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210 船舶柴油机
式中:[Aa1]——曲轴自由端持续运转许用纵振振幅，mm;
(Δa0)——允许的曲轴臂距差的最大值;
(Δak)max——所计算纵振振型曲轴中相对振幅差的最大值，mm; R——曲柄半径; dj——主轴颈直径。
对于瞬时通过的允许纵振幅值,一般不超过式(6-36 )计算值的1.5倍。如果超过持续运转的许用值， 则应设转速禁区。一般在r=0.85时由共振或上坡波产生的纵振振幅应不超过持续运转许用值，在r=1.0时由共振或下坡波产生的纵振振幅也应不超过持续运转许用值
2.纵向振动的消减和回避
为了避免轴系纵振产生的轴系故障以及船舶尾部和上层建筑的振动,如果主机在常用转速范围内或特殊使用转速范围内轴系纵振振幅超过允许值,则应进行消减和回避。一般来说,可以从调频、配置减振器、减少输入系统的振动能量几方面进行。
1)调频
调整系统纵振固有频率的基本方法是改变轴段的纵向刚度、集中质量及分布。改变轴系的长度或直径,可以提高或降低轴系的纵振固有频率,从而把有害纵振共振移开;在轴系纵振相对振幅较大处安装附加质量,或调整主机飞轮质量,不仅可以降低轴系纵振固有频率而且可以改变振型,从而达到避开有害纵振共振转速或减小振幅的作用。
图6-27 纵振减振器
第六章 柴油机及推进轴系的振动 211
2)减小输入系统的激振能量
副简谐引起的有害纵振和柴油机的发火顺序有关。改变发火顺序,可以减小输入系统的振动能量。但这一方法对主简谐引起的纵振无效。船尾不均匀伴流场是诱导螺旋桨激振力的直接原因,改善伴流提高螺旋桨的设计水平和加工精度,对改善轴系的振动有着积极作用。此外,调整螺旋桨和柴油机曲轴间的夹角,也可以使柴油机和螺旋桨激振力产生的纵振响应相互抵消一些。
3)避免扭转—纵向耦合振动
轴系的纵向振动也可能由轴系强烈的扭转振动耦合激发产生,特别是两者临界转速相同或相近时更易产生。这时,所有减小扭振的措施对降低纵振耦合响应都是有效的。而纵振的消减与回避措施中,除调频外的其他方法都不会有大的效果。改变纵振固有频率,拉开扭振与纵振临界转速的距离,能有效地降低扭振—纵振耦合响应。
4)配置减振器
安装纵向振动减振器是降低纵向振动响应的最有效方法。目前，几乎所有新型低速二冲程柴油机都配有纵振减振器。纵振减振器安装在柴油机曲轴自由端上,其结构如图6-27所示。减振器活塞与曲轴自由端直接连接,油压缸体固定在柴油机机架上,缸体内活塞的左右端充满压力润滑油,活塞可以在压力油缸内旋转和作纵向振动。当曲轴振动时,滑油通过节流阀从活塞一侧泵向另一侧,间隙的大小根据所需阻尼力由计算和试验确定。由于其液压缸体固定在柴油机的机架上,这样使曲轴自由端受到一定的纵向约束作用,从而提高了轴系的纵振固有频率。同时,由于液压油的阻尼作用,使纵振振幅减小,达到减振的目的。图6-28为5RTA62U柴油机安装纵振减振器的减振效果。对于某些柴油机，如果机体振动过大，则需在机器上部安装纵向支撑。
图6-28 纵振减振器的减振效果