第二節(jié) 柴油機的振動與平衡

1、第二節(jié)第二節(jié) 柴油機的振動與平衡柴油機的振動與平衡 一、單缸柴油機振動力源一、單缸柴油機振動力源 1.1.氣體力氣體力F Fg g拉伸柴油機的固定件，在內(nèi)部得到平衡拉伸柴油機的固定件，在內(nèi)部得到平衡, ,氣氣體力的作用會產(chǎn)生傾覆力矩而使柴油機左右擺體力的作用會產(chǎn)生傾覆力矩而使柴油機左右擺動動 2.2. 往復慣性力往復慣性力F Fj j自身無法平衡，將引起柴油機上下方向振自身無法平衡，將引起柴油機上下方向振動，還會產(chǎn)生側(cè)推力形成傾覆力矩作用于柴油動，還會產(chǎn)生側(cè)推力形成傾覆力矩作用于柴油機機體機機體, ,使之左右擺動使之左右擺動3.3.回轉(zhuǎn)慣性力回轉(zhuǎn)慣性力( (離心力離心力) )F FR R會使柴

2、油機發(fā)生上下、左右方向的振會使柴油機發(fā)生上下、左右方向的振動動 4.4.傾覆力矩傾覆力矩M MD D由氣體力和往復慣性力產(chǎn)生，在內(nèi)部由氣體力和往復慣性力產(chǎn)生，在內(nèi)部不能平衡，使柴油機產(chǎn)生左右擺動不能平衡，使柴油機產(chǎn)生左右擺動( (橫向橫向振動振動) )，一般由地腳螺栓來承擔，一般由地腳螺栓來承擔5.5.連桿力偶連桿力偶M ML L將引起柴油機左右擺動。因數(shù)值較小將引起柴油機左右擺動。因數(shù)值較小, ,一般不考慮一般不考慮二、單缸柴油機振動的平衡二、單缸柴油機振動的平衡1 1F FR R的平衡曲柄臂上配置平衡重塊的平衡曲柄臂上配置平衡重塊2 2F Fj j的平衡的平衡平衡平衡F F1 1和和F F

3、2 2的方法為正反轉(zhuǎn)矢量平衡法的方法為正反轉(zhuǎn)矢量平衡法 3 3傾覆力矩傾覆力矩M MD D無法平衡，由機座地腳螺栓承無法平衡，由機座地腳螺栓承受受4.4.連桿力偶連桿力偶M ML L較小較小, ,一般不采取平衡措施。為了減小一般不采取平衡措施。為了減小M ML L，中高速機連桿桿身應輕些，大端軸承蓋中心離中高速機連桿桿身應輕些，大端軸承蓋中心離大端中心遠些，以使連桿質(zhì)量小，連桿打擊中大端中心遠些，以使連桿質(zhì)量小，連桿打擊中心靠近連桿大端中心心靠近連桿大端中心 三、多缸柴油機的振動三、多缸柴油機的振動 1 1合成離心慣性力合成離心慣性力FFR R為為0 0，不會造成振動，不會造成振動2 2合成離

4、心力矩合成離心力矩MMR R不平衡會使柴油機在縱向產(chǎn)生上下左右方不平衡會使柴油機在縱向產(chǎn)生上下左右方向的振動向的振動 3 3合成往復慣性力合成往復慣性力F Fj j作用在縱向垂直平面上，不平衡會造成縱作用在縱向垂直平面上，不平衡會造成縱向上下跳動向上下跳動 , ,多為零多為零4 4合成往復慣性力矩合成往復慣性力矩M Mj j不平衡會使柴油機在縱向平面內(nèi)上下不平衡會使柴油機在縱向平面內(nèi)上下振動振動5 5總傾覆力矩總傾覆力矩MMD D會引起柴油機主要固定件左右搖擺，會引起柴油機主要固定件左右搖擺，缸數(shù)越多影響越小缸數(shù)越多影響越小6 6總連桿力偶總連桿力偶MML L多缸機相互抵消，多為多缸機相互抵消

5、，多為0 0 綜上所述，多缸柴油機的合成慣性力為綜上所述，多缸柴油機的合成慣性力為零，不會造成柴油機的振動，而合成慣性零，不會造成柴油機的振動，而合成慣性力矩和總傾覆力矩是造成多缸柴油機振動力矩和總傾覆力矩是造成多缸柴油機振動的激振力源。各合成慣性力矩的作用性質(zhì)，的激振力源。各合成慣性力矩的作用性質(zhì)，可將其歸納為：可將其歸納為：1) 1) 一次力矩的垂直分量，即合成離心力矩的一次力矩的垂直分量，即合成離心力矩的垂直分量和合成一次往復慣性力矩；垂直分量和合成一次往復慣性力矩；2) 2) 一次力矩的水平分量，即合成離心力矩的一次力矩的水平分量，即合成離心力矩的水平分量；水平分量；3) 3) 二次力

6、矩的垂直分量，即合成二次往復慣二次力矩的垂直分量，即合成二次往復慣性力矩性力矩 + + +圖圖67 多缸柴油機的外力矩多缸柴油機的外力矩 四四、多缸柴油機振動的平衡、多缸柴油機振動的平衡 對于多缸機，柴油機合成離心力、合成一對于多缸機，柴油機合成離心力、合成一次往復慣性力、合成二次往復慣性力都能達到次往復慣性力、合成二次往復慣性力都能達到完全平衡，只有合成離心力矩、合成一次往復完全平衡，只有合成離心力矩、合成一次往復慣性力矩、合成二次往復慣性力矩、總傾覆力慣性力矩、合成二次往復慣性力矩、總傾覆力矩不平衡。特別是長行程少氣缸數(shù)的柴油機，矩不平衡。特別是長行程少氣缸數(shù)的柴油機，有較大的不平衡力矩有

7、較大的不平衡力矩, ,采用平衡法減輕柴油機采用平衡法減輕柴油機振動振動1 1規(guī)范要求規(guī)范要求1 1）大型低速二沖程機的不平衡力矩一般不）大型低速二沖程機的不平衡力矩一般不超過超過500500KNKNM M2 2）單位功率不平衡力矩值不平衡力矩值單位功率不平衡力矩值不平衡力矩值/ /柴油機功率，若該值小于柴油機功率，若該值小于6060Nm/kWNm/kW，可可不安平衡補償裝置；若大于不安平衡補償裝置；若大于200 Nm/kW200 Nm/kW，則建議安裝平衡補償裝置則建議安裝平衡補償裝置2 2平衡補償裝置分類平衡補償裝置分類1 1）由曲軸驅(qū)動并安裝在柴油機上）由曲軸驅(qū)動并安裝在柴油機上2 2）由

8、電動機驅(qū)動安裝在柴油機自由端或舵）由電動機驅(qū)動安裝在柴油機自由端或舵機室甲板處機室甲板處3 3平衡方法平衡方法1 1）柴油機的外部平衡和內(nèi)部平衡）柴油機的外部平衡和內(nèi)部平衡（1 1）外部平衡：采取措施使合成離心力）外部平衡：采取措施使合成離心力FFR R、合成離心力矩合成離心力矩MMR R、合成一次往復慣性力合成一次往復慣性力FFj1j1、合成一次往復慣性力矩合成一次往復慣性力矩MM j1 j1、合成二次往復合成二次往復慣性力慣性力FFj2j2、合成二次往復慣性力矩合成二次往復慣性力矩j2j2都都等于零（雖不對外產(chǎn)生力和力矩，但仍會引等于零（雖不對外產(chǎn)生力和力矩，但仍會引起變形和振動）起變形和

9、振動）（2 2）內(nèi)部平衡：采取措施分別使各缸的慣性力）內(nèi)部平衡：采取措施分別使各缸的慣性力得到平衡得到平衡( (一般只使離心力得到平衡，較難實一般只使離心力得到平衡，較難實現(xiàn)，采取內(nèi)部平衡后能消除柴油機的振動）現(xiàn)，采取內(nèi)部平衡后能消除柴油機的振動）2 2離心力和離心力矩的平衡離心力和離心力矩的平衡1 1）合成離心力的平衡）合成離心力的平衡采用均勻分布的曲柄排列采用均勻分布的曲柄排列2 2）合成離心力矩的平衡）合成離心力矩的平衡曲柄臂裝平衡重，方法有：曲柄臂裝平衡重，方法有：（1 1）各缸平衡法既達到外部平衡也達）各缸平衡法既達到外部平衡也達到內(nèi)部平衡，新型船用中速機多用到內(nèi)部平衡，新型船用中速

10、機多用（2 2）分段平衡法只能達到外部平衡，）分段平衡法只能達到外部平衡，但可以適當減少平衡重數(shù)量，曲軸重量減但可以適當減少平衡重數(shù)量，曲軸重量減輕，改善曲軸及機座受力輕，改善曲軸及機座受力（3 3）整體平衡法僅在首尾曲柄臂加平）整體平衡法僅在首尾曲柄臂加平衡重，使曲軸重量最輕，達到外部平衡，衡重，使曲軸重量最輕，達到外部平衡，但內(nèi)部平衡性能最差但內(nèi)部平衡性能最差（4 4）不規(guī)則平衡法能夠改善發(fā)動機的）不規(guī)則平衡法能夠改善發(fā)動機的內(nèi)部平衡和某些軸承的軸承負荷內(nèi)部平衡和某些軸承的軸承負荷3 3）往復慣性力矩的平衡）往復慣性力矩的平衡正反轉(zhuǎn)平衡輪系，具體有：正反轉(zhuǎn)平衡輪系，具體有：（1 1）雙軸平衡裝置多用于中小型高速機）雙軸平衡裝置多用于中小型高速機（2 2）首尾齒輪傳動式平衡裝置）首尾齒輪傳動式平衡裝置2 2 正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)的平衡重以平衡二次往復慣性力矩，多用于的平衡重以平衡二次往復慣性力矩，多用于大、中型低速及中速柴油機上大、中型低速及中速柴油機上（3 3）鏈條傳動的正反轉(zhuǎn)平衡輪系正反轉(zhuǎn)）鏈條傳動的正反轉(zhuǎn)平衡輪系正反轉(zhuǎn)平衡重由曲軸或凸輪軸通過鏈條傳動，用于平衡重由曲軸或凸輪軸通過鏈條傳動，用于超長或長行程少缸數(shù)柴油主