《柴油机硅油减振器检验指南设计》2008.doc

word1 适用X围本指南适用于船用柴油机硅油减振器(以下简称减振器)的型式〔设计〕认可和产品检验，也可供柴油机和减振器制造厂参考使用2 认可和检验的依据本社《钢质海船入级规X》本社《钢质内河船舶建造规X》本社《材料与焊接规X》3 术语和定义本指南所涉与产品检验的术语和定义见本社《钢质海船入级规X》本指南所涉与扭转振动的术语和定义参见本社《船上振动控制指南》和本社有关规X相关内容4 图纸和技术文件应将减振器的如下图纸资料提交本社 (1) 减振器的纵中剖面图〔包括结构尺寸、材质等〕；(2) 减振器设计计算书，计算书应包括如下内容：① 减振器与所配机型柴油机轴系的自由振动和强迫振动的扭振计算；② 减振器惯性环和壳体转动惯量的计算；③ 减振器阻尼系数的计算；④ 减振器的硅油名义粘度的计算；⑤ 减振器的散热面积计算；⑥ 减振器的功率损失计算；〔3〕减振器型式试验大纲应将如下文件和资料提交本社备查：〔1〕有关工厂概况〔包括工厂历史与现状〕、产品生产历史的说明，如产品经过专门的验证或鉴定，可附上有关报告与证书〔2〕质量控制计划——制造者应建立认可X围产品的质量控制计划并提交本社审批质量控制计划应按产品技术要求或标准，描述产品制造过程中的质量保证和控制的方法，应反映本社规X要求的检验和试验要求。

5 产品的设计和技术要求一般要求减振器的设计通常只考虑所配柴油机曲轴轴系的性能和扭振参数减振器的设计可采用双质量系统法或多质量系统法5.1.3 应通过扭振计算确定图中的结构尺寸图5.1.3 硅油减振器结构图1 环形壳体 2 摩擦环 3 惯性环 4 密封垫圈 5 储油槽Ro—减振器惯性环外径，mm； Ri—减振器惯性环内径，mm；δ—减振器惯性环与壳体之间的间隙，mm；L—减振器惯性环厚度，mm；h—壳体厚度，mm5.1.4 减振器的壳体、惯性环可用铸铁、铸钢或锻钢制造,壳体亦可以用钢板制造所用材料的理化性能应符合本社《材料与焊接规X》的有关规定，且其抗拉强度Rm应符合表5.1.4的规定钢种抗拉强度Rm〔N/mm2〕铸铁＞200铸钢＞400锻钢、钢板400～6005.1.5 焊接的壳体应进展消除内应力的热处理5.1.6 铸造的减振器壳体和惯性环加工前一般应进展磁粉或渗透检测5.1.7 一般壳体壁厚h为惯性环外径Ro的1/25～1/305.1.8 减振器壳体上除进油孔外，一般还应开有排气孔5.1.9 减振器的惯性环上一般应开有2～4个平衡孔减振器壳体内外表和惯性环外外表的加工精度应不低于。

铸造壳体内外表与惯性环外外表一般应镀铬或锌，或采取其他外表处理措施5.1.12 减振器的摩擦环一般可用磷青铜制造，亦可采用聚四氟乙烯制造5.1.13 减振器工作时，壳体温度应不超过115℃5.2 双质量系统法将柴油机曲轴轴系简化为单质量当量系统，并加装有硅油减振器后为双质量当量系统，见图5.2.1图5.2.1 双质量当量系统系统的运动方程为：式中：——减振器惯性环的转动惯量，kg·m2；——柴油机轴系当量转化的转动惯量〔 取自柴油机曲轴系统自由振动计算的结果，z——气缸数，Ik——第k质量的惯量，αk ——第k质量的相对振幅〕kg·m2；——减振器的阻尼系数，N·m·s/rad；——柴油机轴系当量转化的扭转刚度〔，——柴油机原系统的自振圆频率，rad/s〕，N·m/rad；——作用在系统上的当量激励力矩幅值〔 　 ，——干扰力矩，N·m；——相对振幅矢量和〕，N·m；——激励力矩的圆频率，rad /s；——时间，s；，——减振器惯性环的角速度和角加速度，rad /s，rad /s2；，，——轴系当量集中质量的角位移、角速度和角加速度，rad，rad /s，rad /s2。

5.2.2 配有减振器的柴油机轴系双质量系统的自由振动和强迫振动计算p与的数值；〔2〕审查强迫振动计算的柴油机曲轴自由端共振振幅A：A为曲轴各轴段的应力不超过规X持续许用扭振应力的第一质量点的振幅或最小振幅，rad〔3〕审查振幅放大系数减振器振幅放大系数为：式中：A——与5.2.2〔2〕中一样；、——与5.2.1中一样5.2.3 减振器惯性环转动惯量的计算〔1〕惯量比减振器的惯量比与振幅放大系数的关系为：式中：m——与5.2.2〔3〕中一样；——惯量比，，其中，与5.2.1中一样在强迫振动计算中，根据A而确定，并根据而确定〔2〕惯性环的转动惯量为： kg·m2式中：、——与5.2.3〔1〕中一样① 一般，为1~2倍单位气缸转动惯量；② 惯性环惯量与壳体惯量之比一般取1.25～2.86；③ 考虑柴油机结构布置许可条件，按的数值来确定惯性环的结构尺寸在图5.1.3中，一般；5.2.4 共振点的频率比为：式中：——双质量系统的共振频率，rad /s；p ——与5.2.1中一样；——与5.2.3〔1〕中一样设计时应，减振器主要减振的谐次〔一般为主谐次〕的临界转速一般应低于0.9倍的主机额定转速。

5.2.5 减振器阻尼系数的计算减振器的阻尼系数为： Cd=2Idpr N·m·s/rad式中：、——与5.2.1中一样 ；r——阻尼比，，其中：与5.2.3〔1〕中一样采用Cd进展双质量强迫振动计算的结果应满足5.2.2〔2〕的要求，否如此应调整Id的数值并重新确定Cd的数值5.2.6 减振器的硅油粘度的计算〔1〕硅油的有效粘度〔温度为60℃〕；减振器的硅油通常称二甲基硅油，其粘度以“厘斯〞为单位，用符号“cs〞表示减振器运转中的硅油有效粘度按下式确定： cs式中：、、——见图5.1.3；——修正系数，其值按表5.2.6〔1〕选取表 5.2.6〔1〕表中为平均剪切率，其值按下式确定： 〔rad2/s或1/s〕① 值不宜过大，一般取，mm；② A——与5.2.2〔2〕中一样；③ 1/s〔2〕硅油的名义粘度〔温度为25℃〕当按5.2.6中公式求得工作状态下的硅油有效粘度后，名义粘度可按下式计算： cs式中：——剪切率修正系数〔图5.2.6〔2〕a〕； ——温度修正系数〔图5.2.6〔2〕b〕，硅油减振器装在柴油机内时，硅油温度可取为75℃；装在机外时，可取为45℃。

图5.2.6〔2〕a剪切率修正曲线 图5.2.6〔2〕b 温度修正曲线① 核查所灌装硅油的型号；② 一般为1.25×104～2×105 cs；③ <5.2.7 功率损失为： kW式中：——与5.2.4中一样；——与5.2.1中一样；A——与5.2.2〔2〕中一样5.2.8 减振器散热面积为：S =2π〔R02－Ri2＋LR0＋LRi〕×10-6 m2式中： 、、L——见图5.1.35.2.9 功率损失与散热面积S之比值应满足下式要求：≤6.39 kW/m25.3 多质量系统法将硅油减振器和柴油机曲轴轴系各质量点组成多质量系统，见图5.3Ix I1 I2 Iz I飞轮Ix ——减振器等效惯量，kg·m2；I1、I2、…Iz ——各缸转动惯量，kg·m2；I飞轮 ——飞轮转动惯量，kg·m2图 5.3 多质量当量系统配有减振器的柴油机轴系的多质量系统的自由振动和强迫振动计算〔1〕减振器计算时的当量转动惯量为： kg·m2式中：Ih ——减振器壳体惯量，kg·m2；Id ——减振器惯性环惯量，kg·m2。

〔2〕审查计算的柴油机曲轴自由端共振振幅A；A与5.2.2〔2〕中一样〔3〕审查带减振器的多质量系统的共振频率与5.2.4中一样5.3.2 减振器阻尼系数计算最优阻尼系数为： N·m·s/rad式中：——与5.2.1中一样；——与5.3.1〔3〕中一样〔1〕采用Cd进展多质量系统强迫振动计算的结果应满足5.2.2〔2〕的要求，否如此应调整Id的数值，并重新确定Cd的数值；〔2〕Id的数值确定后，审查内容同5.2.3〔1〕、5.2.3〔2〕5.3.3 Cd的数值确定后，审查内容同5.2.6～5.2.95.4 产品设计的参数修正减振器理论计算的阻尼系数Cd〔N·m·s /rad〕应在型式试验6.3.6中所得出数值的±20%X围内，否如此应修改5.2.5或5.3.2中相应的计算参数6 型式试验6.1 典型样品的选择原如此型式认可试验用的减振器的特性、特征与制造质量应能代表或覆盖申请认可的产品每一型号的减振器均应选取一台进展型式试验6.2 型式试验项目原材料检验；减振器壳体检验；惯性环检验；惯性环平衡检验；密封性能试验；确定减振器当量转动惯量Ix〔kg·m2〕和阻尼系数Cd〔N·m·s /rad〕的台架试验。

6.3 型式试验方法与相应的技术指标6.3.1 原材料检验减振器壳体和惯性环等的原材料的理化性能应符合批准图纸的要求，减振器采用甲基〔或乙基〕硅油的名义粘度应与4.1④中一样6.3.2 减振器壳体检验减振器壳体外形尺寸应符合批准图纸的规定 不应有严重的碰伤、锈蚀等缺陷6.3.3 减振器惯性环检验 减振器惯性环外形尺寸应符合批准图纸的规定不应有裂纹、气孔、疏松和缩孔等缺陷6.3.4 减振器惯性环平衡检验惯性环的厚度L与外径之比小于0.2时一般只做静平衡试验；当减振器惯性环外缘的线速度超过25m/s时，还应做动平衡试验每平衡平面上的剩余动不平衡量应不大于按下式计算所得之值： N·mm式中：——惯性环质量，kg；——惯性环的最大工作转速，r/min6.3.5 密封性能试验在环境温度不低于+10℃时，将减振器固定在旋转机械〔如车床、电动机等〕上，以柴油机1.05倍额定转速连续运转10min，各密封面、螺钉孔口与注油孔等处应无渗漏现象；密封性能试验亦可在6.3.6中台架试验中进展6.3.6 确定减振器当量转动惯量Ix〔kg·m2〕和阻尼系数Cd〔N·m·s /rad〕的台架试验〔1〕台架试验可采用下述2种试验之一进展：① 减振器试验台测试；将减振器固定在试验台上，试验台应能在10～100HZX围内输出确定的标准动态扭矩信号，通过监测系统的共振频率和振幅，确定减振器的当量转动惯量Ix〔kg·m2〕和阻尼系数Cd〔N·m·s /rad〕。

② 减振器柴油机台架测试减振器的阻尼系数的设计计算为近似计算，实际上通过近似的理论计算后，应再经实测修正确定测试分别按柴油机自由端不安装减振器〔或安装试验用的惯性盘，其转动惯量应等于5.3.1〔1〕中的Ix〕和安装减振器进展；在柴油机整个工作转速X围内测试，测得共振条件下的单机〔到飞轮为止〕或柴油机台架〔包括水力测功器〕的固有频率和柴油机自由端安装减振器壳体部位〔连接法兰处。