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船舶柴油机曲轴裂纹故障磁记忆在线诊断技术研究

作　者: 廖建彬
导　师: 蔡振雄
学　校: 集美大学
专　业: 轮机工程
关键词: 船舶柴油机曲轴磁记忆检测无损检测在线诊断
分类号: TG115.284
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

曲轴是船舶柴油机最主要的部件之一,它造价高,工作条件恶劣。曲轴一旦损坏,不仅会对船舶柴油机产生致命的破坏,还可能直接威胁到船舶的航行安全。目前,人们通常是在设计阶段对曲轴进行应力的核算,或者在事故发生之后对曲轴进行检查。然而由于安装调试误差、柴油机各缸发火不均匀、机件的磨损、老化,以及船舶轴系振动失中等原因,曲轴实际应力状态难于维持在理论设计状态,柴油机或尾轴等轴系断裂事故屡有发生。对轴系裂纹在线诊断,可以有效地避免机毁事故,极大地降低事故损失。金属磁记忆检测是近十年发展起来的一种新型的金属无损检测技术,这种方法适用于曲轴这类铁磁性构件的应力集中点的监测,及其裂纹故障的检测。磁记忆无损探伤法则使用的传感器简单,测量时不影响柴油机运行,适合长期在线监测。本文进行的主要工作有:1、研究磁记忆检测技术的机理。由于磁记忆检测的需要,本文通过磁弹性效应推导出了试件压磁效应的公式。经过实验,验证了磁记忆现象的存在,并提出了磁记忆检测的一个重要特性,即沿试件的不同母线扫描得到的Hp(Y)过零的位置基本都与预制裂纹重合,也就是沿试件的不同母线检测都可发现应力集中的位置。2、收集柴油机曲轴裂纹故障的资料,对其分析并研究早期裂纹的发展规律。通过对各修船公司、机务部门和文献资料的收集分类,筛选具有代表性的轴系裂纹样本。利用断裂力学理论,参照以应力强度因子为参数的裂纹扩展准则,分析曲轴的断裂过程。3、构建模拟实验台架,对曲轴裂纹过程进行模拟验证。台架的设计采用小型柴油机为主体,能够实现轴系的变速、变载荷以及曲柄箱的温度变化和油雾等特点,使得磁记忆检测得以实现,并具有较好的实用性和可靠性。4、探索柴油机曲轴磁记忆信号的变速、变载荷和变温度等动态特点,进一步完善该诊断系统的软硬件功能和实时性,为以后的进一步科学研究创造条件。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-14
  1.1 引言  10-12
  1.2 柴油机曲轴裂纹的动态诊断技术  12
  1.3 本文研究的目的、意义和主要内容  12-14
第二章金属磁记忆检测技术的原理和特点  14-25
  2.1 电磁检测的几个基本概念  14-16
  2.2 磁滞伸缩和磁弹性能  16-19
  2.3 磁弹性效应  19-21
  2.4 磁记忆检测技术的原理  21-23
  2.5 金属磁记忆检测技术的特点  23-24
  2.6 小结  24-25
第三章柴油机曲轴工作分析  25-30
  3.1 曲轴的工作条件和要求  25-26
  3.2 柴油机轴系扭转振动  26-28
  3.3 扭转——纵向耦合振动  28-29
  3.4 小结  29-30
第四章柴油机曲轴断裂原因分析  30-37
  4.1 曲轴的疲劳破坏  30-32
  4.2 柴油机曲轴断裂实例  32-35
  4.3 曲轴的断裂力学分析  35
  4.4 小结  35-37
第五章柴油机曲轴磁记忆在线检测的实现  37-47
  5.1 实验用柴油机的选型  37-38
  5.2 实验台的搭建  38-41
  5.3 曲轴的磁记忆检测实验  41-45
  5.4 小结  45-47
第六章实验结果的分析  47-50
  6.1 磁记忆检测探头提离值对磁记忆信号的影响分析  47
  6.2 转速对磁记忆检测信号的影响分析  47
  6.3 柴油机负荷对磁记忆信号的影响分析  47
  6.4 曲柄箱温度对磁记忆信号的影响分析  47-49
  6.5 小结  49-50
第七章结论与展望  50-52
  7.1 结论  50-51
  7.2 展望  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-57
附录  57-59
在学期间发表的学术论文目录  59

船舶柴油机曲轴裂纹故障磁记忆在线诊断技术研究

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