柴油机及轴系振动平衡1.docx

1、柴油机及轴系振动平衡13.4柴油机及推荐轴系的振动和平衡3.4.1活塞、连杆的运动及受力3.4.1.1活塞连杆的运动1活塞的位移x 当0时，x0（即活塞在上止点）；当180时，x2Rs（即活塞在下止点）；当90或270时，xRR/2R。即当90或180时，活塞不在行程中央，而在90或270的某一位置时，活塞位移xR（行程中央位置）。2活塞的速度 当0时（上止点）或180时（下止点），0，即在上下止点处活塞的运动速度均为零,而活塞运动的最大速度max则出现在90或270的某一位置。3活塞的加速度 当0时，达最大值： maxR2 （1），方向向下；当180时，-R2 （1-），方向向上。活塞在上止

2、点时的加速度在数值上大于活塞在下止点时的加速度。在90或270的某个位置0（活塞速度最大）。1. 在曲轴连杆机构中，连杆比通常是指（ ）。A活塞直径D与曲柄半径R之比 B曲柄半径R与连杆长度L之比 C连杆长度L与曲柄半径R之比 D连杆长度L与活塞直径D之比2. 曲轴半径R与连杆长度L之比用表示，通常低速柴油机的值为（ ）。A1/31/4 B1/31/5 C1/41/5 D1/51/63. 活塞位移x是曲轴转角的函数，下列表述错误的是（ ）。A当0时，则x0 B当90时，则xRC当180时，则x2R D当270时，则xRR/2 4. 与活塞位移x与无关的是（ ）。A曲轴半径R B曲轴转角 C连杆

3、比 D曲轴回转角速度5. 柴油机在运行过程中，其活塞运动规律是（ ）。A活塞在上止点时，速度最大，加速度最大 B活塞在行程中央时，速度最大，加速度为零C活塞在下止点时，速度为零，加速度为零 D活塞在行程中点附近某点，速度最大，加速度为零6. 活塞运动的最大速度是出现在行程的（ ）。A上止点 B下止点 C接近行程中点 D行程中点7. 活塞运动的最小速度是出现在行程的（ ）。A止点 B接近止点 C行程中央 D接近行程中央8. 活塞运动的最大加速度是出现在行程的（ ）。A上止点处 B接近止点处 C行程中央 D接近行程中央9. 活塞运动的加速度为零的点是出现在行程的（ ）。A上止点 B接近行程中央 C

4、行程中央 D下止点10. 柴油机活塞运动速度和加速度绝对值的变化规律是（ ）。A活塞在上止点时速度最大，加速度为零 B活塞在上止点时速度为零，加速度最大C活塞在上止点时，速度和加速度都为零 D活塞在上止点时，速度和加速度都最大11. 柴油机活塞运动的速度和加速度，当活塞下行靠近行程中央时（ ）。A加速度最大，速度为零 B速度最大，加速度为零C速度和加速度都最大 D速度和加速度均为零12. 活塞速度的方向由向上变为向下且速度变化最大，是发生在行程（ ）。A上止点 B下止点 C行程中点偏上 D行程中点偏下13. 活塞速度的方向由向下变为向上且速度变化最大，是发生在行程（ ）。A上止点 B下止点 C

5、行程中点偏上 D行程中点偏下14. 活塞加速度的方向由向下变为向上且加速度变化最大，是发生在行程（ ）。A上止点 B下止点 C90接近中点 D270接近中点15. 活塞加速度的方向由向上变为向下且加速度变化最大，是发生在行程（ ）。A上止点 B下止点 C90接近中点 D270接近中点16. 活塞加速度的方向（ ）。.在上止点，加速度方向朝上 .在上止点，加速度方向朝下 .在下止点，加速度方向朝上 .在下止点，加速度方向朝下A B C D17. 活塞加速度在上、下止点处绝对值大小比较（ ）。A上止点的大于下止点 B下止点的大于上止点 C上止点的等于下止点 D上止点或大于或小于下止点18. 在曲轴

6、连杆机构中，若曲轴按稳定角速度回转时，活塞做（ ）。A匀速直线运动 B匀加速直线运动 C变速直线运动 D匀减速直线运动19. 当活塞由上止点运行到下止点（0180）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（ ）。A速度一直向上，加速度由向上变向下 B速度一直向下，加速度由向下变向上C加速度一直向下，速度由向下变向上 D加速度一直向上，速度由向上变向下20. 当活塞由下止点运行到上止点（180360）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（ ）。A加速度一直向上，速度由向上变向下 B加速度一直向下，速度由向下变向上C速度一直向上，加速度由向上变向下 D速度一直向下，加速度由向下变向上21. 当曲柄从极左运

7、行到极右位置（27090）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（ ）。A速度向下，加速度由向下变这向上 B速度向上，加速度由向下变为向上C加速度向下，速度由向上变为向下 D加速度向上，速度由向下变为向上22. 当曲柄从极右运动到极左位置（90270）过程中，活塞速度和加速度方向变化是（ ）。A速度向下，加速度由向上变为向下 B速度向上，加速度由向下变为向上C加速度向下，速度由向上变为向下 D加速度向上，速度由向下变为向上23. 下述说法正确的是（ ）。A连杆比是指连杆长度L与曲柄半径R之比B当曲柄转角90时，活塞位xR（R为曲柄半径）C活塞运行的最大加速度出现在行程中央 D当曲柄从极左运行到极右

8、位置（27090）过程中，活塞速度由向上变向下，加速度向下24. 二次曲柄的曲柄半径和曲柄角加速度分别为（ ）。AR/2，2 BR/4，2 CR/4， DR/2，25. 一次曲柄的曲柄半径和曲柄角加速度分别为（ ）。AR， BR， CR/4，2 DR，2Bcbdd caabb babcd cacbc cddba3.4.1.2曲柄连杆机构的受力分析1气体力Fg 作用在曲柄连杆机构上的气体力Fg与柴油机的工作过程和负荷有关。即使在负荷一定的情况下，气体力Fg也是周期交变的，即气体力Fg随曲轴转角而变。Fg的变化周期为柴油机的一个工作循环，方向沿气缸中心线向下。2曲柄连杆机构的惯性力 曲柄连杆机构的

9、惯性力有：活塞组件往复运动所产生的往复惯性力；曲柄不平衡回转质量回转运动所产生的回转惯性力（离心力）；连杆运动所产生的惯性力。曲柄连杆机构的惯性力主要和运动件的质量及运动时的加速度有关。 （1）往复惯性力Fj往复惯性力Fj为集中在活塞销（或十字头销）中心处的往复运动质量mj在做不等速往复运动时产生的惯性力。 往复惯性力的方向与活塞加速度的方向相反，作用线与气缸中心线平行。略去往复质量重心与气缸中心线的微小偏移（如单滑块十字头、活塞冷却机构引起的偏移），可以认为往复惯性力的作用线与气缸中心线重合。 （2）离心惯性力FR离心惯性力FR为集中在曲柄销中心处的不平衡回转质量M 在作回转运动时产生的惯性

10、力。 离心惯性力的方向与向心加速度的方向相反，永远是离心的。它的作用线与曲柄中心线重合，并随曲柄按角速度回转。 （3）连杆力偶ML连杆力偶ML为连杆转动惯量在连杆摆动时产生的惯性力偶。连杆力偶作用在连杆摆动平面内，其数值大小交变，方向交变。当连杆摆到气缸中心线左侧时，ML为逆时针方向；当连杆摆到气缸中心线右侧时，ML为顺时针方向。连杆力偶数值较小。3合力F 在活塞上作用着气体力Fg和往复惯性力Fj的合力F为FFg+Fj，合力f作用在气缸中心线连杆小端处。由于气体力Fg和往复惯性力Fj都随曲轴转角变化，其合力F的大小和方向也随曲轴转角而变化。4侧推力FN与连杆推力FL 作用力F在活塞销处分解为两

11、个力：一个分力FN垂直于气缸壁（或导板），称为侧推力；另一个分力FL沿连杆中心线，称为连杆推力。 侧推力FN的大小、方向交变，作用在十字头导板或气缸壁上。连杆推力的数值大小交变，作用在曲柄销上，而方向是否交变则取决于机型。5切向力FT和法向力FZ 连杆推力FL在曲柄销处又可分解为两个分力：一个分力FT垂直于曲柄中心线，称为切向作用力；另一个分力FZ沿着曲柄中心线，称为法向作用力。 将FL移至主轴承处并沿水平和垂直方向分解为F和，其中F等于合力F。这说明在活塞销处承受的合力通过曲柄连杆机构最终传递到主轴承上。此外，在主轴承上还作用着不平衡回转质量的离心惯性力FR。6柴油机的输出力矩和倾覆力矩 切

12、向力FT对曲轴中心线形成的力矩FTR为柴油机的单缸输出力矩，由于切向力FT的大小是随着气体力Fg、往复惯性力Fj和曲轴转角的变化而变化的，输出力矩FTR也是交变的。此外由于气体力Fg和往复惯性力Fj的合力F的作用，在柴油机机体垂直于气缸中心线方向作用着一对大小相等、方向相反的力FN和，力间距离为h，它们构成了柴油机的倾覆力矩，在数值上同柴油机各瞬时输出力矩大小相等而方向相反。但作用在不同的一部件上。柴油机的输出力矩作用在柴油机之外被驱动的机械上（如螺旋桨、发电机等），而倾覆力矩则作用在柴油机机体上。因此二者不能抵消。1. 柴油机在工作中产生的气体力将直接作用在（ ）。A气缸盖 B气缸套 C活塞

13、顶 DABC2. 曲柄连杆机构中的往复惯性力是由（ ）产生的。A活塞和连杆 B连杆和曲轴 C活塞和曲轴 D活塞、连杆和曲轴3. 通过力学模型的简化可知，曲柄连杆机构中的离心惯性力是由（ ）产生的。A活塞和连杆 B连杆和曲轴 C活塞和曲轴 D活塞，连杆和曲轴4. 作用在活塞销（或十字头销）上的合力f，主要是由（ ）组成的（ ）。A摩擦力和气体力 B往复惯性力和气体力 C往复惯性力和离心惯性力 D气体力和离心惯性力5. 作用在活塞顶上的气体力与（ ）。A柴油机工作过程和运动部件质量有关 B柴油机工作过程和运动部件质量无关C工作过程无关而与运动部件质量有关 D工作过程有关而与运动部件质量无关6. 作

14、用在曲柄连杆机构的惯性力（ ）。A与柴油机的负荷和转速均有关 B与柴油机的负荷和转速均无关C与柴油机的负荷有关，而与转速无关 D与柴油机的负荷无关，而与转速有关7. 作用在曲柄连杆机构的惯性力与柴油机的转速有下列关系（ ）。A与转速成正比 B与转速的平方成正比 C与转速的三次方成正比 D与转速的四次方成正比8. 曲柄连杆机构的惯性力与（ ）有关。A柴油机负荷 B柴油机转速 C柴油机工作过程 D喷油提前角9. 作用在曲柄连杆机构上的力主要有（ ）。A气体力 B惯性力 C连杆力偶 DABC10. 作用在曲柄连杆机构上的惯性力主要有（ ）。A活塞组件的往复惯性力 B回转质量的离心惯性力 C连杆力偶

15、DABC11. 根据柴油机运动部件受力分析，柴油机连杆的承载情况一般可认为（ ）。A四冲程柴油机连杆承受拉压交变应力，而二冲程柴油机承受单向压应力B四冲程柴油机连杆承受单向压应力，而二冲程柴油机承受拉压交变应力C两者都承受拉压交变应力D两者都只承受单向压应力12. 二冲程柴油机活塞从上止点下行时，其上半个行程的往复惯性力的方向是（ ）。A向上 B向下 C交变 D为零13. 二冲程柴油机往复惯性力绝对值最大是在（ ）。A上止点（0）附近 B下止点（180）附近C曲柄水平极左（270）附近 D曲柄水平极右（90）附近14. 曲柄连杆机构的惯性力与（ ）成正比。A负荷 B转速平方 C转矩 D转速15

16、. 工作时受各缸交变的气体力、往复惯性力和离心惯性力作用的部件是（ ）。A活塞 B连杆 C曲轴 D十字头16. 当柴油机做均速转动时，曲柄连杆机构中的往复惯性力和离心惯性力，其大小变化的正确说法是（ ）。A往复惯性力和离心惯性力大小均不变B往复惯性力和离心惯性力大小均变化C往复惯性力不变而离心惯性力大小变化D往复惯性力变化而离心惯性力大小不变17. 为了避免运动件惯性力过大，必须限制柴油机的（ ）。A最高排气温度 B最高转速 C最大热负荷 D最大燃油供油量18. 作用在曲柄连杆机构的气体力fg（ ）。.与柴油机类型有关 .与柴油机负荷有关 .与柴油机曲轴转角的变化有关 .与柴油机转速有关 .与

17、曲柄连杆机构质量有关 .与曲柄连杆机构加速度有关A B C D19. 曲柄连杆机构的惯性力（ ）。.与柴油机类型有关 .与柴油机负荷有关 .与柴油机曲轴转角的变化有关 .与柴油机转速有关 .与曲柄连杆机构质量有关 .与曲柄连杆机构速度有关A B C D20. 柴油机工作时，能产生惯性力的部件有（ ）。.气缸 .活塞 .连杆 .飞轮 .主轴承 .曲柄臂A B C D？21. 活塞上总作用力f传递的最后结果是（ ）。.柴油机输出转矩 .倾覆力矩 .作用在主轴承上的力 .往复惯性力 .离心惯性力 .作用在贯穿螺栓上的力A B C DDabbd dbbdd aaabc dbdcd a3.4.2柴油机的

18、振动与平衡3.4.2.1柴油机振动的危害柴油机在运转过程中，必然要产生周期变化的不平衡力和力矩，它们的存在将会使柴油机产生振动。柴油机的振动危害很大，由于振动产生撞击和变形，会影响柴油机的可靠性和耐久性；还会使管理人员的工作条件恶化，损害健康，甚至因疲劳而酿成事故；对于大型低速柴油机还可能引起船体振动，危害船舶安全。1. 柴油机振动的危害是（ ）。A离心惯性力增加 B离心力矩增加 C机件磨损增加 D回转不均匀度增加2. 柴油机振动的危害是（ ）。A往复惯性力增加 B往复惯性力矩增加 C曲轴扭矩增大 D机件损坏3. 柴油机振动易造成（ ）损坏。A地脚螺栓 B气缸盖 C气缸盖螺栓 D连杆螺栓4.

19、柴油机振动的危害有（ ）。.使柴油机经济性下降 .使柴油机可靠性降低 .柴油机飞车 .损害管理人员健康A B C D5. 柴油机振动的危害有（ ）。.使柴油机动力性下降 .使柴油机强度下降 .机件损坏 .引起船体振动A B C D6. 柴油机振动的危害有（ ）。.引起船体垂向振动 .引起船体水平振动 .使管理人员工作条件变差 .使柴油机可靠性下降A B C D7. 工作条件受柴油机振动影响小的部件是（ ）。A气缸盖 B气缸体 C机架 D机座8. 工作条件受柴油机振动影响大的螺栓是（ ）。A贯穿螺栓 B地脚螺栓 C气缸盖螺栓 DABCdadb dad3.4.2.2多缸柴油机的振动与平衡1一次力矩

20、的平衡 一次力矩主要包括合成离心力矩和一次往复惯性力矩。 对于一次力矩，通常采用在曲轴上装平衡重的方法加以控制。在极少的情况下，在柴油机的正常转速范围内，一次力矩可能同时引起船体的水平振动和垂直振动，一般用可调式平衡重将垂直振动控制在安全的范围内，然后用安装在链条驱动轮和张紧轮上的一次力矩平衡器来控制水平力矩。由于这种情况很少发生，所以一般在柴油机上并不配置一次力矩平衡器。2二次力矩的平衡 二次力矩仅为二次往复惯性力矩，因此它只有垂直分量。在柴油机的正常运转范围内，4、5、6缸的二次力矩会引起船体的45节垂直振动，为了控制振动的产生，必须安装二次力矩平衡器。3总倾覆力矩Md的控制 多缸柴油机的

21、总倾覆力矩Md引起柴油机的横向振动，并通过地脚螺栓、基座（柴油机坐落的地基）作用到船体上，激发船体振动。但因Md的传动幅值不大，对总倾覆力矩引起的振动一般不予平衡。为了减小基座的振动（这振动不仅仅是由倾覆力矩引起的），在中、高速柴油机的基座上设置弹性支撑，即将柴油机的机座落在一个由金属弹簧或者橡胶所制成的支座上，再安装在刚性的基座上。弹性支撑将柴油机产生的振动力源与船体隔开，使振动力源不传或少传到船体上去。1. 多缸柴油机的往复惯性力将会造成柴油机（ ）。A横向左右摆动 B纵向上下跳动 C纵向左右振动 D横向上下振动2. 多缸柴油机的离心惯性力矩将会造成柴油机（ ）。A左右振动 B纵向左右、垂

22、直方向振动 C纵向振动 D垂直振动3. 倾覆力矩将会造成柴油机的（ ）。A纵向振动 B水平振动 C横向摆动 D垂直振动4. 直接使柴油机左右摇摆的力和力矩有（ ）。.离心惯性力 .往复惯性力 .侧推力 .倾覆力矩 .连杆力偶 .离心力矩A B C D5. 使柴油机上下振动的力和力矩是（ ）。.往复惯性力 .往复惯性力矩 .离心惯性力 .侧推力 .倾覆力矩 .连杆力偶A B C D6. 当代新型超长行程柴油机的发展，使振动变得（ ）。A加剧 B减轻 C无影响 D随机型而异7. 引起多缸柴油机整机振动的力和力矩是（ ）。.输出转矩 .总倾覆力矩 .往复惯性力矩 .合成离心惯性力矩 .往复惯性力 .

23、合成离心惯性力A B C D8. 下列各因素中能够引起多缸柴油机产生振动的是（ ）。.气体力 .合成往复惯性力及其力矩 .合成离心惯性力及其力矩 .总倾覆力矩 .总连杆力偶A B C D9. 单缸柴油机的往复惯性力和多缸柴油机合成往复惯性力矩的平衡方法可采用（ ）。A平衡重法 B正反转平衡法 C外部平衡法 D内部平衡法10. 二次往复惯性力矩平衡器中平衡轴的回转角速度为（ ）。A2 B/2 C2 D211. 多缸柴油机通过采取措施达到内部平衡，这表示（ ）。A柴油机不再存在振动 B柴油机仍存在振动 C不存在振动但有变形 D存在振动但无变形12. 柴油机运动部件离心力的外部平衡是指达到了（ ）。

24、A离心惯性力的合力等于零 B离心惯性力的合力矩等于零 C扭矩等于零 DAB13. 柴油机运动部件的往复惯性力达到外部平衡是指达到了（ ）。A一次往复惯性力的合力与一次往复惯性力的合力矩等于零B二次往复惯性力的合力与二次往复惯性力的合力矩等于零C曲轴上的扭转力矩等于零DAB14. 在下列各种利用平衡重以消除离心力矩的方法中，既能达到外部平衡，又能达到内部平衡的是（ ）。A不规则平衡法 B分段平衡法 C各缸平衡法 D整体平衡法15. 对于多缸柴油机来说，所谓的外部平衡就是指柴油机的曲柄连杆机构在运动中所产生的（ ）全部被平衡。A合成离心力，合成离心力矩 B一次合成往复惯性力及力矩C二次合成往复惯性

25、力及力矩 DABC16. 对于多缸柴油机来说，达到内部平衡主要是指柴油机各缸曲柄连杆机构在运动中所产生的（ ）全部被平衡。A离心惯性力，离心惯性力矩 B离心惯性力，往复惯性力C离心惯性力矩，往复惯性力矩 D离心惯性力，倾覆力矩17. 多缸柴油机回转部件的不平衡离心惯性力矩的平衡方法为（ ）。A在曲柄臂装平衡重 B采用正反转平衡轮系 C在曲轴自由端装减振器 D以上全部18. 在多缸柴油机的各曲柄臂上都加装平衡重，这是为了（ ）。A平衡离心惯性力和往复惯性力 B平衡往复惯性力和力矩C使曲轴不再受离心惯性力的作用 D平衡倾覆力矩19. 首尾齿轮传动式平衡机构大多用于（ ）。A大、中型柴油机 B中、小

26、型柴油机 C大型低速柴油机 D小型高速柴油机20. 以曲轴回转角速度正反转动的首尾齿轮传动式平衡机构，是平衡柴油机的（ ）。A合成离心力和离心力矩 B合成二次往复惯性力矩 C合成一次往复惯性力矩 D合成的往复惯性力21. 以2倍曲轴回转角速度正反转动的首尾齿轮传动式平衡机构，是平衡柴油机的（ ）。A合成离心力的离心力矩 B合成二次往复惯性力矩 C合成一往复惯性力矩 D合成的往复惯性力22. 对多缸柴油机通过适当的曲柄列可达到的平衡是（ ）。A外部平衡 B内部平衡 C各缸平衡 D扭振平衡23. 多缸柴油机的合成往复惯性力矩通常采用（ ）平衡。A平衡重法 B正、反平衡轮系法 C内部平衡法 D外部平

27、衡法24. 用正反转平衡法平衡往复惯性力及其力矩的措施是（ ）。.内部平衡法 .外部平衡法 .平衡轴法 .首尾齿轮法 .分段平衡法 .整体平衡法A B C D25. 多缸柴油机离心力矩的平衡方法有（ ）。.各缸平衡法 .分段平衡法 .整体平衡法 .不规则平衡法A B C DBbcca addbc addcd aacac babcd3.4.3轴系的扭转振动3.4.3.1轴系扭振的转速禁区、轴系扭振的减震避震措施1船舶轴系扭转振动许用应力 柴油机推进轴系在运转中由于传递交变回转力矩而产生交变的扭转应力r。此外，轴系扭转振动还使轴系受到扭振附加应力的作用。尤其是当轴系发生扭转共振时，此扭振附加应力将

28、达到最大值，可能超过轴系的扭振许用应力而引起轴系破坏，这里讲的扭转振动许用应力实际上是指扭振附加应力的容许限度。 如果扭振应力或扭矩超过持续运转的许用值时，或当扭振引起齿轮齿击、弹性元件的交变扭矩大于持续运转的许用交变扭矩时，则应在这个共振转速区nc附近设“转速禁区”。在此禁区内机器不应持续运转。禁区范围为： 根据扭振应力或扭矩超过许用值的多少，禁区范围可适当扩大或减小。通常，对单节振动该禁区范围可取10%nc，双节以上振动可取5%nc。钢质海船入级规范规定“转速禁区”应在转速表上用红色标明，并应在操纵台前设示告牌。 在常用转速范围内或特殊使用转速范围内，不应产生z/2及z次简谐的危险共振转速。在R0.85时，由共振上坡波产生的扭振应力应不超过持续运转许用应力c；在R0.851.03范围内，共振和重要非共振产生的合成应力，应不超过c的1.5倍。2扭转振动的减振措施 （1）“转速禁区”回避法 在柴油机运行转速范围内设置“转速禁区”实质上是在运转中使用回避措施，避免在有害转速区段内持续运转，这种方法一般主要用在大型船用柴油机上。因为这类柴油机一方面因其转速低、部件大，使用减振器