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文檔簡介
1、1 適用范圍1.1 本指南適用于船用柴油機硅油減振器(以下簡稱減振器)的型式(設計)認可和產品檢驗,也可供柴油機和減振器制造廠參考使用。2 認可和檢驗的依據2.1 本社鋼質海船入級規范。2.2 本社鋼質內河船舶建造規范。2.3 本社材料與焊接規范。3 術語和定義3.1 本指南所涉及產品檢驗的術語和定義見本社鋼質海船入級規范。3.2 本指南所涉及扭轉振動的術語和定義參見本社船上振動控制指南和本社有關規范相關內容。4 圖紙和技術文件4.1 應將減振器的下列圖紙資料提交本社批準:(1) 減振器的縱中剖面圖(包括結構尺寸、材質等);(2) 減振器設計計算書,計算書應包括如下內容: 減振器與所配機型柴油
2、機軸系的自由振動和強迫振動的扭振計算; 減振器慣性環和殼體轉動慣量的計算; 減振器阻尼系數的計算; 減振器的硅油名義粘度的計算; 減振器的散熱面積計算; 減振器的功率損失計算;(3)減振器型式試驗大綱。4.2 應將下列文件和資料提交本社備查:(1)有關工廠概況(包括工廠歷史及現狀)、產品生產歷史的說明,如產品經過專門的驗證或鑒定,可附上有關報告及證書。 (2)質量控制計劃制造者應建立認可范圍產品的質量控制計劃并提交本社審批。質量控制計劃應按產品技術要求或標準,描述產品制造過程中的質量保證和控制的方法,應反映本社規范要求的檢驗和試驗要求。5 產品的設計和技術要求5.1 一般要求5.1.1減振器的
3、設計通常只考慮所配柴油機曲軸軸系的性能和扭振參數。5.1.2減振器的設計可采用雙質量系統法或多質量系統法。5.1.3 應通過扭振計算確定圖5.1.3中的結構尺寸。圖5.1.3 硅油減振器結構圖1 環形殼體 2 摩擦環 3 慣性環 4 密封墊圈 5 儲油槽Ro減振器慣性環外徑,mm; Ri減振器慣性環內徑,mm;減振器慣性環與殼體之間的間隙,mm; L減振器慣性環厚度,mm; h殼體厚度,mm。5.1.4 減振器的殼體、慣性環可用鑄鐵、鑄鋼或鍛鋼制造,殼體亦可以用鋼板制造。所用材料的理化性能應符合本社材料與焊接規范的有關規定,且其抗拉強度Rm應符合表5.1.4的規定。表5.1.4 鋼 種抗拉強度
4、Rm(N/mm2)鑄 鐵200鑄 鋼400鍛鋼、鋼板4006005.1.5 焊接的殼體應進行消除內應力的熱處理。5.1.6 鑄造的減振器殼體和慣性環加工前一般應進行磁粉或滲透檢測。5.1.7 一般殼體壁厚h為慣性環外徑Ro的1/251/30。5.1.8 減振器殼體上除進油孔外,一般還應開有排氣孔。5.1.9 減振器的慣性環上一般應開有24個平衡孔。5.1.10減振器殼體內表面和慣性環外表面的加工精度應不低于 。5.1.11鑄造殼體內表面及慣性環外表面一般應鍍鉻或鋅,或采取其他表面處理措施。5.1.12 減振器的摩擦環一般可用磷青銅制造,亦可采用聚四氟乙烯制造。5.1.13 減振器工作時,殼體溫
5、度應不超過115。5.2 雙質量系統法 5.2.1將柴油機曲軸軸系簡化為單質量當量系統,并加裝有硅油減振器后為雙質量當量系統,見圖5.2.1。圖5.2.1 雙質量當量系統系統的運動方程為:式中:減振器慣性環的轉動慣量,kg·m2; 柴油機軸系當量轉化的轉動慣量( 取自柴油機曲軸系統自由振動計算的結果,z 氣缸數,Ik 第k質量的慣量,k 第k質量的相對振幅)kg·m2; 減振器的阻尼系數,N·m·s/rad; 柴油機軸系當量轉化的扭轉剛度(,柴油機原系統的自振圓頻率,rad/s),N·m/rad;作用在系統上的當量激勵力矩幅值( ,干擾力矩,N
6、·m;相對振幅矢量和),N·m;激勵力矩的圓頻率,rad /s; 時間,s;,減振器慣性環的角速度和角加速度,rad /s,rad /s2;,軸系當量集中質量的角位移、角速度和角加速度,rad,rad /s,rad /s2。5.2.2 配有減振器的柴油機軸系雙質量系統的自由振動和強迫振動計算。(1)審查5.2.1中的、p及的數值;(2)審查強迫振動計算的柴油機曲軸自由端共振振幅A:A為曲軸各軸段的應力不超過規范持續許用扭振應力的第一質量點的振幅或最小振幅,rad。(3)審查振幅放大系數。減振器振幅放大系數為:式中:A與5.2.2(2)中相同;、與5.2.1中相同。5.2.3
7、 減振器慣性環轉動慣量的計算。(1)慣量比減振器的慣量比與振幅放大系數的關系為:式中:m 與5.2.2(3)中相同;慣量比,其中,與5.2.1中相同。在強迫振動計算中,根據A而確定,并根據而確定。(2)慣性環的轉動慣量為: kg·m2式中:、與5.2.3(1)中相同。 一般,為12倍單位氣缸轉動慣量; 慣性環慣量與殼體慣量之比一般取1.252.86; 考慮柴油機結構布置許可條件,按的數值來確定慣性環的結構尺寸。在圖5.1.3中,一般;。5.2.4 共振點的頻率比為:式中:雙質量系統的共振頻率,rad /s; p 與5.2.1中相同; 與5.2.3(1)中相同。設計時應,減振器主要減振
8、的諧次(一般為主諧次)的臨界轉速一般應低于0.9倍的主機額定轉速。5.2.5 減振器阻尼系數的計算。減振器的阻尼系數為: Cd=2Idpr N·m·s/rad式中:、與5.2.1中相同 ;r阻尼比,其中:與5.2.3(1)中相同。采用Cd進行雙質量強迫振動計算的結果應滿足5.2.2(2)的要求,否則應調整Id的數值并重新確定Cd的數值。5.2.6 減振器的硅油粘度的計算。(1)硅油的有效粘度(溫度為60);減振器的硅油通常稱二甲基硅油,其粘度以“厘斯”為單位,用符號“cs”表示。減振器運轉中的硅油有效粘度按下式確定: cs式中:、見圖5.1.3; 修正系數,其值按表5.2.
9、6(1)選取。表 5.2.6(1)0.250.300.400.500.600.700.801.041.031.010.970.890.770.611.111.101.081.030.940.810.58表中為平均剪切率,其值按下式確定: (rad2/s或1/s) 值不宜過大,一般取,mm; A與5.2.2(2)中相同; 1/s。(2)硅油的名義粘度(溫度為25)。當按5.2.6中公式求得工作狀態下的硅油有效粘度后,名義粘度可按下式計算: cs式中:剪切率修正系數(圖5.2.6(2)a); 溫度修正系數(圖5.2.6(2)b),硅油減振器裝在柴油機內時,硅油溫度可取為75;裝在機外時,可取為45
10、。圖5.2.6(2)a 剪切率修正曲線 圖5.2.6(2)b 溫度修正曲線 核查所灌裝硅油的型號; 一般為1.25×1042×105 cs; <。5.2.7 功率損失為: kW式中:與5.2.4中相同;與5.2.1中相同;A與5.2.2(2)中相同。5.2.8 減振器散熱面積為: S =2(R02Ri2LR0LRi)×10-6 m2式中: 、L見圖5.1.3。5.2.9 功率損失與散熱面積S之比值應滿足下式要求:6.39 kW/m2。5.3 多質量系統法將硅油減振器和柴油機曲軸軸系各質量點組成多質量系統,見圖5.3。Ix I1 I2 Iz I飛輪Ix 減振器
11、等效慣量,kg·m2;I1、I2、Iz 各缸轉動慣量,kg·m2;I飛輪 飛輪轉動慣量,kg·m2。圖 5.3 多質量當量系統5.3.1配有減振器的柴油機軸系的多質量系統的自由振動和強迫振動計算。(1)減振器計算時的當量轉動慣量為: kg·m2式中:Ih 減振器殼體慣量,kg·m2;Id 減振器慣性環慣量,kg·m2。(2)審查計算的柴油機曲軸自由端共振振幅A;A與5.2.2(2)中相同。(3)審查帶減振器的多質量系統的共振頻率。與5.2.4中相同。5.3.2 減振器阻尼系數計算。最佳阻尼系數為: N·m·s/ra
12、d式中:與5.2.1中相同;與5.3.1(3)中相同。(1)采用Cd進行多質量系統強迫振動計算的結果應滿足5.2.2(2)的要求,否則應調整Id的數值,并重新確定Cd的數值;(2)Id的數值確定后,審查內容同5.2.3(1)、5.2.3(2)。5.3.3 Cd的數值確定后,審查內容同5.2.65.2.9。5.4 產品設計的參數修正5.4.1減振器理論計算的阻尼系數Cd(N·m·s /rad)應在型式試驗6.3.6中所得出數值的±20%范圍內,否則應修改5.2.5或5.3.2中相應的計算參數。6 型式試驗6.1 典型樣品的選擇原則型式認可試驗用的減振器的特性、特征及
13、制造質量應能代表或覆蓋申請認可的產品。每一型號的減振器均應選取一臺進行型式試驗。6.2 型式試驗項目原材料檢驗;減振器殼體檢驗;慣性環檢驗;慣性環平衡檢驗;密封性能試驗;確定減振器當量轉動慣量Ix(kg·m2)和阻尼系數Cd(N·m·s /rad)的臺架試驗。6.3 型式試驗方法及相應的技術指標6.3.1 原材料檢驗。減振器殼體和慣性環等的原材料的理化性能應符合批準圖紙的要求,減振器采用甲基(或乙基)硅油的名義粘度應與4.1中相同。6.3.2 減振器殼體檢驗。減振器殼體外形尺寸應符合批準圖紙的規定。 不應有嚴重的碰傷、銹蝕等缺陷。6.3.3 減振器慣性環檢驗。 減
14、振器慣性環外形尺寸應符合批準圖紙的規定。不應有裂紋、氣孔、疏松和縮孔等缺陷。6.3.4 減振器慣性環平衡檢驗。慣性環的厚度L與外徑之比小于0.2時一般只做靜平衡試驗;當減振器慣性環外緣的線速度超過25m/s時,還應做動平衡試驗。每平衡平面上的殘余動不平衡量應不大于按下式計算所得之值: N·mm式中:慣性環質量,kg;慣性環的最大工作轉速,r/min。6.3.5 密封性能試驗。在環境溫度不低于+10時,將減振器固定在旋轉機械(如車床、電動機等)上,以柴油機1.05倍額定轉速連續運轉10min,各密封面、螺釘孔口及注油孔等處應無滲漏現象;密封性能試驗亦可在6.3.6中臺架試驗中進行。6.
15、3.6 確定減振器當量轉動慣量Ix(kg·m2)和阻尼系數Cd(N·m·s /rad)的臺架試驗。(1)臺架試驗可采用下述2種試驗之一進行: 減振器試驗臺測試;將減振器固定在試驗臺上,試驗臺應能在10100HZ范圍內輸出確定的標準動態扭矩信號,通過監測系統的共振頻率和振幅,確定減振器的當量轉動慣量Ix(kg·m2)和阻尼系數Cd(N·m·s /rad)。 減振器柴油機臺架測試。減振器的阻尼系數的設計計算為近似計算,實際上通過近似的理論計算后,應再經實測修正確定。測試分別按柴油機自由端不安裝減振器(或安裝試驗用的慣性盤,其轉動慣量應等于
16、5.3.1(1)中的Ix)和安裝減振器進行;在柴油機整個工作轉速范圍內測試,測得共振條件下的單機(到飛輪為止)或柴油機臺架(包括水力測功器)的固有頻率和柴油機自由端安裝減振器殼體部位(連接法蘭處)的振幅,通過自由振動計算換算出減振器的當量轉動慣量Ix(kg · m2),通過強迫振動計算換算出減振器的阻尼系數Cd(N · m · s /rad)。減振器柴油機臺架測試型式試驗報告內容見附錄2。(2)臺架試驗時減振器殼體表面溫度應不超過115。7 產品檢驗7.1檢驗項目原材料檢驗;減振器殼體檢驗;減振器慣性環檢驗;減振器慣性環平衡檢驗;減振器密封性能試驗和減振器裝配檢驗
17、。7.2 具體檢驗要求7.2.1 原材料檢驗:按本指南6.3.1條執行。7.2.2 減振器殼體檢驗:按本指南6.3.2條執行。7.2.3 減振器慣性環檢驗:按本指南6.3.3條執行。7.2.4 減振器慣性環平衡檢驗:檢查工廠平衡試驗記錄,按本指南6.3.4條執行。7.2.5 減振器密封性能試驗: 按本指南6.3.5條執行。7.2.6 減振器裝配檢驗。減振器的裝配應在工廠檢查員的監督下進行。驗船師應經常到裝配現場進行抽查,抽檢的主要內容如下:(1)檢查減振器殼體內表面和慣性環外表面的加工精度均應不低于 ,進行磁粉或滲透檢測時,不應有裂紋、氣孔、疏松和縮孔等缺陷;(2)減振器裝配前應清洗殼體內表面
18、和慣性環外表面的油污,不應采用堿液清洗,宜采用蒸汽或煤油,并應用汽油或四氯化碳將殘留煤油洗凈;(3)減振器灌裝硅油前應以0.2MPa氣壓進行密性試驗;(4)減振器灌裝硅油時,應有效排出減振器內的空氣,一般可將硅油加熱并采用對減振器抽真空灌裝或壓力灌裝等方法。硅油應充滿慣性環與殼體和蓋板之間90%左右的空隙,可用稱重法加以檢驗;(5)慣性環轉動時不應有與殼體摩擦和卡牢現象;(6)減振器蓋板用滾邊固定時,滾邊的表面不應有裂紋、分層和折疊等現象;減振器蓋板用螺釘固定時一般應采用整體密封圈,且應有螺釘防松和硅油防漏的措施。8其他8.1 制造廠應提供表8.1中的減振器特性參數:表8.1減振器型號適用機型
19、殼體慣量(kg·m2)慣性環慣量(kg·m2)阻尼系數(N·m·s/rad)功率損失(kW)8.2 減振器上應有產品銘牌,并有下列內容:(1)產品名稱;(2)產品型號;(3)制造廠的名稱或商標;(4)出廠編號及制造年月;(5)本社產品檢驗標志。8.3 減振器需經油封,并用支撐件將減器固定在襯有防潮材料的堅固包裝箱內。附錄1 船舶入級產品持證與檢驗要求一覽表產品名稱證件類別單件/單批(部件或產品)檢驗認可模式備注C/EWATMSDATA-BTA-AWA硅油減振器××××××產品零部件的證書適用于整
20、體產品檢驗和以單獨產品作為備件供船的情況。符號說明:1)A由CCS圖紙審查;M產品的組成材料應檢驗;S由CCS驗船師在制造廠檢驗;T型式或原形試驗或型式檢查,如適用。2)C船用產品證書;E等效證明文件;W制造廠證明;×適用;可選。3)DA設計認可;TA-B型式認可B;TA-A型式認可A;WA工廠認可。附錄2 柴油機硅油減振器型式試驗報告實例1.試驗目的通過試驗驗證硅油減振器的扭振參數當量轉動慣量Ix(kg·m2)和阻尼系數Cd (N·m·s /rad)。2.試驗依據按本社柴油機硅油減振器檢驗指南(以下簡稱“本指南”)6.3.6(2)的要求進行。3.試驗的
21、柴油機主要技術參數:柴油機型號:××××減振器慣性輪慣量Id :1.03 kg·m2減振器殼體慣量Ih : 0.78 kg·m2阻尼系數Cd :××× N·m·s /rad4.試驗的工況及方法:4.1測試分單機和單機+硅油減振器兩種工況,測試框圖分別見圖4.1-1、圖4.1-2。傳感器飛輪傳感器柴油機軸系振動測量分析儀飛輪柴油機軸系振動測量分析儀減振器 圖4.1-1 圖4.1-2 4.2 在4001200r/min轉速范圍內,每間隔20r/min左右為一檔,正常發火工況測試。5.測試及
22、分析數據:5.1 單機測試的典型頻譜及原始波形分別見圖5.1-1、圖5.1-2、圖5.1-3和圖5.1-4。5.2 單機+硅油減振器工況測試的典型頻譜及原始波形分別見圖5.2-1、圖5.2-2、圖5.2-3、圖5.2-4、圖5.2-5、圖5.2-6和圖5.2-7。圖5.1-1 6.5次頻譜及原始波形圖5.1-2 7.5次頻譜及原始波形圖5.1-3 9次頻譜及原始波形圖5.1-4 12次頻譜及原始波形圖5.2-1 6次頻譜及原始波形圖5.2-2 6.5次頻譜及原始波形圖5.2-3 7.5次頻譜及原始波形圖5.2-4 8次頻譜及原始波形圖5.2-5 8.5次頻譜及原始波形圖5.2-6 9次頻譜及原
23、始波形圖5.2-7 10.5次頻譜及原始波形6.硅油減振器扭振參數(本指南6.3.6(1):6.1 單機扭振參數的核定6.1.1 單機的當量系統圖、扭振參數和固有頻率計算分別見圖6.1.1、表6.1.1-1和表6.1.1-2。1 前傳動;27 曲軸;8 飛輪圖6.1.1當量系統圖單機扭振參數表 表6.1.1-1質量號慣 量(kg·m2)柔 度(E-10 rad/N·m)外 徑(mm)內 徑(mm)速 比10.3105 1041.77521330120.69921199.761330130.69921199.761330140.69921199.761330150.69921
24、199.761330160.69921199.761330170.7411 1211.093613301811.85211 自由振動計算單結固有頻率 F=8514.1 1/min 表6.1.1-2 質量號慣 量(kg·m2)柔 度(E-10 rad/N·m)相對振幅扭 矩(kN·m)速 比10.3105 1041.77521.000 E+002.468 E+02120.69921199.769.743 E-017.884 E+02130.69921199.768.797 E-011.277 E+02140.69921199.767.265 E-011.681 E+
25、02150.69921199.765.248 E-011.973 E+02160.69921199.762.881 E-012.133 E+02170.7411 1211.09363.218 E-012.152 E+021811.8521-2.284 E-0116.1.2 實測與計算頻率誤差:由圖4.1-2、圖4.1-3和圖4.1-4得知實測固有頻率為:實測與計算頻率的相對誤差為:6.2 硅油減振器扭振參數的換算6.2.1 單機+硅油減振器的當量系統圖、扭振參數和固有頻率計算分別見圖6.2.1、表6.2.1-1和表6.2.1-2。圖6.2.1 當量系統圖1 減振器;2 前傳動;38 曲軸;9
26、飛輪單機+減振器扭振參數 表6.2.1-1質量號慣 量(kg·m2)柔 度(E-10 rad/N·m)外 徑(mm)內 徑(mm)速 比11.295 1041.77521420120.3105 1041.77521330130.69921199.761330140.69921199.761330150.69921199.761330160.69921199.761330170.69921199.761330180.7411 1211.093613301911.85211自 由 振 動 計 算單結固有頻率 F=6906.1 1/min 表6.2.1-2質量號慣 量(kg
27、83;m2)柔 度(E-10 rad/N·m)相對振幅扭 矩(kN·m)速 比11.295 1041.77521.000 E+006.771 E+02120.3105 1041.77529.295 E-018.280 E+02130.69921199.768.432 E-011.136 E+02140.69921199.767.069 E-011.395 E+02150.69921199.765.395 E-011.592 E+02160.69921199.763.485 E-011.719 E+02170.69921199.761.423 E-011.771 E+02180.7411 12
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