船用柴油机主轴承振动分析及优化开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

柴油机由于热效率高、功率范围广、启动迅速、维修方便、运行安全、使用寿命长等优点,因而在工业及现代化建设中得到了极其广泛的应用,特别是在船舶上,柴油机作为主机和辅机更是占了绝对的统治地位[1][2]。但是随着柴油机向高速、轻型及大功率化方向发展,对柴油机的工作条件及使用寿命的要求与日俱增,大功率工况条件下主机及主要部件的振动噪声问题也随之越来越严重,当振动频率和振动噪声增大到一定程度时,不仅有损设备的使用寿命和运转精度,而且还对操作人员身心健康带来危害,特别是频率等于或接近于人体器官固有频率时,对人员危害极大。因此,如何合理的减振降噪以便实现柴油机功率的稳定输出,就成了各国专家学者研究的重点。在整个柴油机零部件构造中,主轴承是曲轴轴系的重要组成部分,它承担着曲轴的平稳运转和功率的稳定输出,其振动特性的好坏不仅影响曲轴的振动,还直接影响内燃机整个机身的工作性能[3-5]。迄今为止,国内外对机身振动问题和主轴承振动特性的研究都是在两个完全不同的领域里分别进行的,目前尚未见到两个问题联系起来综合研究的报道。事实上,当曲轴在高温高压条件下连续运转时,其轴心位置会随着曲轴轴承的径向窜动而持续变化,当变化程度过大时就会严重影响轴承的安装精度和使用条件[6]。为了更准确更有效的模拟柴油机的实际工况,同时为了真实的分析研究柴油机在加载情况下的轴承的振动信号规律,必须对曲轴-主轴承之间的载荷振动状况进行研究[7]

曲轴主轴承是柴油机的重要组成部分[8],它主要有轴承座、整体轴套,油孔、螺纹孔组成,由于其工作可靠性在柴油机运转过程中占有很重要的作用,特别是对柴油机功率的稳定输出[9]。因此,为了能在整机测试前发现并排除故障,更好的对机身振动进行在线监测,国内好多厂家都选用在空载试验台上对其进行跑合实验,但是这样的空载跑合与柴油机在运转过程中的实际工况相差甚远,并不能完整而准确的反应柴油机的设计精度和工艺质量,这就为柴油机以后运行过程中的安全性埋下了隐患。

1.1国内研究现状
蒙留纪[10]人研究发现柴油机曲轴轴承受到高温、高压、活塞连杆组往复惯性力的交互作用情况下,极易发生诸如疲劳磨损、胶合、腐蚀等现象。从而引起轴承振动特性发生剧烈变化,进而造成轴承负荷分配不均匀。当以上异常现象超过轴承疲劳极限时,若不采取有效的预防措施,极易演变成恶性事故。针对轴承与轴径磨损后的振动特征,利用试验装置进行测试、数据采集、分析与比较,测量柴油机滑动轴承在异常间隙下的稳态与非稳态的振动信号,对测试结果的频率特征、峰值及转速等进行了深入的研究与分析,从而实现了轴承磨损后间隙增大与振动的准确诊断。

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2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

主要完成船用柴油机的发展状况及工作特性、船用柴油机主轴承工作原理及振动机理分析、建立船用柴油机主轴承几何模型、利用ansys软件进行建模及分析、主轴承所加载荷不同时对振动的影响、根据仿真结果分析船用柴油机主轴承的振动分析并找出优化解决方案。

2.2研究目标

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3. 研究计划与安排

(1)英文翻译、文献阅读报告及开题报告; (第1周—第3周)

(2)查找并阅读文献,总结归纳国内外柴油机的发展状况及工作特性,船用柴油机主轴承工作原理及振动机理; (第4周—第5周)

(3)学习建模软件和分析软件; (第6周—第8周)

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4. 参考文献(12篇以上)

4、参考文献

[1]李斌 船舶柴油机 大连海事出版社,2008;

[2]冯明志 舰船大功率柴油机的发展与技术创新[刊],2007;

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