柴油机由于热效率高、功率范围广、启动迅速、维修方便、运行安全、使用寿命长等优点，因而在工业及现代化建设中得到了极其广泛的应用，特别是在船舶上，柴油机作为主机和辅机更是占了绝对的统治地位^[1][2]。但是随着柴油机向高速、轻型及大功率化方向发展，对柴油机的工作条件及使用寿命的要求与日俱增，大功率工况条件下主机及主要部件的振动噪声问题也随之越来越严重，当振动频率和振动噪声增大到一定程度时，不仅有损设备的使用寿命和运转精度，而且还对操作人员身心健康带来危害，特别是频率等于或接近于人体器官固有频率时,对人员危害极大。因此，如何合理的减振降噪以便实现柴油机功率的稳定输出，就成了各国专家学者研究的重点。在整个柴油机零部件构造中，主轴承是曲轴轴系的重要组成部分，它承担着曲轴的平稳运转和功率的稳定输出，其振动特性的好坏不仅影响曲轴的振动，还直接影响内燃机整个机身的工作性能^[3-5]。迄今为止，国内外对机身振动问题和主轴承振动特性的研究都是在两个完全不同的领域里分别进行的，目前尚未见到两个问题联系起来综合研究的报道。事实上，当曲轴在高温高压条件下连续运转时，其轴心位置会随着曲轴轴承的径向窜动而持续变化，当变化程度过大时就会严重影响轴承的安装精度和使用条件^[6]。为了更准确更有效的模拟柴油机的实际工况，同时为了真实的分析研究柴油机在加载情况下的轴承的振动信号规律，必须对曲轴-主轴承之间的载荷振动状况进行研究^[7]。

曲轴主轴承是柴油机的重要组成部分^[8]，它主要有轴承座、整体轴套，油孔、螺纹孔组成，由于其工作可靠性在柴油机运转过程中占有很重要的作用，特别是对柴油机功率的稳定输出^[9]。因此，为了能在整机测试前发现并排除故障，更好的对机身振动进行在线监测，国内好多厂家都选用在空载试验台上对其进行跑合实验，但是这样的空载跑合与柴油机在运转过程中的实际工况相差甚远，并不能完整而准确的反应柴油机的设计精度和工艺质量，这就为柴油机以后运行过程中的安全性埋下了隐患。

1.1国内研究现状
蒙留纪^[10]人研究发现柴油机曲轴轴承受到高温、高压、活塞连杆组往复惯性力的交互作用情况下，极易发生诸如疲劳磨损、胶合、腐蚀等现象。从而引起轴承振动特性发生剧烈变化，进而造成轴承负荷分配不均匀。当以上异常现象超过轴承疲劳极限时，若不采取有效的预防措施，极易演变成恶性事故。针对轴承与轴径磨损后的振动特征，利用试验装置进行测试、数据采集、分析与比较，测量柴油机滑动轴承在异常间隙下的稳态与非稳态的振动信号，对测试结果的频率特征、峰值及转速等进行了深入的研究与分析，从而实现了轴承磨损后间隙增大与振动的准确诊断。

目前在国内常见的轴承加载强度实验方法大致有以下几种谐振加载式轴承弯曲疲劳实验、机械加载方式液压加载方式、电磁式加载等。
谐振加载方法必须在实验前对载荷进行相应的标定，然后依靠机械系统的共振原理来对载荷进行放大，但是与液压加载和电磁加载相比也有显著的缺点，即对不同的载荷控制条件下的高精度难以把握。机械加载有摩擦测功器加载、扭板弹簧加载、惯性圆盘加载等方法。它们主要通过改变位移来实现加载力的变化，以适应不同工况的实验要求，但是由于位移与力之间具有非线性对称特征，实际加载过程中就难以把握其加载精度，甚至有时候在严重过载条件下导致测试件的失效损坏。液压加载方式安全可靠，运行平稳，具有很高的加载精度并且能实现力的直接加载，但是由于受油压和管路密封性的限制，对加载力会产生较大的影响，所以对其在实际生产中的广泛应用还有待进一步的评估。电磁加载方式虽然有良好的静加载特性，但由于受电磁干扰及洛伦兹力的影响，其在动态情况下的稳定性及加载辩度就难以把据，甚至会产生很大的变化。

1.2国外研究现状

变分模态分解^[11]由Dragomiretskiy与2014年提出的一种振动信号处理方法, 不同于以往EMD、LMD^[12]等信号处理方法的递归分解模式, 其本质是一组自适应维纳滤波器组, 通过构造、求解变分模型，将分量信号的获取转换到变分框架内, 实现信号的频域剖分以及各分量分离, 有效地抑制了EMD等方法的模态混叠和端点的效应现象^[13]。

为了使试验更加接近于柴油机的实际工作情况、及时发现空载试验所不能发现的问题和故障，国外许多国家在20世纪80年代就开始广泛采用加载试验台对发动机电机、测功机、减速器等进行加载试验，这与国内众多生产厂家常用的试验方法相比较，具有试验成本低，省时省力、可靠性强的优点，而且具有很强的针对性和准确性，可实现机器运行过程中的可重复实验精度，从而更加准确全面的评价柴油机的生产质量及其安全性能^[14][15]。国内外研究现状 在柴油机实际工况条件下，受高温高压条件的影响，活塞上下运动过程中对气缸壁的横向撞击和的曲轴连杆的往复惯性力表现为机身振动的主要动源。除此之外，机身的振动特征还与以下几种因素有关，运行工况条件。柴油机的运行工况包括转速、负荷等，在负荷条件一定时，随着转速的提高，必然会引起架油机主要零部件振动的加强，而当转速恒定时，随着负有的增加，柴油和机身零部件之间的受力会逐渐增大，进而不可避免的导致机身振动的增强^[16][17]。
(1)运行工况条件。柴油机的运行工况包括转速、负荷等，在负荷条件定时，随着转速的提高，必然会引起柴油机主要零部件振动的加强，而当转速恒定时，随着负荷的增加，柴油机机身零部件之间的受力会逐渐增大，进而不可避免的导致机身振动的增强。
(2)机身冷却和润滑状态^[18]。柴油机工作过程中，随着转速和负荷的加大，机身和零部件温度逐渐上升，如果得不到有效的冷却润滑，将导致零部件之间疲劳胶合，振动阻尼增强，严重的甚至会出现安全事故的发生。

柴油机机型。柴油机由于机身型号的不同，对应的内部结构也会有较大的区别，在运转过程中，不同结构之间对应就会产生不同的振动特性，各种振动特性综合作用，就表现为外在机身的振动响应。综上所诉，利用Ansys有限元分析^[19][20]找到振动的原因进行分析及优化不仅具有理论研究意义同样具有很高的实际应用价值。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究内容

主要完成船用柴油机的发展状况及工作特性、船用柴油机主轴承工作原理及振动机理分析、建立船用柴油机主轴承几何模型、利用ANSYS软件进行建模及分析、主轴承所加载荷不同时对振动的影响、根据仿真结果分析船用柴油机主轴承的振动分析并找出优化解决方案。