1 范圍
GB/T 6072的本部分規定了往復式柴油發電機驅動的機組軸系扭轉振動的一般要求和定義。
必要時，可以對特定用途的發動機提出單獨要求。
GB/T 6072的本部分適用于陸用、鐵路牽引和船用往復式內燃機驅動的機組，但不包括驅動筑路機械、土方機械、農用拖拉機、工業拖拉機、汽車和載重卡車及飛機用機組。
2 規范性引用文件
下列文件中的條款通過GB/T 6072的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。
ISO 2041：1990 振動和沖擊 詞匯
ISO 2710-1 往復式內燃機 詞匯 第1部分：發動機設計和運行術語
ISO 2710-2 往復式內燃機 詞匯 第2部分：發動機維修術語
3 術語和定義
GB/T 6072的本部分采用ISO 2710-1和ISO 2710-2及下列條目的術語和定義。
3.1
機組 set
包含一臺或數臺往復式內燃機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（見圖1）。
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 vibrations
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最大角位移。
3.5
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。
見ISO 2041：1990的2.80。
注：通常不必計算阻尼系統的固有頻率。
3.6
固有矢量 natural vector
系統在按相應固有頻率振動時，其所有剖而對任意選作系統基準剖面（此處振幅定為1)的相對振幅。
3.7
彈性曲線 elastic line
各剖而內固有矢量振幅的包絡線（見圖2）。
3.8
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。
3.9
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。
注：例如第1振動模態或一節點振動模態，或第2振動模態或兩節點振動模態。
3.10
激勵力矩 excitation torque
由往復式內燃機或從動機件所產生的、激勵軸系扭轉振動的周期性扭轉力矩。
3.11
諧波 harmonic
由激勵力矩分解成一系列正弦項（富里葉級數）中的每一項。
見ISO 2041:1990的2.26。
注：理論上這些諧波中的每一項均能在軸系的相應轉速時產生共振。富里葉級數項按遞增次序表達。第1次諧波相應于該級數的第1項（即使該項振幅為零）等等（見圖3），常數項為平均力矩。
3.12
振動諧次 vibration
與各諧波相對應的每轉振蕩的次數。
注：對于二沖程往復式內燃機，振動諧次相當于諧波的序列，對于四沖程發動機，可將諧波的序列除以2得到相應的振動諧次，如Ⅱ/4表示第Ⅱ振動模態受第4次諧波激勵時的共振轉速。
3.13
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一個諧波頻率）。
見ISO 2041：1990的2.73。
3.14
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。
3.15
附加附加扭轉應力 additional torsional stress
在所考慮的軸系給定剖面處，由給定讠皆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。
3.16
轉速禁區 barred speed range
扭轉振動應力超過持續運轉許用應力值時的轉速范圍。
注：在此轉速范圍內禁止持續運轉，但允許瞬時通過，只要不使軸系產生危險或招致損壞。
1─減振器；
2─發動機；
3─飛輪；
4─交流發電機；
5─減振器殼體；
6─風扇；
7─發電機轉子；
8─勵磁機；
9─第6缸；
10─第5缸；
11─第4缸；
12─第3缸；
13─第2缸；
14─第1缸。
圖1 六缸柴油機和交流發電機及理想當量系統
1─減振器；
2─減振器殼體；
3─第6缸；
4─第5缸；
5─第4缸；
6─第3缸；
7─第2缸；
8─第1缸；
9─飛輪；
10─風扇
11─發電機轉子；
12─勵磁機；
a─節點；
b─彈性曲線。
圖2 典型矢量圖
a─綜合；
b─3.5次；
c─6次；
d─5.5次。
圖4典型扭轉振動應力
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，機組供應商應負責使用經有關各方同意的常規方法進行扭轉振動計算，必要時也可簡化計算。
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）和特征矢量（固有矢量）。
4.2.2 強制振動
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
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、扭轉剛度、零部件的激勵力矩、運轉轉速范圍、具體運行參數以及必要時還有扭轉振動阻尼等（見5.4）。
發動機和從動機的制造廠應提供所交設備（如螺旋槳）的一切有關資料，以便機組供應商能進行扭轉振動計算。
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。
如有必要還可利用該結果，求得齒輪的振動加速度。
4.5 計算報告
如果協議要求有扭轉振動計算報告，則該報告應由機組供應商提供，其內容應包括往復式內燃機的主要數據、軸系布置和按4.4規定的必要計算結果，如果機組供應商已將計算轉包，亦應在報告中闡明。
5 扭轉振動的測量
5.1 概述
如協議規定，為驗證計算，機組供應商應進行軸系扭轉振動測量，則協議中應規定測量方法和測量位置的選擇，以評價該位置的振幅。
5.2 測量方法
可使用以下設備作為扭振拾振器：
a）電渦流探頭（非接觸式）；
b）應變式傳感器；
c）光學傳感器。
如經客戶和機組供應商同意，亦可采用其他方法測量。
5.3 測量參數
根據測量方法，應測取下列參數，并將其記錄在測試報告中：
a）軸系轉速；
b）發動機功率；
c）扭轉振動振幅；
d）應變；
e）測試現場的環境溫度；
f）固有頻率和臨界轉速范圍。
可能影響扭轉振動的附加參數：
g）往復式內燃機氣缸的發火次序。
經客戶和機組供應商商定，還可測量其他參數。
5.4 測試報告
如協議要求，機組供應商應提供扭轉振動測試報告，其內容應包括往復式內燃機的主要數據、軸系布置、按5.3規定（根據需要）的測量參數和測試現場。此外還應記錄測量設備的型式、準確度和校驗方法，以及位移傳感器的位置等，如果機組供應商已將扭轉振動測量轉包，亦應在測試報告中闡明。
當測量條件與協議規定的條件不符時，應對不同條件所產生的影響和對結果的修正達成一致意見后方可開始測量。
如果實測振幅與計算振幅差異較大，應根據測量值重新評定計算結果（見4.3）。
6 一般要求
6.1 機組供應商
機組供應商可以是發動機制造廠或從動機制造廠或協議第三方，如果買方從一家制造廠購買了一臺發動機，從另一家制造廠購買了從動機，則該買方就被認為是機組的供應商。
6.2 質量保證
機組供應商可根據需要向客戶承諾，只要嚴格遵循機組安裝和維修說明書的指示，就能從扭轉振動的觀點確保機組安全運行。
6.3 職責范圍
6.3.1 如需計算整個軸系的扭轉振動，機組供應商應對計算負責，即使已將其轉包。
6.3.2 如需對整個軸系的扭轉振動進行補充驗證，應由機組供應商負責進行測量，即使已將其轉包。特別是，機組供應商須與客戶或代表他們的檢測機構商定后方可選擇所用的測量方法。
6.3.3 如果機組存在可能引起振動損壞的轉速區，機組供應商應與其他各方商定后，采取必要步驟消除臨界振動或避開這些轉速區。
6.3.4 任何為修改軸系而采取的必要糾正措施均應由機組供應商負責進行，并應經零部件制造廠及其他各方協商同意。
