正航介紹內燃發電機組軸系扭轉振動的限值及測量方法

1 范圍

本標準規定了內燃發電機組軸系扭轉振動的允許限值和測量方法的術語和定義、扭轉振動計算、扭轉振動的測量、扭振限值等。

本標準適用于由往復式內燃機驅動的、固定式和移動式的發電機組軸系。本標準適用于陸用、船用發電機組，本標準不適用于航空和驅動陸用車輛、機車的發電機組。

對特殊用途的內燃發電機組可提出專用要求。

2 規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB/T 13436 扭轉振動測量儀器技術要求

3 術語和定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1機組 

包括一臺或數臺往復式活塞式連桿機構驅動的機械與從動機的機械裝置的總成。

3.2軸系 shaft system

與一臺機組相連的所有可旋轉零部件的總成。

注：在計算扭轉振動時，所考慮的是整個軸系。

3.3扭轉振動 torsional vibration

旋轉軸系的振蕩角變形（扭轉角）。

3.4扭振振幅 torsional vibration amplitude

欲考慮的角位置與任意給定基準位置間、在垂直于軸系軸線剖面內所測得的角位移。

3.5相對振幅 relative amplitude

軸系中某點振幅與參考點振幅的比值。

3.6固有頻率 natural frequency

可以由各個無阻尼系統運動方程式求得的參數。

注：通常不必計算阻尼系統的固有頻率。

3.7固有矢量 natural vector

系統在按相應固有頻率振動時，其所有剖面對任意選作系統基準剖面（此處振幅定為1）的相對振幅。

3.8彈性曲線 elastic line

各剖面內固有矢量振幅的包絡線。

3.9振動節點 vibratory node

彈性曲線在相對固有矢量振幅等于零時的位置點。

3.10扭轉振動固有模態 natural mode of torsional vibration

用固有頻率及其彈性曲線來表示，以表征各個扭轉振動的模態。

3.11激勵力矩 exciton torque

由往復式活塞連桿機構驅動的機械或從動機件所產生的、激勵軸系扭轉振動周期性扭轉力矩。

3.12諧波 harmonic

由激勵力矩分解成一系列正弦項（傅里葉級數）中的每一項。

3.13振動諧次 vibration

與各諧波相對應的每轉振蕩的次數。

3.14共振轉速 resonance speed

整個軸系產生共振時的轉速（此時一個振動模態的固有頻率等于激勵力矩的諧波頻率）。

3.15綜合扭轉應力 synthesized torsional stress

在軸系給定剖面上由各激勵力矩的諧波所產生的扭轉應力的總和，其中計及各諧波所產生應力的幅值和相位。

注：在表達綜合扭轉應力時，不使用平均力矩。

3.16附加扭轉應力 additional torsional stress

在所考慮的軸系給定剖面處，由給定諧波扭轉振動所產生的、疊加在平均傳遞扭矩扭轉應力上的應力。

4 扭轉振動計算

4.1 概述

已知軸系的動態特征，可以計算：

a）固有頻率和振型；

b）軸系的激勵響應。

經協議預先同意，使用經有關各方同意的常規方法進行固有頻率和振型計算。必要時也可以根據客

戶要求進行軸系的激勵響應計算。

4.2 計算方法

4.2.1 自由振動

計算無阻尼軸系線性方程組的特征值（固有頻率）和特征向量（固有矢量）。

4.2.2 強迫振動

求軸系一側為發動機激勵力矩，和必要時還有其他零部件不可忽略的激勵力矩時的微分方程解。

4.3 計算資料

為進行軸系扭轉振動計算，所需計及的資料有：每一零部件的極慣性矩和扭轉剛度（如附錄 A 的

例子），必要時還有零部件的激勵力矩、運轉轉速范圍、具體運行參數、扭轉振動阻尼等。

4.4 計算結果

利用 4.2.1 和4.2.2 所述方法求得的結果，連同其他資料可以得到下列數據：

a）固有頻率、固有矢量和共振轉速；

b）軸系扭轉應力；

c）彈性聯軸節的振動力矩和這些力矩對其他機件的影響；

d）軸線給定點的振幅；

e）聯軸節和其他阻尼源產生的熱能。

4.5 計算報告

如協議要求有扭轉振動計算報告，則該報告內容應包括內燃發電機組主要數據、軸系布置和按 4.4規定的必要計算結果。