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船用柴油机曲轴裂纹早期识别方法研究

船用柴油机曲轴裂纹早期识别方法研究

作者：赵强武汉理工大学

学位级别：硕士

曲轴是船用柴油机重要零件之一。在气缸压力、往复惯性力周期性冲击和扭转载荷的联合作用下,曲轴容易因弯曲和扭转疲劳而产生裂纹,从而出现重大的安全隐患。若能够对曲轴裂纹进行有效地监测,及时发现裂纹的存在,就能适时对曲轴进行维修... 详细信息

曲轴是船用柴油机重要零件之一。在气缸压力、往复惯性力周期性冲击和扭转载荷的联合作用下,曲轴容易因弯曲和扭转疲劳而产生裂纹,从而出现重大的安全隐患。若能够对曲轴裂纹进行有效地监测,及时发现裂纹的存在,就能适时对曲轴进行维修或者更换,从而避免人员伤亡,降低经济损失。本文以锡柴4120SG型柴油机为研究对象,对正常曲轴和裂纹曲轴进行模态计算分析,研究裂纹出现前后曲轴自由模态频率及相应振型的变化规律,探索裂纹对曲轴固有特性的影响。在此基础上建立柴油机曲轴轴系多体动力学计算模型,以柴油机一个循环中信号的峰值和出现峰值的曲柄转角度数为特征参数,研究裂纹对柴油机曲轴轴系特征参数的影响规律,并分析干扰曲轴裂纹识别的影响因素,最后在4120SG型柴油机台架上进行试验验证。本文主要工作和结论为:1、模态计算及相应的模态试验表明:裂纹对模态振型影响较小,仅当裂纹较深、数量较多时振幅才会发生变化。裂纹对模态频率影响较大,曲轴中间位置的裂纹对模态频率的影响较曲轴两端处的裂纹大。裂纹越深、数量越多,模态频率变化量越大。裂纹改变了曲轴结构原有的刚度和阻尼,裂纹越深、数量越多,曲轴的刚度减小的就越多。因此,若能监测轴系扭转共振频率的变化,可实现曲轴裂纹的早期识别。2、4120SG型船用柴油机多体动力学计算表明:曲轴瞬时转速对裂纹不敏感,纵向振动对裂纹较敏感。裂纹导致曲轴的纵振峰值在裂纹所在位置处于发火时刻和发火时刻后130deg曲柄转角附近变大,非裂纹位置处基本不变。整体上表现为裂纹越深、数量越多,曲轴纵振峰值变化量就越大。因此可以通过实时监测柴油机曲轴纵向振动达到早期识别曲轴裂纹的目的。3、干扰曲轴裂纹识别的影响因素分析表明:虽然变转速、变负荷也会引起曲轴纵振峰值的突变,但与裂纹对纵向振动的规律不同。转速变化时,纵振信号是整体有较大的变化,变化趋势很明显,随着转速的增加,纵振峰值变化增大,出现峰值的时刻逐渐后移;负荷变化时,纵振峰值在一个周期内做无规律变化,整个周期上趋近动态平衡;当曲轴出现裂纹时,纵振峰值是在发火点和发火点后130deg曲柄转角附近发生局部的变化。因此柴油机转速和负荷的变化不会干扰曲轴裂纹的识别。4、以实验室长轴系的6L16/24型柴油机台架为对象,研究曲轴柔性对轴系纵振的影响,通过多体动力学仿真模型计算分析表明:曲轴结构越长,刚度越小,纵向振动对裂纹越敏感。5、在4120SG型柴油机上进行了试验验证,结果表明:计算模型可以较好反映柴油机轴系的振动特性,通过计算得到的结论是可信的。若纵振峰值在柴油机发火点附近出现局部明显变化,则说明该曲轴出现了裂纹,如果纵振峰值变化剧烈,在发火点和发火点后130deg曲柄转角附近较正常工况下的纵振峰值超过0.01mm,就说明该曲轴裂纹较深或者裂纹数量较多,应当引起足够的重视。裂纹的出现,曲轴纵振峰值变化数量级在10-10mm,因此对曲轴纵振微小变化的准确监测是柴油机曲轴裂纹早期识别的难点。曲轴裂纹对柴油机的可靠性影响非常大,虽然受试验条件的限制,未能进行裂纹模拟试验,但论文主要通过仿真模型的计算分析,既发现了曲轴裂纹早期识别的可行性,又指出了裂纹识别的难点,可为柴油机曲轴裂纹早期识别的工程应用提供参考。

关键词：船用柴油机曲轴裂纹模态计算多体动力学计算

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曲轴裂纹的修复方法

能源基地建设 2000年第6期 66-67页

作者：杨元生邓瑞生山西省农业机械化科学研究所山西环箭焊修有限责任公司

曲轴是发动机的主要部件。而发动机的工作原理决定了曲轴的工作时的受力状态为不均匀的弯曲、扭曲、冲击等复合交变载荷,由于使用状况恶劣,如汽车大量超载使发动机长期严重过载,润滑不良,造成曲轴早期的过量磨损或抱瓦产生裂纹失效而报废。

关键词：曲轴裂纹发动机维修内燃机

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ТЭМ2型内燃机车ПД型柴油机曲轴裂纹原因分析

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国外内燃机车 2009年第5期 23-25页

作者： А.Е.Миронов 张兆平

对ТЭМ2型内燃机车ПД型柴油机曲轴出现裂纹的状况和产生裂纹的原因进行了分析,并提出了改进措施。

关键词： ТЭМ2型内燃机车 ПД型柴油机曲轴裂纹原因分析改进措施

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船用高速柴油曲轴裂纹和断裂的原因分析

船用高速柴油曲轴裂纹和断裂的原因分析

基于金属磁记忆检测的柴油机曲轴裂纹在线诊断应用研究

中国航海学会航标专业委员会沿海航标学组2002年航标学术研讨会

作者：张涌生福州航标处

本文针对船舶高速柴油机在使用中及时发现曲轴裂纹,采取的相应措施和对策,及如何消除裂纹断裂的隐患进行探索性分析。

关键词：船用柴油机曲轴裂纹曲轴断裂船舶维修管理

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基于金属磁记忆检测的柴油机曲轴裂纹在线诊断应用研究

福建省科协第五届学术年会数字化制造及其它先进制造技术专题学术年会

作者：李寒林鹿勇蔡振雄李玩幽集美大学轮机工程学院哈尔滨工程大学

本文介绍了金属磁记忆检测技术的基本原理及其发展应用,同时与现有的柴油机曲轴裂纹故障诊断方法相比较,提出了应用磁记忆技术对曲轴裂纹进行在线诊断的方案,并指出此方法的优缺点和应用前景。

关键词：金属磁记忆曲轴裂纹诊断

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某油轮主机抱瓦机损事故分析

珠江水运 2024年第9期 24-27页

作者：季朋武警海警学院训练舰艇大队

本文深入分析了某油轮主机抱瓦机损事故,对事故情况、修理过程以及原因进行了详细剖析。本文提出了船舶维护和检修过程中应加强的关键点,以及在合理条件下运营船舶的重要性。通过本文分析,能够让从业人员重视主机维护保养疏忽和操作失... 详细信息

本文深入分析了某油轮主机抱瓦机损事故,对事故情况、修理过程以及原因进行了详细剖析。本文提出了船舶维护和检修过程中应加强的关键点,以及在合理条件下运营船舶的重要性。通过本文分析,能够让从业人员重视主机维护保养疏忽和操作失误可能带来的严重后果,有效提高船舶运营维护水平,减少同类型事故风险,确保船舶的安全运行,为船舶柴油机领域的从业人员提供有益的经验教训,降低类似事故的发生率。

关键词：船舶主机抱瓦机损曲轴裂纹主机机损

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