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高速旋转轴系的扭振模态实验研究1 引言对于旋转机械，扭转振动是广泛存在的，而对高速旋转机械来说，这种现象也更加明显。
现在广泛使用的扭振测量方法有相位差法、激光多普勒测扭法以及脉冲时序法，这些方法有一个共同点，就是要求待测轴上已经安装有分度结构或者有足够空间用于安装测量齿盘[1]。
而在高速旋转机械中，旋转轴往往在非常复杂的工况下运行，例如充满润滑油的变速齿轮箱，在这种高温复杂并且充满干扰的环境下是不可能用传统方法进行测量的，无论是定位元件的安装以及传感器的抗干扰性都很难保障。
虽然脉冲时序法克服了齿盘分度不均匀的影响，测量精度也较高，但是这种方法对待测轴系有严格的要求：轴的长度必须具有一定跨度来安装多个传感器；并且轴上必须安装有轮盘或者有足够的空间可以安装轮盘[2]。
对于本论文中待测的传动轴来说，大部分轴段是在密封环境中使用的，而暴露在外的轴段没有足够空间安装分度轮盘，这个时候就需要改进测试方法，选用更加节省空间的测试方法。
结合上文的介绍，本论文采用了试验台对旋转轴的扭振特性进行研究，在传感器方面，选用了美国ATI 公司的2000 系列遥测扭振传感器，一方面考虑到它的无线信号传送的优点，既传感器测得的信号不需要线材就可以很好的被接收器接收。
这样不仅很好的解决了测量高速旋转轴扭振时信号线难的问题，同时也避免了传统脉冲时序法对轴系形式有特定要求的弊端。
另一方面，因为该传感器采用了对称布置的双加速度传感器结构，所以很好消除了重力以及径向加速度的影响。
在试验中，利用现有高速旋转试验平台，用试验的方法得到了待测轴的扭振一阶固有频率，同时，利用Ansys 仿真软件计算出待测轴的模态参数，通过和实验数据的对比，证明了扭振测试系统的准确性和可靠性。
2 扭转振动测试系统扭振测试部分主要对被测旋转轴的扭转振动加速度参数进行测量。
示的是ATI 扭振传感器安装实物图：为保证扭振测试装置能够方便的安装、调整，整个测试装置设置在具有T 型滑动槽的工作平台上，同时，各传感器组件以及支架都可以方便的进行横向和纵向的位置调整，已获得更大的灵活性并满足不同传感器的安装位置要求。
船舶柴油机的轴系扭转振动的分析与研究【摘要】本文通过一些国内因轴系扭转振动而引起的断轴断桨的事故实例，来分析引起轴系扭转振动的主要原因，分析扭振主要特性，并提取一些减振和防振的基本控制措施。
【关键词】船舶柴油机轴系扭振危害分析措施在现代船舶机械工程中，船舶柴油机轴系扭转振动已经成为一个很普遍的问题，它是引起船舶动力装置故障的一个很常见的原因，国内外因轴系扭转而引起的断轴断桨的事故也屡见不鲜，随着科学水平的提高和航运业的发展，人们越来越重视船舶柴油机组的轴系扭转振动，我国《长江水系钢质船舶建造规范》和《钢质海船入级与建造规范》（简称《钢规》）和也均规定了在设计和制造船舶过程中，必须要向船级社呈报柴油机组的轴系扭转振动测量和计算报告，以此来表明轴系扭转振动的有关测量特性指标均在“规范”的允许范围内。
1 船舶柴油机轴系扭转振动现象简介凡具有弹性与惯性的物体，在外力作用下都能产生振动现象。
它在机械，建筑，电工，土木等工程中非常普遍的存在着。
振动是一种周期性的运动，在许多场合下以谐振的形式出现的，船舶振动按其特点和形式可分为三种，船体振动，机械设备及仪器仪表振动，和轴系振动。
船舶柴油机轴系振动按其形式可分为三种：扭转振动，纵向振动，横向振动。
柴油机扭转振动主要是由气缸内燃气压力周期性变化引起的，它的主要表现是轴系上各质点围绕轴系的旋转方向来回不停的扭摆，各轴段产生不相同的扭角。
纵向振动主要是由螺旋桨周期性的推力所引起的。
横向振动主要是由转抽的不平衡，如螺旋桨的悬重以及伴流不均匀产生的推力不均匀等的力的合成。
船舶由于振动引起的危害不但可以产生噪音，严重影响旅客和船员休息，还会造成仪器和仪表的损害，严重的时候甚至出现船体裂缝断轴断桨等海损事故，直接影响船舶的航行安全。
而在船舶柴油机轴系的三种振动中，产生危害最大的便是扭转振动，因扭转振动而引起的海损事故也最多，因此对扭转振动的研究也最多。
而且当柴油机轴系出现扭转振动时，一般情况下，船上不一定有振动的不适感，因此这种振动也是最容易被忽视的一种振动形式，一旦出现扭转振动被忽视，往往意味着会发生重大的事故。
基于 ANSYS的滚装船超长轴系扭转振动仿真计算摘要：针对包含调距桨液压控制装置及抱轴式轴发的滚装船超长轴系扭转振动计算的问题，通过ANSYS软件对其进行了模态分析和谐响应分析。
模态分析的结果表明在0-300Hz内OD-BOX轴、轴发转子处以及两根中间轴的连接处容易出现较大的扭转振动变形，所有扭转振动的固有频率均高于其设计频率，在轴频激励下不会出现共振，同时扭转振动的最大振动应力均小于许用应力，满足设计的要求。
谐响应分析的结果表明在整个轴在160Hz处扭转振动最为剧烈。
关键词：滚装船; 扭转振动; ANSYS; 模态分析; 谐响应Simulation of shaft torsional vibration of long shafton Ro-Ro ship based on ANSYSWei Dong-liang，Ge Ji-huanChina Merchants JinLing shipyard (Nanjing) CO.,LTD., JiangsuNanjing 210015Abstract：For the purpose of the torsional vibration calculationof long shaft with controllable-pitch propeller hydraulic controldevice and shaft generator on Ro-Ro ship, the modal and harmonic response analysis were carried out by ANSYS. The modal analysisresults show that the OD-BOX shaft, the shaft generator rotor and the joint of two intermediate shafts are easy to deform in 0-300Hz. All natural frequencies of the torsional vibration are higher than design frequency. There will be no resonance under shaft frequency excitation. The maximum vibration stress of torsional vibration is less than theallowable stress, which meets the design requirements. The harmonic response analysis results show that the shaft has the maximumtorsional vibration at 160Hz.Key words：Ro-Ro ship; Torsional vibration; ANSYS; Modal analysis; Harmonic Response0引言扭转振动是船舶轴系的振动形式之一，由于弹性作用，在其旋转的过程中，各组成部件之间会而产生大小、相位不相同的瞬时旋转速度的差异，从而产生沿旋转方向的来回扭动。
位移变化大可重新调整输入信号。
由此可见,该系统比较适用于横移跨度大的挖泥船。
如果河床变化少,用此系统更好。
以上系统采用开环形式,比较适用于对操作传统、控制精度要求不高的挖泥船。
当然也可以采用图4 主动绞车收缆绳的速度示意图图5 两种系统的缆绳速度比较闭环形式,通过对泥流量、泥浆浓度的检测等来控制横移速度,通过对压力传感器检测、泥浆浓度的检测等来控制绞刀架升降及绞刀转速。
这样可以形成一个闭环控制系统,把误差信号反馈给电控器,使之始终跟踪设定值,这样,控制精度就更高了。
综上所述,我们不难发现电液比例技术在挖泥船上的应用是很广的、必要的和可行的。
它不仅简化了繁锁的液压系统回路,而且还有利于系统功能的开发,实现计算机控制。
与国外使用的伺服系统相比,它具有可靠、节能和廉价的明显特点。
作为一种颇具特色的技术形式,它在机-电-液一体化和工程设备实现计算机控制的进程中起到了较大的作用。
对提高挖泥船液压系统的科学含量,提高挖泥船的整船质量与性能等起到重要作用,同时与目前世界先进的挖泥船液压系统相比差距明显缩小。
上海申诚液压气动公司愿为此项技术在挖泥船液压系统中的推广与应用作出努力,愿与同内疏浚行业的同仁一起为我国大江大河治理贡献力量。
船舶推进轴系扭振计算软件 利用Borland C ++开发的船舶推进轴系扭振计算软件具有强大的功能,能够完成内河船舶或钢质海船的单支船舶推进轴系和多分支船舶推进轴系的扭转振动计算。
计算结果以船舶推进轴系扭振计算书的形式输出(图形和表格),主要内容包括临界转速、振型、相对振幅矢量和、各阶各谐次的总放大系数、轴段的扭振附加应力及联轴器和齿轮箱输入端扭矩等。
本软件具有强大的全屏幕数据编辑功能(在屏幕下输入数据并自动生成数据文件和扭振当量系统模型)、友好的人机交互界面,使用非常方便。
本软件具有独立的打印驱动程序、自带汉字字库,图形清晰美观,计算精度高。
软件中所用的公式和标准均采用中国船舶检验局推荐的公式和标准,其计算结果完全满足中华人民共和国内河船舶和钢质海船建造规范要求。
基于传递函数的多缸内燃机轴系扭振数值计算方法
研究的开题报告
一、研究背景
随着汽车工业的不断发展，内燃机的性能也在不断提高，但内燃机
的振动和噪声问题仍然是制约其进一步发展的一个重要问题。
其中，多
缸内燃机燃气交替和曲轴转动不平衡等因素都会引起扭振问题，严重影
响内燃机的使用寿命和车辆的行驶舒适性。
因此，对于多缸内燃机轴系
扭振的数值计算方法研究具有重要的理论和实际意义。
二、研究内容
本文旨在基于传递函数的方法，研究多缸内燃机轴系扭振的数值计
算方法，具体研究内容包括：
1. 对多缸内燃机的结构进行分析，建立多缸内燃机的扭振模型；
2. 建立多缸内燃机的传递函数模型，分析燃气交替和曲轴转动不平
衡等因素对扭振的影响；
3. 对传递函数模型进行数值计算和仿真，并与实验数据进行对比，
验证计算方法的准确性和可靠性；
4. 探究多种参数对于多缸内燃机轴系扭振的影响，如缸径、活塞质量、行程、曲柄偏心量等。
三、研究意义
本文的研究成果将对多缸内燃机的设计和优化提供理论支持，为提
高多缸内燃机的使用寿命和提升车辆的行驶舒适性提供技术保障。
同时，还将为相关领域的研究提供参考，推动内燃机行业的发展。
柴油机曲轴扭振计算分析软件的开发与应用徐科达;俞水良【摘要】深入分析了柴油机曲轴轴系扭转振动的基本理论及其特性,给出了合适的柴油机轴系当量物理模型及其数学模型,并确定了分别采刚霍尔茨法、能量法对自由振动和强迫振动进行计算,在此基础上开发了基于VC++面向对象的柴油机轴系扭振计算分析软件,给出了理论计算与实测数据的比较,结果表明,利用所开发的软件能够进行柴油机轴系扭振的综合计算与扭振同特性分析.软件具有工程应用价值.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2011(040)002【总页数】4页(P71-74)【关键词】柴油机;曲轴;扭振;数学模型【作者】徐科达;俞水良【作者单位】同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海,200092;同济大学铁道与城市轨道交通研究院,上海,200092【正文语种】中文【中图分类】TP311 概述旋转式动力机械都存在扭转振动，由于轴系总是承受着气缸内气体的周期性低频、瞬变高频的压力冲击，以及其所驱动的发电机、螺旋桨、压缩机等受功动力装置的扭矩变化等不稳定因素，因此柴油机曲轴会发生扭转振动。
柴油机轴系扭振不但具有普遍性，而且初期危害不易察觉，具有潜伏性和突发性。
一旦发生事故，其后果往往是毁灭性的。
当轴系按照激励力矩的频率进行强迫振动，其频率等于自由振动的频率时，轴系将会出现共振现象。
当轴系扭振应力超过其许用应力时，曲轴就会发生断裂。
事实上，工程实践中对功率超过150马力的柴油机，一般均须进行扭转振动的测试、计算。
因此，轴系扭转振动的计算分析在柴油机设计和具体应用过程中有着非常重要的地位［1］。
基于以上的要求，本文开发了一个轴系扭振计算分析软件。
该软件可对计算模型中总质量数不超过60、有分支点、带有弹性联轴器和减震器及齿轮的复杂轴系进行自由振动和强迫振动计算。
能够正确反映轴系各节点的自振频率和振型，强迫振动正常工况或一缸熄火工况下的对应转速下的合成振幅、扭振应力和扭矩等。
