船舶推進軸系回旋振動關鍵因素及機理研究.pdf

1、船舶動力裝置作為船舶的心臟和船舶動力的提供者，對船舶營運的經(jīng)濟性、機動性、安全可靠性等起著至關重要的作用。隨著船舶工業(yè)的發(fā)展，造船技術及造船工藝水平的提高，以及國際海事組織（IMO）《新船能效設計指數(shù)》、《船上噪聲等級規(guī)則》等一系列法規(guī)的生效與實施，船舶行業(yè)對船舶動力裝置提出了更高的要求，促使各種新型的船舶動力裝置不斷涌現(xiàn)，使得推進軸系構成更趨復雜，推進軸系所受到的激勵更加多樣化，從而使推進軸系的振動特性也更加復雜；傳統(tǒng)的推進軸系振動理

2、論計算方法，特別是回旋振動計算方法難以滿足工程設計計算的需要，因此，急切需要根據(jù)船舶動力裝置的最新發(fā)展，深入研究復雜動力裝置的振動機理及振動特性，更好地位工程實際服務。正是在這一研究背景下，論文圍繞自行設計開發(fā)的狀態(tài)可調的轉子軸系回旋振動試驗臺，針對船舶推進軸系中典型零部件，綜合采用數(shù)學推導、數(shù)值計算、動力學仿真和試驗等手段，以撓曲軸線為研究對象，開展推進軸系回旋振動單元模型、典型零部件對撓曲軸系振動影響規(guī)律、撓曲軸系響應計算等理論和試

3、驗研究，具體研究內(nèi)容如下。
　　1)從材料力學和彈性力學的基本原理入手，基于離散系統(tǒng)有限元算法，引入虛數(shù)特征值及虛數(shù)特征向量，推導了四自由度各向異性系統(tǒng)的受迫振動響應方程，建立了各零部件的單元模型，分析了零部件在軸系運行過程中的動力學特性。
　　2)以支承軸承、聯(lián)軸器、連接法蘭等決定軸系狀態(tài)的關鍵零部件為研究對象，基于其物理位置狀態(tài)，通過軸系各零部件的結構特性及受力分析，推導得出了軸承變位負荷分配計算方法，轉軸不對中不平衡力

4、/力矩模型、彈性撓曲軸段的彎曲應力模型等單項擾動模型，通過仿真分析了擾動項對回旋振動的影響。
　　3)軸系零部件的狀態(tài)變化一般以二次激勵的形式對其他零部件造成影響，使得振動情況更加復雜。因此以目前船舶推進軸系合理校中的主要調整對象軸承變位為研究對象，通過分析各零部件之間的物理位置關系，結合動力學參數(shù)模型與擾動模型，推導了軸承變位對軸線撓曲程度、轉軸偏移曲折不對中情況、軸承負荷分配后的動力學參數(shù)變化等影響關系，并以試驗臺為原型建模，

5、對單項擾動及完整撓曲軸系進行了理論計算與仿真分析。推導了復雜軸系撓曲狀態(tài)的表征方法。
　　4)搭建了軸系狀態(tài)可調控的多功能轉子軸系回旋振動試驗臺，以試驗臺為原型建模，對臺架無撓曲狀態(tài)，以及三種預設軸系狀態(tài)開展了試驗測試，通過仿真計算結果與試驗測試數(shù)據(jù)的對比，證明了本文所推導理論的正確性。
　　5)推導了基于軸系撓曲狀態(tài)的回旋振動響應計算方法。以某船推進軸系為研究對象，建立了理論分析模型，對該軸系的固有特性與撓曲狀態(tài)進行了理論