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國家標準/設(shè)備技術(shù)規(guī)范
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扭轉(zhuǎn)振動(行業(yè)標準GB/T 6072.5-2003)
發(fā)布時間:2020-05-19 17:37:45  ▏閱讀:

1  范圍

GB/T 6072的本部分規(guī)定了往復(fù)式柴油發(fā)電機驅(qū)動的機組軸系扭轉(zhuǎn)振動的一般要求和定義。

必要時,可以對特定用途的發(fā)動機提出單獨要求。

GB/T 6072的本部分適用于陸用、鐵路牽引和船用往復(fù)式內(nèi)燃機驅(qū)動的機組,但不包括驅(qū)動筑路機械、土方機械、農(nóng)用拖拉機、工業(yè)拖拉機、汽車和載重卡車及飛機用機組 

2  規(guī)范性引用文件

下列文件中的條款通過GB/T 6072的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本部分,然而,鼓勵根據(jù)本部分達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本部分。

ISO 20411990  振動和沖擊  詞匯

ISO 2710-1  往復(fù)式內(nèi)燃機  詞匯  1部分:發(fā)動機設(shè)計和運行術(shù)語

ISO 2710-2  往復(fù)式內(nèi)燃機  詞匯  2部分:發(fā)動機維修術(shù)語

3  術(shù)語和定義

GB/T 6072的本部分采用ISO 2710-1ISO 2710-2及下列條目的術(shù)語和定義

3.1

機組  set

包含一臺或數(shù)臺往復(fù)式內(nèi)燃機與從動機的機械裝置的總成。

3.2

軸系  shaft system

與一臺機組相連的所有可旋轉(zhuǎn)零部件的總成(見圖1)。

注:在計算扭轉(zhuǎn)振動時,所考慮的是整個軸系

3.3

扭轉(zhuǎn)振動  torsional vibrations

旋轉(zhuǎn)軸系的振蕩角變形(扭轉(zhuǎn)角)。

3.4

扭振振幅  torsional vibration amplitude

欲考慮的角位置與任意給定基準位置間、在垂直于軸系軸線剖面內(nèi)所測得的最大角位移。

3.5

固有頻率  natural frequency

可以由各個無阻尼系統(tǒng)運動方程式求得的參數(shù)。

ISO 204119902.80。

通常不必計算阻尼系統(tǒng)的固有頻率

3.6

固有矢量  natural vector

系統(tǒng)在按相應(yīng)固有率振動時,其所有剖而對任意選作系統(tǒng)基準剖面(此處振幅定為1)的相對振幅

3.7

彈性曲線  elastic line

各剖而內(nèi)固有矢量振幅的包絡(luò)線(見圖2)。

3.8

振動節(jié)點  vibratory node

性曲線在相對固有矢量振幅等于零時的位置點

3.9

扭轉(zhuǎn)振動固有模態(tài)  natural mode of torsional vibration

用固有率及其彈性曲線來表示,以表征各個扭轉(zhuǎn)振動的模態(tài)。

注:例如第1振動模態(tài)或一節(jié)點振動模態(tài),或第2振動模態(tài)或兩節(jié)點振動模態(tài)。

3.10

激勵力矩  excitation torque

由往復(fù)式內(nèi)燃機或從動機件所產(chǎn)生的、激勵軸系扭轉(zhuǎn)振動的周期性扭轉(zhuǎn)力矩。

3.11

諧波  harmonic

激勵力解成一系列正弦項(富里葉級數(shù))中的每一項。

ISO 2041:19902.26

注:理論這些諧波中的每一項均能在軸系的相應(yīng)轉(zhuǎn)速時產(chǎn)生共振。富里葉級數(shù)項按遞增次序表達。第1次諧波相應(yīng)于該級數(shù)的第1項(即使該項振幅為零)等等(見圖3),常數(shù)項為平均力矩。

3.12

振動諧次  vibration

與各諧波相對應(yīng)的每轉(zhuǎn)振蕩的次數(shù)。

注:對于二沖程往復(fù)式內(nèi)燃機,振動諧次相當于諧波的序列,對于四沖程發(fā)動機,可將諧波的序列除以2得到相應(yīng)的振動諧次,如Ⅱ/4表示第Ⅱ振動模態(tài)受第4次諧波激勵時的共振轉(zhuǎn)速。

3.13

共振轉(zhuǎn)速  resonance speed

整個軸系產(chǎn)生共振時的轉(zhuǎn)速(此時一個振動模態(tài)的固有頻率等于激勵力矩的一個諧波頻率)。

ISO 204119902.73。

3.14

綜合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力  synthesized torsional stress

在軸系給定剖面上由各激勵力矩的諧波所產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的總和,其中計及各諧波所生應(yīng)力的幅值和相位。

注:在表達綜合扭轉(zhuǎn)應(yīng)力時,不使用平均力矩。

3.15

附加附加扭轉(zhuǎn)應(yīng)力  additional torsional stress

在所考慮的軸系給定剖面處,由給定讠皆波扭轉(zhuǎn)振動所產(chǎn)生的、疊加在平均傳遞扭矩扭轉(zhuǎn)應(yīng)力上的應(yīng)力。

3.16

轉(zhuǎn)速禁區(qū)  barred speed range

扭轉(zhuǎn)振動應(yīng)力超過持續(xù)運轉(zhuǎn)許用應(yīng)力值時的轉(zhuǎn)速范圍。

注:在此轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)禁止持續(xù)運轉(zhuǎn),但允許瞬時通過,只要不使軸系產(chǎn)生危險或招致?lián)p壞。

 

往復(fù)式內(nèi)燃機 性能 第5部分:扭轉(zhuǎn)振動-01.jpg

1─減振器;

2─發(fā)動機;

3─飛輪;

4─交流發(fā)電機;

5─減振器殼體;

6─風(fēng)扇;

7─發(fā)電機轉(zhuǎn)子;

8─勵磁機;

9─第6缸;

10─第5缸;

11─第4缸;

12─第3缸;

13─第2缸;

14─第1缸。

 

1  六缸柴油機和交流發(fā)電機及理想當量系統(tǒng)

 

往復(fù)式內(nèi)燃機 性能 第5部分:扭轉(zhuǎn)振動-02.jpg

1─減振器;

2─減振器殼體;

3─第6缸;

4─第5缸;

5─第4缸;

6─第3缸;

7─第2缸;

8─第1缸;

9─飛輪;

10─風(fēng)扇

11─發(fā)電機轉(zhuǎn)子;

12─勵磁機;

a─節(jié)點;

b─彈性曲線。

 

 

2  典型矢量圖

 

往復(fù)式內(nèi)燃機 性能 第5部分:扭轉(zhuǎn)振動-03.jpg

 

往復(fù)式內(nèi)燃機 性能 第5部分:扭轉(zhuǎn)振動-04.jpg

a綜合;

b─3.5次;

c─6次;

d─5.5次。

 

4典型扭轉(zhuǎn)振動應(yīng)力

 

4  扭轉(zhuǎn)振動計算

 

4.1  概述

已知軸系的動態(tài)特征,可以計算:

a)  固有頻率和振型;

b)  軸系的激勵響應(yīng)。

經(jīng)協(xié)議預(yù)先同意,機組供應(yīng)商應(yīng)負責(zé)使用經(jīng)有關(guān)各方同意的常規(guī)方法進行扭轉(zhuǎn)振動計算,必要時也可簡化計算。

4.2  計算方法

4.2.1  自由振動

計算無阻尼軸系線性方程組的特征值(固有頻率)和特征矢量(固有矢量)。

4.2.2  強制振動

求軸系一側(cè)為發(fā)動機激勵力矩,和必要時還有其他零部件不可忽略的激勵力矩時的微分方程解。

4.3  計算資料

軸系扭轉(zhuǎn)振動計算所需計及的資料有;每一零部件的極慣性矩、扭轉(zhuǎn)剛度、零部件的激勵力矩、運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍、具體運行參數(shù)以及必要時還有扭轉(zhuǎn)振動阻尼等(見5.4)。

發(fā)動機和從動機的制造廠應(yīng)提供所交設(shè)備(如螺旋槳)的一切有關(guān)資料,以便機組供應(yīng)商能進行扭轉(zhuǎn)振動計算。

4.4  計算結(jié)果

利用4.2.14.2.2所述方法求得的結(jié)果,連同其他資料可以得到下列數(shù)據(jù):

a固有頻率,固有矢量和共振轉(zhuǎn)速;

b軸系扭轉(zhuǎn)應(yīng)力;

c彈性聯(lián)軸節(jié)的振動力矩和這些力矩對其他機件的影響;

d軸線給定點的振幅;

e聯(lián)軸節(jié)和其他阻尼源產(chǎn)生的熱能。

如有必要還可利用該結(jié)果,求得齒輪的振動加速度。

4.5  計算報告

如果協(xié)議要求有扭轉(zhuǎn)振動計算報告,則該報告應(yīng)由機組供應(yīng)商提供,其內(nèi)容應(yīng)包括往復(fù)式內(nèi)燃機的主要數(shù)據(jù)、軸系布置和按4.4規(guī)定的必要計算結(jié)果,如果機組供應(yīng)商已將計算轉(zhuǎn)包,亦應(yīng)在報告中闡明。

5  扭轉(zhuǎn)振動的測量

5.1  概述

如協(xié)議規(guī)定,為驗證計算,機組供應(yīng)商應(yīng)進行軸系扭轉(zhuǎn)振動測量,則協(xié)議中應(yīng)規(guī)定測量方法和測量位置的選擇,以評價該位置的振幅。

5.2  測量方法

可使用以下設(shè)備作為扭振拾振器:

a電渦流探頭(非接觸式);

b應(yīng)變式傳感器;

c光學(xué)傳感器。

如經(jīng)客戶和機組供應(yīng)商同意,亦可采用其他方法測量。

5.3  測量參數(shù)

根據(jù)測量方法,應(yīng)測取下列參數(shù),并將其記錄在測試報告中:

a軸系轉(zhuǎn)速;

b發(fā)動機功率;

c扭轉(zhuǎn)振動振幅;

d應(yīng)變;

e測試現(xiàn)場的環(huán)境溫度;

f固有頻率和臨界轉(zhuǎn)速范圍。

可能影響扭轉(zhuǎn)振動的附加參數(shù):

g往復(fù)式內(nèi)燃機氣缸的發(fā)火次序。

經(jīng)客戶和機組供應(yīng)商商定,還可測量其他參數(shù)。

5.4  測試報告

如協(xié)議要求,機組供應(yīng)商應(yīng)提供扭轉(zhuǎn)振動測試報告,其內(nèi)容應(yīng)包括往復(fù)式內(nèi)燃機的主要數(shù)據(jù)、軸系布置、按5.3規(guī)定(根據(jù)需要)的測量參數(shù)和測試現(xiàn)場。此外還應(yīng)記錄測量設(shè)備的型式、準確度和校驗方法,以及位移傳感器的位置等,如果機組供應(yīng)商已將扭轉(zhuǎn)振動測量轉(zhuǎn)包,亦應(yīng)在測試報告中闡明。

當測量條件與協(xié)議規(guī)定的條件不符時,應(yīng)對不同條件所產(chǎn)生的影響和對結(jié)果的修正達成一致意見后方可開始測量。

如果實測振幅與計算振幅差異較大,應(yīng)根據(jù)測量值重新評定計算結(jié)果(見4.3)。

6  要求

6.1  機組供應(yīng)商

機組供應(yīng)商可以是發(fā)動機制造廠或從動機制造廠或協(xié)議第三方,如果買方從一家制造廠購買了一臺發(fā)動機,從另一家制造廠購買了從動機,則該買方就被認為是機組的供應(yīng)商。

6.2  質(zhì)量保證

機組供應(yīng)商可根據(jù)需要向客戶承諾,只要嚴格遵循機組安裝和維修說明書的指示,就能從扭轉(zhuǎn)振動的觀點確保機組安全運行。

6.3  責(zé)范圍

6.3.1  如需計算整個軸系的扭轉(zhuǎn)振動,機組供應(yīng)商應(yīng)對計算負責(zé),即使已將其轉(zhuǎn)包。

6.3.2  如需對整個軸系的扭轉(zhuǎn)振動進行補充驗證,應(yīng)由機組供應(yīng)商負責(zé)進行測量,即使已將其轉(zhuǎn)包。特別是,機組供應(yīng)商須與客戶或代表他們的檢測機構(gòu)商定后方可選擇所用的測量方法

6.3.3  如果機組存在可能引起振動損壞的轉(zhuǎn)速區(qū),機組供應(yīng)商應(yīng)與其他各方商定后,采取必要步驟消除臨界振動或避開這些轉(zhuǎn)速區(qū)。

6.3.4  任何為修改軸系而采取的必要糾正措施均應(yīng)由機組供應(yīng)商負責(zé)進行,并應(yīng)經(jīng)零部件制造廠及其他各方協(xié)商同意。

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