制造和安装精度，以减少非扭振信号对测量精度的影响。
选用的传感器，在规定的工作环境（如温度、湿度、磁场、油污等）下，应能可靠地工作。
传感器经受非正常状况（如冲击、过热、浸油、浸水等）后，应及时校验。
船舶推进轴系振动与功率测量分析研究
讨论
根据实验结果和分析，本次演示对船舶轴系振动的原因进行了深入探讨。研 究发现，船舶轴系振动主要受到螺旋桨激振力、轴系不平衡等因素的影响。为了 有效控制船舶轴系振动，可以从以下几个方面入手：
1、优化螺旋桨设计，减小螺旋桨的激振力。通过改变螺旋桨的叶片形状、 数目等参数，降低螺旋桨运转过程中产生的激振力，从而降低船舶轴系振动的幅 度。
文献综述
近年来，国内外学者针对船舶推进轴系振动问题进行了广泛的研究。研究内 容主要包括推进轴系的模态分析、振动特性分析、振动故障诊断等方面。
在模态分析方面，研究者通过有限元方法对推进轴系进行模态模拟，得到了 轴系的固有频率和振型。研究表明，推进轴系的模态特性与船舶的动力学特性密 切相关。
在振动特性分析方面，研究者对推进轴系在不同工况下的振动响应进行了测 量和分析。结果表明，推进轴系的振动响应受到船舶运行工况、推进轴系结构及 材料等因素的影响。
在振动故障诊断方面，研究者通过对比正常和故障轴系的振动数据，利用谱 分析、小波变换等信号处理方法，实现了对推进轴系故障的早期发现和诊断。
然而，现有研究大多于推进轴系的振动特性和故障诊断，而对推进轴系振动 的抑制方法研究较少。因此，本研究将针对这一问题展开探讨。
研究方法
本研究采用实验测试与数值模拟相结合的方法，对推进轴系的振动进行抑制 研究。首先，利用振动测试设备对推进轴系的振动响应进行实验测试，获取丰富 的实验数据。然后，通过有限元方法对推进轴系进行建模，并对模型进行动力学 分析，得到轴系的模态频率和振型。
1、在实验测试方面，由于测试设备和条件的限制，未能对不同类型和规模 的船舶推进轴系进行全面的测试和分析。因此，未来的研究可以进一步拓展实验 测试的范围，以验证方法的普适性和有效性。
轮机专业英语词汇
轮机专业英语词汇摘要：本文介绍了一些常用的轮机专业英语词汇，包括船舶推进装置、柴油机、锅炉、泵、制冷空调、液压系统、电气自动化、轮机管理和国际公约等方面的术语。
本文旨在帮助轮机工程技术专业的学生和船员掌握和运用这些专业词汇，提高英语水平和职业能力。
船舶推进装置船舶推进装置是指将燃料或其他能源转化为推进力，使船舶在水中运动的装置。
常见的船舶推进装置有以下几种：螺旋桨推进装置螺旋桨推进装置是指将发动机或其他动力机械的转动力通过轴系传递给螺旋桨，使螺旋桨在水中旋转，产生推力的装置。
螺旋桨推进装置是最常用的一种船舶推进装置，根据螺旋桨的数量、位置和形式，可以分为单桨、双桨、四桨、侧桨、可变螺距桨、可旋转桨等。
中文英文螺旋桨propeller轴系shafting主轴main shaft尾轴tail shaft接头coupling轴承bearing推力轴承thrust bearing推力块thrust pad轴封shaft seal水润滑轴封water lubricated shaft seal油润滑轴封oil lubricated shaft seal喷水推进装置喷水推进装置是指将发动机或其他动力机械的转动力通过泵或叶轮将水吸入并加速喷出，形成反作用力，推动船舶前进的装置。
喷水推进装置适用于高速船舶，具有结构简单、噪音低、振动小、操纵灵活等优点。
中文英文喷水推进装置water jet propulsion system喷水泵water jet pump叶轮impeller吸入口inlet喷嘴nozzle反向器reverser操纵杆control lever气垫推进装置气垫推进装置是指利用发动机或其他动力机械产生的气流，在船体下方形成一个气垫，使船体浮离水面，并通过风扇或螺旋桨产生前进和操纵的推力的装置。
气垫推进装置适用于浅水和河口等地区，具有速度快、阻力小、节能等优点。
气垫推进装置air cushion propulsion system气垫艇air cushion vehicle (ACV)悬浮艇hovercraft气垫室air cushion chamber风扇fan橡胶裙rubber skirt柴油机柴油机是一种内燃机，是指利用柴油作为燃料，在气缸内进行燃烧，产生高温高压气体，推动活塞往复运动，转化为机械能的装置。
船舶推进轴系的一般布置和校中计算
船舶推进轴系的一般布置和校中计算付品森【摘要】Sailing safety of a ship is directly concerned with the quality of the alignment of propulsion shafting, which is inlfuenced by many factors, such as process precision of ship shaft, installation bending of shafting, hull distortion, quality of operation personnel and so on. This paper introduces the principles and methods for the calculation of general arrangement and alignment of propulsion shafting, and especially presents principle, calculation procedure and algorithm of rational load method. Taking an ocean engineering vessel as an example, it describes method, program, procedure and analysis of jack-up test in detail.%船舶推进轴系校中质量的好坏直接关系到船舶的航行安全，而影响轴系校中质量的因素很多，如船轴的加工精度、轴系的安装弯曲、船体变形、操作人员素质等。
文中介绍了船舶推进轴系一般布置和校中计算的一些原理和方法，重点介绍合理负荷法的原理、计算步骤和计算方法等，并以某海洋工程船为例，详述了顶举试验的方法、程序和步骤与分析。
【期刊名称】《船舶》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P66-73)【关键词】推进轴系;平轴法;合理负荷法;顶举试验【作者】付品森【作者单位】博格普迅推进器国际贸易上海有限公司上海200050【正文语种】中文【中图分类】U664.2船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分，轴系把柴油机的曲轴动力矩传给螺旋桨，以克服螺旋桨在水中转动的阻力矩，再将螺旋桨产生的轴向推力传递给推力轴承，克服船舶航行中的阻力，实现推动船舶航行的目的。
船舶轴系的工作原理
船舶轴系的工作原理
船舶轴系是指船舶上的主轴、副轴、传动轴、螺旋桨等部件组成的系统，它们共同协作完成推进船舶的任务。
其工作原理如下：
一、主机输出动力
船舶轴系的工作原理的第一步是主机输出动力。
主机是船舶的动力来源，通常由柴油机、涡轮机等发动机组成。
主机的输出动力经过减速器转换成适合螺旋桨的转速和扭矩，然后通过轴系传递到螺旋桨。
二、传递动力的轴系
船舶轴系的工作原理的第二步是传递动力的轴系。
主轴是船舶轴系的核心部件，它负责将主机输出的动力传递到副轴和传动轴上。
主轴通常由高强度钢材制成，具有足够的刚性和强度来承受巨大的扭矩和载荷。
副轴和传动轴是主轴的延伸，它们将动力传递到螺旋桨上。
副轴和传动轴的长度和直径根据船舶的尺寸和功率来设计，通常由高强度合金钢或碳纤维复合材料制成。
三、螺旋桨的工作原理
船舶轴系的工作原理的第三步是螺旋桨的工作原理。
螺旋桨是船舶推进的关键部件，它将主机输出的动力转化为推进力。
螺旋桨的叶片通过旋转产生推进力，推动船舶前进。
螺旋桨的叶片数量、形状和角度根据船舶的尺寸、速度和功率来设计。
四、舵的调节
船舶轴系的工作原理的第四步是舵的调节。
舵是船舶的控制装置，通过调节舵的角度来改变船舶的方向。
舵的角度由舵机控制，舵机接收舵手的指令，将指令转化为舵的角度。
舵的角度影响船舶的转向和稳定性。
总之，船舶轴系是船舶推进的重要组成部分，其工作原理涉及主机、轴系、螺旋桨和舵等多个部件的协作。
只有这些部件协同工作，才能保证船舶安全、高效地前进。
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