초록 ▼

최근 고과급에 따른 디이젤기관의 출력증대와 프로펠러직결 박용디이젤기관의 저획전에 따른 행정(行程)의 증대는 크랭크축의 종강성을 낮게하고 한편으로는 크랭크축 계질량 및 프로펠러질량을 크게함으로써 기관의 사용회전범위 내에 크랭크축계종방향진동의 공진이 발생함으로써 디이젤기관의 안전운전을 위협하기에 이루었다.
크랭크축계 종진동문제는 그 동안의 연구결과로 자유진동과 강제진동을 어느 정도까지 해석할 수 있는 단계까지 도달하기는 하였으나 비틀림진동에 비하면 아직도 문제점이 많다. 이와 같이 디이젤기관 크랭크축계의 종진동계산이 신뢰

최근 고과급에 따른 디이젤기관의 출력증대와 프로펠러직결 박용디이젤기관의 저획전에 따른 행정(行程)의 증대는 크랭크축의 종강성을 낮게하고 한편으로는 크랭크축 계질량 및 프로펠러질량을 크게함으로써 기관의 사용회전범위 내에 크랭크축계종방향진동의 공진이 발생함으로써 디이젤기관의 안전운전을 위협하기에 이루었다.
크랭크축계 종진동문제는 그 동안의 연구결과로 자유진동과 강제진동을 어느 정도까지 해석할 수 있는 단계까지 도달하기는 하였으나 비틀림진동에 비하면 아직도 문제점이 많다. 이와 같이 디이젤기관 크랭크축계의 종진동계산이 신뢰성을 얻고 있지 못한 원인은 크랭크축의 종강성계산, 스러스트베어링종강성, 크랭크스로우반경력의 축력에로의 변환율 및 종진동감쇠에너지 문제 등이 아직도 미결상태에 있는 때문이다.
본 논문에서는 이러한 문제점들 중에서도 크랭크축계 방향스피링정수, 반경력의 축력에로의 변환율문제를 다루고저 하며 결과를 이용하여 크랭크축계 종방향자유진동계산방법을 개발하고저 한다. 또한 나머지 스러스트베어링종강성, 종진동감쇠력 및 종방향강제진동 계산방법에 관한 문제는 다음 기회에 다루고저 한다.
크랭크축 계종 방향강성 계산방법이 확립되지 못하고 있는 이유는 인접 크랭크스로우의 영향을 정확히 고려에 놓은 종강성 계산식이 아직 개발되지 못한데 있다.
본 논문에서는 인접 크랭크랭크스로우의 영향을 정확히 반영한 이론적 크랭크축 종강성 계산식을 유도하였으며 이것과 이미 발표된 6개의 계산식을 이용하여 한개의 모형크랭크, 3개의 실제크랭크축에 대하여 종강성을 계산한 다음 실측치와 비교검토하였다.
반경력의 축력에로의 변환율은 아직 발표된 계산식이 없으며 막연하게 반경력의 20% - 30%가 축력으로 변환하는 것으로 가정하여 왔다.
본 논문에서는 이를 이론적으로 계산하는 식을 유도하였으며 2개의 모형 크랭크스로우를 통하여서 계산치와 실측치를 비교하였고 실제기관에 대하여 기관제작회사의 가정치와 계산치를 비교하였다.
또한 강제진동계산의 편위를 위하여 가스폭발압력과 왕복관성력에 의한 반경력을 조사분석하는 전자계산 프로그램을 개발하여 7개의 기관에서 각종부하(各種負荷)의 지압선도를 찰취하여 이를 조화분석한 다음 하모닉 계수선도를 작성하였다. 끝으로 크랭크축계 종자유진동 계산을 위하여 Holzer표에 의한 방법과 Jacobi회전법에 의한 방법을 규명하고 이들의 전자계산프로그램을 개발하였으며 한개의 모형축계와 2개의 실제축에 대한 종자유진동을 계산하여 실측치와 계산치를 비교검토하였다.
이 경우 Jacobi법에 의한 방법은 단시간에 모든 자유진동수와 비진폭을 계산할 수 있기 때문에 Holzer표에 의한 방법보다 휠씬 편리함이 확인되었다.
위에서 행한 각종 계산치와 실축치의 비교검토는 모두 매우 만족스러운 결과를 보여주었다.

Abstract ▼

Lately, due to increasing engine output by high supercharging, heavy crankshaft and propeller mass, as well as long engine stroke attended by the reduced crankshaft axial stiffness, the critical crankshaft axial vibration has frequently appeared in maneuvering revolution range of the engine and has

Lately, due to increasing engine output by high supercharging, heavy crankshaft and propeller mass, as well as long engine stroke attended by the reduced crankshaft axial stiffness, the critical crankshaft axial vibration has frequently appeared in maneuvering revolution range of the engine and has threatened the safety Operation of the engine.
Some investigators have developed calculating methods of natural frequencies and resonant amplitudes for crankshaft axial vibrations. But their reliabilities are uncertain as the estimated axial stiffness of crankshaft and thrust bearing is incorrect and inaccurate. There are more difficult problems such as exciting and damping forces for the forced-damped axial vibration of crankshaft.
On the other hand, the calc,ulating procedure of these natural frequencies is practically analogous to the classical calculation of torsional vibrations, except for an important difference due to the thrust bearing which connects the axial vibration system of crankshaft with the engine foundation or the hull structure.
In this paper, the axial stiffness of crankshaft and the conversion factor of radial force to axial force are mainly investigated and with these results the axial free vibration of crankshaft will be treated. Other problems of crankshaft axial vibration such as its thrust bearing axial stiffness, its axial damping force and its forced vibration, will be studied on other occasion. The reason why the calculation formulae of crankshaft axial stiffness are unreliable, is due to its relationship to the angles between the crank and other, especially the adjacent, cranks. In this paper, a theoretical calculation formula of crankshaft axial stiffness which takes correctly adjacent crank angles into consideration-is developed. Six calculation formulae of crankshaft axial stiffness already published and this theoretically-developed formula by authors are checked by comparing their calculating results with those measured values of one model crankshaft and three actual crankshafts. The radial conversion formula to the axial force has not yet been published and it is assumed that about 20% to 30% of radial force is convertad to axial force as the exciting force of crankshaft axial vibration. In this paper, a theoretical conversion formula of radial force to axial force is derived.
The reliability of theoretical formula is verified by comparing the measured conversion factors with calculated ones of two model crank throws, and also calculated factors of some actual engines are compared with those of manufacturer's assumed values.
For the convenience of the forced crankshaft axial vibration calculation, the axial vibration exciting forced crankshaft axial vibration calculation, the axial vibration exciting force and the reciprocating inertia body of crank mechanism are also studied and their harmonic analyzing computer programs are developed and with this programs, various indicator diagrams of 7 engines are analyzed to plot the radial force harmonic diagrams. Finally, the calculating methods of the crankshaft axial free vibration are investigated, and their computer programs are the other is the Jacobi rotation method.
These computer programs developed are utilized to calculate one model crankshaft and two actual crankshafts of ship's propulsion engines and their calculating results are compared with those of measured ones. The above-mentioned various comparisons of calculating values with those measured ones show fairly good agreements.

목차 Contents

• 1. 머릿말...11
• 2. 크랭크축 종방향스프링정수의 계산식...12
• 3. 크랭크축계 종자유진동의 계산...27
• 4. 크랭크축계 종방향진동의 기진력...54
• 5. 크랭크축계 종기진력의 하모닉계수...70
• 6. 결론...75
• 참고문헌...77