第一節(jié) 活塞、連桿的運(yùn)動(dòng)及其作用力

第六章柴油機(jī)及推進(jìn)軸系的振動(dòng)

船舶推進(jìn)軸系產(chǎn)生：（1）扭轉(zhuǎn)振動(dòng)（2）縱向振動(dòng)（3）回旋(橫向)振動(dòng)

振動(dòng)危害：（1）機(jī)件磨損增加或損壞（2）降低柴油機(jī)經(jīng)濟(jì)性和可靠性（3）引起船體水平、垂向振動(dòng)（對(duì)底腳螺栓、貫穿螺栓影響大，對(duì)氣缸蓋影響?。?）影響船員工作條件，損害船員健康一活塞的運(yùn)動(dòng)1活塞的位移x=R(1-cos)+L(1-cos)Rsin=Lsin

式中:－曲軸轉(zhuǎn)角;β－連桿擺角;λ＝R/L－連桿比，一般低速機(jī)為1/3－1/5經(jīng)簡(jiǎn)化，得：x≈R(1-cos)+(1-cos2)λR/4x=x1+x2x1=(1-cos)Rx2=(1-cos2)λR/4第一節(jié)活塞、連桿的運(yùn)動(dòng)及其作用力α=0°時(shí),x=0(即活塞在上止點(diǎn))α=180°時(shí),x=2R=S(即活塞在下止點(diǎn))α=90°或270°時(shí),x=R+＞R，即活塞不在行程中央，而在α90°或

α270°的某一位置時(shí)X＝R2活塞的速度X′≈ω*sin*R

+(2ω)sin2*λR/4x′=x′1+x′2x′1=ω*sin*Rx′2=(2ω)sin2*λR/4=0°(上止點(diǎn))或=180°(下止點(diǎn)),x′=0，最大速度x′max出現(xiàn)在α＜90°的某一位置3活塞的加速度

X″≈ω2cos*R

+(2ω)2cos2*λR/4

X″＝

x″1＋x″2

x″1=ω2cos*R，是一次曲柄的向心加速度在氣缸中心線的投影

x″2=(2ω)2cos2*λR/4，是二次曲柄的向心加速度在氣缸中心線的投影

α=0°時(shí),x″max=Rω2(1+λ),方向向下，最大

α=180°時(shí),x″=-Rω2(1-λ)，方向向上

α＜90°或α＞270°的某個(gè)位置x″=0(此時(shí)活塞速度最大)二、連桿的運(yùn)動(dòng)擺角β=sin-1(λsin)擺動(dòng)角速度β′=λωcossecβ擺動(dòng)角加速度β″=-λ(1-λ2)ω2·sin·sec3β由上述公式可知:1）α=90°和270°時(shí),連桿在氣缸中心線兩側(cè)的擺角β的絕對(duì)值達(dá)到最大值2）α=0°和180°、β=0°時(shí),連桿擺動(dòng)角速度β′最快,其數(shù)值相等,方向相反3）α=90°和α=270°時(shí),β″達(dá)到最大值三、曲柄連桿機(jī)構(gòu)的氣體力和慣性力1.氣體力Fg作用在燃燒室部件上，方向沿氣缸中心線向下，與柴油機(jī)工作過程和負(fù)荷有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量無關(guān)2.曲柄連桿機(jī)構(gòu)慣性力1）類型及影響因素（1）類型：活塞組件往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的往復(fù)慣性力；曲柄不平衡回轉(zhuǎn)質(zhì)量回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的回轉(zhuǎn)慣性力（離心力）；連桿運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的慣性力（小端往復(fù)慣性力，大端離心慣性力，桿身連桿力偶）（2）影響因素：和運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量及運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度有關(guān)，與ｎ2成正比，與負(fù)荷無關(guān)。為防曲柄連桿機(jī)構(gòu)慣性力過大而引起機(jī)件損傷和機(jī)器強(qiáng)烈振動(dòng)，柴油機(jī)不易超速運(yùn)行2）往復(fù)慣性力Fj=-mjx,,=-mjw2cos*R-mj(2w)2cos（2）R/4（1）Fj與x,,方向相反，作用線與氣缸中心線平行（2）Fj由Fj1和Fj2組成，為兩個(gè)回轉(zhuǎn)質(zhì)量為mj/2，回轉(zhuǎn)半徑分別為R和R/4的曲柄自上止點(diǎn)起同步反向，分別以角速度和2回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力的合力3)離心慣性力FR=-mR2

R與向心加速度方向相反,永遠(yuǎn)是離心的。它的作用線與曲柄中心線重合,并隨曲柄按角速度ω回轉(zhuǎn)四、曲柄連桿機(jī)構(gòu)作用力分析1合力FF=Fg+Fj，作用在氣缸中心線連桿小端處。低速、增壓柴油機(jī)連桿始終受壓，四沖程中、高速機(jī)換氣上止點(diǎn)附近連桿受拉伸。F分解合成為：柴油機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、傾覆力矩、作用在主軸承上的力2活塞銷處的作用力1）側(cè)推力FＮ＝Ftgβ，對(duì)主軸承產(chǎn)生傾覆力矩Md=FN*H,作用在機(jī)體上2）連桿推力FL=F/cosβ注：短連桿二者均增大3曲柄銷處的作用力1）FL在曲柄銷處分解為切向作用力T、法（徑）向作用力Z2）主軸承受力Z＋FR高負(fù)荷Z最大，低速FR最小，低速高負(fù)荷時(shí)主軸承受力最大；低負(fù)荷Z最小，高速FR最大，高速低負(fù)荷時(shí)主軸承受力最小4柴油機(jī)的輸出力矩T*R與傾覆力矩MD1）回轉(zhuǎn)力矩與傾覆力矩大小相等而方向相反，但作用在不同部件上，前者作用在曲軸上（引起曲軸扭轉(zhuǎn)振動(dòng)），后者作用在柴油機(jī)機(jī)體上（將引起柴油機(jī)左右振動(dòng)），而不能相互抵消2）在柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)中，總切向力和輸出力矩要變化ｉ次，轉(zhuǎn)動(dòng)角速度必然是ｉ次，而且在一個(gè)工作循環(huán)中將波動(dòng)ｉ次五、曲軸回轉(zhuǎn)不均勻度1.定義：曲軸回轉(zhuǎn)最大角速度與最小角速度之差與平均角速度之比2.原因：動(dòng)力