轴系扭转振动的减振措施
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曲轴如何防振曲轴是一种扭转弹性系统,本身具有一定的自振频率。
在发动机工作过程中,经连杆传给曲柄销的作用力的大小和方向都是周期性地变化的,这种周期性变化的激力作用在曲轴上,引起曲拐回转的瞬时角速度也呈周期性变化。
由于固装在曲轴上的飞轮转动惯量大,其瞬时角速度基本上可看作是均匀的。
这样,曲拐便会忽而比飞轮转得快,忽而又比飞轮转得慢,形成相关于飞轮的扭转摆动,也就是曲轴的扭转振动,当激振力频率与曲轴自振频率成整数倍时,曲轴扭转振动便因共振而加剧。
这将使发动机功率受到损失,正时齿轮或链条磨损增加,严重时甚至将曲轴扭断。
曲轴作为内燃机中主要的运动部件之一,它的强度和可靠性在很大程度上决定着内燃机的可靠性。
因此,扭转振动是内燃机制定过程中必须合计的重要因素。
为了消减曲轴的扭转振动,有的发动机在曲轴前端装有减振装置,称为曲轴减震器,使曲轴扭转振动能量逐渐消耗于减振器内的摩擦,从而使振幅逐渐减小。
现在汽车发动机多在扭转振幅曲轴前端装置减震器。
另外曲轴加装平衡块是用来平衡曲轴在旋转时由连杆轴颈和曲柄等产生的离心力。
加了平衡块后,由于曲轴离心力减小,作用在轴承上的负荷比较均匀。
因此对缸体振动减小,缸体应力也较低,避免曲轴机械振动加剧,造成缸体应力过大,而导致缸体损坏。
同时也可减小发动机的横向振动(特别是高转速时)。
如果发动机常常处在超转速下工作,假设无相应的平衡措施,缸体就可能会因曲轴旋转离心力的作用出现早期开裂。
另外,曲轴加平衡块后,还应安装扭转减振器来减少曲轴的扭转振动,降低曲轴扭拉应力。
曲轴加装扭转减振器的发动机在全转速范围内,不会产生扭转共振。
曲轴加装扭转减振器:主要是消减曲轴扭转振动,提升曲轴的疲惫寿命,减少应力水平,传递扭矩,衰减扭矩波动,减少整车的振动、噪音。
2连杆大端轴承损伤的主要原因是什么连杆轴承是衬在连杆大端孔内,以减少曲轴上连杆轴颈的磨损。
连杆轴承的损伤有以下几种状况:①间隙增大。
这是自然磨损的结果,随着发动机工作时间的增加而增加。
轴系扭振保护(tsr)的原理,功能与定值原则轴系扭振保护(Torsional Shaft Oscillation Protection, TSR)是一种用于保护旋转轴系免受扭振损坏的控制技术。
在大型机械设备和发动机中使用轴系扭振保护可以防止扭振引起的破坏性振动和损坏,提高设备的可靠性和寿命。
轴系扭振保护的原理是通过检测旋转轴系的扭振状态,当扭振振幅超过预设值时,通过控制系统采取相应的措施,如减小负载、改变转速或调整阻尼,以降低扭振的振幅和危害。
轴系扭振保护的主要功能是保护旋转轴系免受扭振损坏。
扭振会引起轴系的振动增大,导致轴系元件受到过大的应力,甚至造成脱位或断裂,严重损坏设备。
通过实时监测和控制扭振振幅,轴系扭振保护可以阻止扭振振幅继续增大,从而保护设备免受损坏。
轴系扭振保护的定值原则是根据设备的特性和预期工作条件,设定适当的扭振振幅上限。
通常,扭振振幅上限会根据实际情况进行工程计算或试验确定。
定值原则的目的是使系统在正常工作状态下不受扭振干扰,同时在扭振超过上限时能够及时启动保护措施,保护设备。
从技术上讲,轴系扭振保护需要实时监测旋转轴系的扭振状况。
常见的监测方法包括测量旋转轴系的扭振振幅、相位、频率等参数。
这些监测数据可以通过各种传感器和信号处理技术获取,并送到控制系统进行处理。
控制系统会根据扭振监测数据进行实时计算和判断,判断扭振是否超过设定的上限。
当扭振超过上限时,控制系统会触发相应的保护措施。
常见的保护措施包括调整负载、改变转速、调整阻尼等。
例如,如果扭振振幅超过预设值,控制系统可以通过改变负载来降低扭振振幅。
这可以通过调整机械传动装置或控制电机的负载来实现。
如果调整负载无法降低扭振振幅,控制系统还可以考虑改变转速或调整阻尼等其他措施。
此外,轴系扭振保护还可以与其他保护系统和监测系统相结合,形成完整的设备保护系统。
例如,可以与温度监测系统结合,根据扭振和温度数据判断设备的工作状态,并采取相应的保护措施。
轴系扭振控制改善扭振,大致有一下几种措施1,简单回避法所谓简单回避法是将共振点附近转速划为禁区,在运转时回避使用这些转速。
很明显,在主机最大转速处是不应该划为禁区的,因为如果划为禁区就无异将主机功率降低。
此外,在船舶经常使用的转速下也是不应该划为禁区的,也就是,只有在不是经常使用的转速范围内方可划为禁区。
转速禁区范围:16)18(1816c c n r r n -≈- 2,调整频率法 从频率计算的基本公式J K N /55.9=可以知道,系统中频率N 主要与刚度K 和转动惯量J 有关。
K 越大,频率越高;而J 越大,频率却越低。
因此,变更系统中的转动惯量和刚度能够达到调整频率的目的。
1.1,改变刚度K改变刚度最简单的方法是加粗柴油机曲轴和轴系的直径。
将轴段减细以降低频率的方法一般是不采用的,因为这样讲增加应力。
在特殊情况下,例如采用的轴系直径大大地超出规范要求的尺寸,是可以将轴段减细的。
还可以在轴段上装弹性联轴节或液力偶合器。
1.2,改变转动惯量系统中可以改变转动惯量的有:螺旋桨、气缸平衡块以及飞轮。
螺旋桨设计经船池实验后,一般是不更改的。
平衡块重量变动要考虑轴承应力情况,还要仔细研究动力平衡情况,涉及问题较多,通常主要考虑改变飞轮尺寸,以改变转动惯量。
3,降低激励力矩方法柴油机总激励力矩为∑θνT ,式中νT 为单缸柴油机激励力矩;∑θ为相对振幅矢量和。
如果我们能够降低激励力矩,也就是减小相对振幅矢量和∑θ,就能减小扭振振幅,从而降低扭应力。
影响∑θ主要有两个因素:柴油机发火次序和曲柄排列情况。
对二冲程Z 缸和四冲程单数缸发动机,发火次序为:2)!1(-Z 对四缸双数Z 缸发动机,发火次序共计:)12(22)!12/(-⨯-ZZ 在一般情况下,当柴油机已经制造安装完毕,要改变发火次序就意味着变换凸轮轴和燃油喷射系统甚至整根曲轴,所以非不得已是不改变的。
在设计阶段可以比较各种发火次序,斟酌各种情况,最后选定最佳方案。
解决转轴震动的措施转轴震动是指在机械设备的运转过程中,由于转轴的不平衡或受力不均等原因,引起转轴的振动现象。
这种震动不仅会影响机械设备的正常运行,还会加速设备的磨损,甚至导致设备的故障。
因此,解决转轴震动问题非常重要,下面将介绍几种常见的解决措施。
确保转轴的质量是均衡的。
在制造转轴时,应严格按照设计要求进行加工和装配,避免转轴产生不均匀的重量分布。
同时,在使用过程中,定期检查和校准转轴的质量,及时发现并解决转轴的不平衡问题。
采用动平衡技术对转轴进行平衡处理。
动平衡是一种通过在转轴上添加补偿质量,使转轴在运转过程中达到平衡的方法。
通过动平衡技术可以有效地减小转轴的振动幅度,提高设备的运行稳定性。
在实际应用中,可以利用专业的动平衡设备对转轴进行平衡处理,也可以根据转轴的振动情况进行手动调整。
合理设计转轴的支撑结构也是解决转轴震动问题的重要措施之一。
在转轴的支撑结构中,应采用适当的支撑方式和支撑材料,以提供足够的刚度和稳定性。
同时,还可以通过增加支撑点的数量和改变支撑点的位置来减小转轴的振动。
此外,还可以采用减振材料或减振器来降低转轴的振动幅度。
定期检查和维护转轴也是解决转轴震动问题的重要环节。
通过定期检查转轴的运行状态和振动情况,可以及时发现和解决转轴的故障和问题。
同时,定期对转轴进行润滑和清洁,保证转轴的良好运转状态,减小转轴的摩擦和振动。
解决转轴震动问题需要从多个方面进行考虑和处理。
通过优化转轴的质量、采用动平衡技术、合理设计支撑结构以及定期检查和维护转轴,可以有效地减小转轴的振动幅度,提高设备的运行稳定性。
同时,也可以减小设备的磨损和故障率,延长设备的使用寿命。
通过这些措施的综合应用,可以有效地解决转轴震动问题,提高机械设备的运行效率和可靠性。
汽轮发电机组轴系扭振保护方法及保护装置在现代电力生产中,汽轮发电机组扮演着至关重要的角色。
然而,轴系扭振这一问题却可能对其安全稳定运行构成严重威胁。
轴系扭振是一种复杂的动力学现象,如果不能得到有效的保护和控制,可能会导致轴系部件的疲劳损坏,甚至引发重大事故,给电力系统带来巨大的损失。
因此,深入研究汽轮发电机组轴系扭振的保护方法及保护装置具有极其重要的意义。
要理解轴系扭振的保护,首先需要明白轴系扭振产生的原因。
汽轮发电机组在运行过程中,可能会受到各种突然的扰动,例如电网故障、短路、甩负荷等。
这些扰动会导致扭矩在轴系中传递的不平衡,从而引发轴系的扭转振动。
此外,机组的设计不合理、制造安装误差、运行参数异常等也可能成为轴系扭振的诱因。
针对轴系扭振的保护方法,主要可以分为主动保护和被动保护两大类。
主动保护方法旨在通过对机组的运行控制来预防或减轻轴系扭振。
一种常见的主动保护策略是优化机组的运行方式。
例如,在电网出现故障或异常情况时,及时调整机组的出力、转速等运行参数,以减少扭矩的冲击和不平衡。
另外,采用先进的控制算法,如自适应控制、预测控制等,对机组进行精确的控制,也能够有效地抑制轴系扭振的发生和发展。
被动保护方法则主要是在轴系扭振已经发生的情况下,通过一些装置和措施来限制扭振的幅值和持续时间,从而保护轴系部件免受损坏。
常见的被动保护装置包括扭振阻尼器和扭矩限制器等。
扭振阻尼器是一种能够增加轴系扭振阻尼的装置。
它通过消耗轴系扭振的能量,来快速衰减扭振的幅值。
常见的扭振阻尼器有液压阻尼器、电磁阻尼器等。
液压阻尼器通常利用液压油在特定结构中的流动来产生阻尼力,而电磁阻尼器则是通过电磁感应原理产生阻尼效果。
扭矩限制器则是在扭矩超过设定值时,通过机械或电气方式切断扭矩的传递,从而保护轴系不受过大扭矩的作用。
例如,机械扭矩限制器可以通过摩擦片的打滑或者剪切销的剪断来实现扭矩的限制,而电气扭矩限制器则可以通过监测扭矩信号并控制相关电路来实现保护功能。
汽轮发电机组轴系扭振及其抑制措施【摘要】随着超高压大电网和大功率机组的投产运行,汽轮机单机容量不断增大,功率密度相应增加,轴系长度相对加长,轴系截面积相对下降,导致在发生机电扰动时,汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡,汽轮发电机组轴系扭振问题越来越严重。
本文在对汽轮发电机组轴系扭振的基本形式进行具体分析的基础上,剖析轴系扭振的危害性,探讨对汽轮发电机组轴系扭振的抑制措施。
【关键词】汽轮发电机组;轴系扭振;分析;抑制措施汽轮发电机组轴系扭振是指因发电机电磁力矩和机械力矩存在周期性差异产生的轴系扭转振动,这是大型汽轮发电机组运行中经常遇到的问题。
汽轮发电机组轴系扭振不仅会对大轴寿命产生影响,严重时还可能在轴系的某些截面或联轴节处引发过大的交变扭应力,造成轴系的疲劳累积性或冲击性损坏。
分析汽轮发电机组轴系扭振的基本形式及危害,探讨相应的抑制措施是保证机组安全运行的重要基础。
1 汽轮发电机组轴系扭振的基本形式引起汽轮发电机组轴系扭振的原因来自电气扰动与机械扰动两方面,不同类型的机电系统扰动对机组轴系扭振有着不同的影响,所形成的轴系扭振可以分为以下三种基本形式。
1.1 次同步机电共振次同步共振是电网在低于系统同步的一个或几个频率下与汽轮发电机进行能量交换时汽轮发电机机电系统的一种自激振荡状态。
如果以电网的电气振荡频率为f1,电网的同步频率为f2,轴系的某阶扭振固有频率为f3;当f3=f2-f1时,电气系统就会呈现负阻尼振荡状态,轴系频率f3所对应的主振型振幅将被逐渐放大,轻则损伤转子,重则造成毁机的恶性事故。
因这种负阻尼振荡频率低于系统的同步频率故称次同步共振。
1.2 超同步机电共振在某些状态下,电网三相负荷会出现各种不平衡或不对称短路等情况,导致发电机定子绕组中不仅存在正序电流,还出现负序电流。
而负序电流在发电机气隙中将产生频率为fm的负序旋转磁场。
由于这一负序旋转磁场与转子旋转的正序旋转磁场反相,两旋转磁场之间存在180°的相位差,且相对频率为fm-(fm)=2fm,结果就会有频率为2fm的交变扭矩作用到机组轴系上。