《柴油机硅油减振器检验指南》2008

-1-1适用范围1.1本指南适用于船用柴油机硅油减振器(以下简称减振器)的型式（设计）认可和产品检验，也可供柴油机和减振器制造厂参考使用。2认可和检验的依据2.1本社《钢质海船入级规范》。2.2本社《钢质内河船舶建造规范》。2.3本社《材料与焊接规范》。3术语和定义3.1本指南所涉及产品检验的术语和定义见本社《钢质海船入级规范》。3.2本指南所涉及扭转振动的术语和定义参见本社《船上振动控制指南》和本社有关规范相关内容。4图纸和技术文件4.1应将减振器的下列图纸资料提交本社批准：(1)减振器的纵中剖面图（包括结构尺寸、材质等）；(2)减振器设计计算书，计算书应包括如下内容：①减振器与所配机型柴油机轴系的自由振动和强迫振动的扭振计算；②减振器惯性环和壳体转动惯量的计算；③减振器阻尼系数的计算；④减振器的硅油名义粘度的计算；⑤减振器的散热面积计算；⑥减振器的功率损失计算；（3）减振器型式试验大纲。4.2应将下列文件和资料提交本社备查：（1）有关工厂概况（包括工厂历史及现状）、产品生产历史的说明，如产品经过专门的验证或鉴定，可附上有关报告及证书。（2）质量控制计划——制造者应建立认可范围产品的质量控制计划并提交本社审批。质量控制计划应按产品技术要求或标准，描述产品制造过程中的质量保证和控制的方法，应反映本社规范要求的检验和试验要求。-2-5产品的设计和技术要求5.1一般要求5.1.1减振器的设计通常只考虑所配柴油机曲轴轴系的性能和扭振参数。5.1.2减振器的设计可采用双质量系统法或多质量系统法。5.1.3应通过扭振计算确定图5.1.3中的结构尺寸。图5.1.3硅油减振器结构图1环形壳体2摩擦环3惯性环4密封垫圈5储油槽Ro—减振器惯性环外径，mm；Ri—减振器惯性环内径，mm；δ—减振器惯性环与壳体之间的间隙，mm；L—减振器惯性环厚度，mm；h—壳体厚度，mm。5.1.4减振器的壳体、惯性环可用铸铁、铸钢或锻钢制造,壳体亦可以用钢板制造。所用材料的理化性能应符合本社《材料与焊接规范》的有关规定，且其抗拉强度Rm应符合表5.1.4的规定。表5.1.4钢种抗拉强度Rm（N/mm2）铸铁＞200铸钢＞400锻钢、钢板400～6005.1.5焊接的壳体应进行消除内应力的热处理。-3-5.1.6铸造的减振器壳体和惯性环加工前一般应进行磁粉或渗透检测。5.1.7一般壳体壁厚h为惯性环外径Ro的1/25～1/30。5.1.8减振器壳体上除进油孔外，一般还应开有排气孔。5.1.9减振器的惯性环上一般应开有2～4个平衡孔。5.1.10减振器壳体内表面和惯性环外表面的加工精度应不低于。5.1.11铸造壳体内表面及惯性环外表面一般应镀铬或锌，或采取其他表面处理措施。5.1.12减振器的摩擦环一般可用磷青铜制造，亦可采用聚四氟乙烯制造。5.1.13减振器工作时，壳体温度应不超过115℃。5.2双质量系统法5.2.1将柴油机曲轴轴系简化为单质量当量系统，并加装有硅油减振器后为双质量当量系统，见图5.2.1。图5.2.1双质量当量系统系统的运动方程为：0eddddCItieeeeddeeeMKCI式中：dI——减振器惯性环的转动惯量，kg·m2；eI——柴油机轴系当量转化的转动惯量（取自柴油机曲轴系统自由振动计算的结果，z——气缸数，Ik——第k质量的惯量，αk——第k质量的相对振幅）kg·m2；dC——减振器的阻尼系数，N·m·s/rad；eK——柴油机轴系当量转化的扭转刚度（2pIKee，p——柴油机原系统的自振圆频率，rad/s），N·m/rad；eM——作用在系统上的当量激励力矩幅值（，rM——干扰力矩，N·m；-4--5-——相对振幅矢量和），N·m；——激励力矩的圆频率，rad/s；t——时间，s；d，d——减振器惯性环的角速度和角加速度，rad/s，rad/s2；e，e，e——轴系当量集中质量的角位移、角速度和角加速度，rad，rad/s，rad/s2。5.2.2配有减振器的柴油机轴系双质量系统的自由振动和强迫振动计算。（1）审查5.2.1中的eI、eK、p及eM的数值；（2）审查强迫振动计算的柴油机曲轴自由端共振振幅A：A为曲轴各轴段的应力不超过规范持续许用扭振应力的第一质量点的振幅或最小振幅，rad。（3）审查振幅放大系数。减振器振幅放大系数为：eeMAKm式中：A——与5.2.2（2）中相同；eK、eM——与5.2.1中相同。5.2.3减振器惯性环转动惯量的计算。（1）惯量比减振器的惯量比与振幅放大系数的关系为：21m式中：m——与5.2.2（3）中相同；——惯量比，edII，其中dI，eI与5.2.1中相同。在强迫振动计算中，根据A而确定m，并根据m而确定。（2）惯性环的转动惯量为：edIIkg·m2式中：、eI——与5.2.3（1）中相同。①一般35.0，dI为1~2倍单位气缸转动惯量；②惯性环惯量与壳体惯量之比一般取1.25～2.86；-6-③考虑柴油机结构布置许可条件，按dI的数值来确定惯性环的结构尺寸。在图5.1.3中，一般65.0~25.0/oiRR；60.0~15.0/0RL。5.2.4共振点的频率比为：22IIIIp式中：II——双质量系统的共振频率，rad/s；p——与5.2.1中相同；——与5.2.3（1）中相同。设计时应pII，减振器主要减振的谐次（一般为主谐次）的临界转速一般应低于0.9倍的主机额定转速。5.2.5减振器阻尼系数的计算。减振器的阻尼系数为：Cd=2IdprN·m·s/rad式中：dI、p——与5.2.1中相同；r——阻尼比，2121r，其中：与5.2.3（1）中相同。采用Cd进行双质量强迫振动计算的结果应满足5.2.2（2）的要求，否则应调整Id的数值并重新确定Cd的数值。5.2.6减振器的硅油粘度的计算。（1）硅油的有效粘度（温度为60℃）；减振器的硅油通常称二甲基硅油，其粘度以“厘斯”为单位，用符号“cs”表示。减振器运转中的硅油有效粘度ffev按下式确定：RdffeLRLRCv21π21098.903013cs式中：、iR、oR——见图5.1.3；R——修正系数，其值按表5.2.6（1）选取。-7-表5.2.6（1）0.250.300.400.500.600.700.80700mV1.041.031.010.970.890.770.611000700mV1.111.101.081.030.940.810.58表中mV为平均剪切率，其值按下式确定：omARVII49.0（rad2/s或1/s）①值不宜过大，一般取oR022.025.0，mm；②A——与5.2.2（2）中相同；③310mV1/s。（2）硅油的名义粘度（温度为25℃）。当按5.2.6中公式求得工作状态下的硅油有效粘度后，名义粘度可按下式计算：tvffeovvcs式中：v——剪切率修正系数（图5.2.6（2）a）；t——温度修正系数（图5.2.6（2）b），硅油减振器装在柴油机内时，硅油温度可取为75℃；装在机外时，可取为45℃。图5.2.6（2）a剪切率修正曲线图5.2.6（2）b温度修正曲线700mVR0/RRi-8-①核查所灌装硅油的型号；②一般ov为1.25×104～2×105cs；③ffevov。5.2.7功率损失为：23II410503.2AINddkW式中：II——与5.2.4中相同；dI——与5.2.1中相同；A——与5.2.2（2）中相同。5.2.8减振器散热面积为：S=2π（R02－Ri2＋LR0＋LRi）×10-6m2式中：iR、oR、L——见图5.1.3。5.2.9功率损失dN与散热面积S之比值应满足下式要求：SNd≤6.39kW/m2。5.3多质量系统法将硅油减振器和柴油机曲轴轴系各质量点组成多质量系统，见图5.3。Ix——减振器等效惯量，kg·m2；I1、I2、…Iz——各缸转动惯量，kg·m2；I飞轮——飞轮转动惯量，kg·m2。图5.3多质量当量系统5.3.1配有减振器的柴油机轴系的多质量系统的自由振动和强迫振动计算。（1）减振器计算时的当量转动惯量为：IxI1I2IzI飞轮-9-2dhxIIIkg·m2式中：Ih——减振器壳体惯量，kg·m2；Id——减振器惯性环惯量，kg·m2。（2）审查计算的柴油机曲轴自由端共振振幅A；A与5.2.2（2）中相同。（3）审查带减振器的多质量系统的共振频率II。II与5.2.4中相同。5.3.2减振器阻尼系数计算。最佳阻尼系数为：IIddICN·m·s/rad式中：dI——与5.2.1中相同；II——与5.3.1（3）中相同。（1）采用Cd进行多质量系统强迫振动计算的结果应满足5.2.2（2）的要求，否则应调整Id的数值，并重新确定Cd的数值；（2）Id的数值确定后，审查内容同5.2.3（1）、5.2.3（2）。5.3.3Cd的数值确定后，审查内容同5.2.6～5.2.9。5.4产品设计的参数修正5.4.1减振器理论计算的阻尼系数Cd（N·m·s/rad）应在型式试验6.3.6中所得出数值的±20%范围内，否则应修改5.2.5或5.3.2中相应的计算参数。6型式试验6.1典型样品的选择原则型式认可试验用的减振器的特性、特征及制造质量应能代表或覆盖申请认可的产品。每一型号的减振器均应选取一台进行型式试验。6.2型式试验项目原材料检验；减振器壳体检验；惯性环检验；惯性环平衡检验；密封性能试验；确定减振器当量转动惯量Ix（kg·m2）和阻尼系数Cd（N·m·s/rad）的台架试验。6.3型式试验方法及相应的技术指标6.3.1原材料检验。减振器壳体和惯性环等的原材料的理化性能应符合批准图纸的要求，减振器采用甲基（或乙基）硅油的名义粘度应与4.1④中相同。-10-6.3.2减振器壳体检验。减振器壳体外形尺寸应符合批准图纸的规定。不应有严重的碰伤、锈蚀等缺陷。6.3.3减振器惯性环检验。减振器惯性环外形尺寸应符合批准图纸的规定。不应有裂纹、气孔、疏松和缩孔等缺陷。6.3.4减振器惯性环平衡检验。惯性环的厚度L与外径0R之比小于0.2时一般只做静平衡试验；当减振器惯性环外缘的线速度超过25m/s时，还应做动平衡试验。每平衡平面上的残余动不平衡量应不大于按下式计算所得之值：nm600N·mm式中：m——惯性环质量，kg；n——惯性环的最大工作转速，r/min。6.3.5密封性能试验。在环境温度不低于+10℃时，将减振器固定在旋转机械（如车床、电动机等）上，以柴油机1.05倍额定转速连续运转10min，各密封面、螺钉孔口及注油孔等处应无渗漏现象；密封性能试验亦可在6.3.6中台架试验中进行。6.3.6确定减振器当量转动惯量Ix（kg·m2）和阻尼系数Cd（N·m·s/rad）的台架试验。（1）台架试验可采用下述2种试验之一进行：①减振器试验台测试；将减振器固定在试验台上，试验台应能在10～100HZ范围内输出确定的标准动态扭矩信号，通过监测系统的共振频率和振幅，确定减振器的当量转动惯量Ix（kg·m2）和阻尼系数Cd（N·m·s/rad）。②减振器柴油机台架测试。减振器的阻尼系数的设计计算为近似计算，实际上通过近似的理论计算后，应再经实测修正确定。测试分别按柴油机自由端不安装减振器（或安装试验用的惯性盘，其转动惯量应等于5.3.1（1）中的Ix）和安装减振器进行；在柴油机整个工作转速范围内测试，测得共振条件下的单机（到飞轮为止）或柴油机台架（包括水力测功器）的固有频率和柴油机自由端安装减振器壳体部位（连接法兰处）的振幅，通过自由振动计算换算出减振器的当量转动惯量Ix（kg·m2），通过强迫振动计算换算出减振器的阻尼系数Cd（N·m·s/rad）。