軸向推力作用下拱形梁算法及軸系校中應(yīng)用研究.pdf

1、船舶推進(jìn)軸系是為船舶提供動力最重要的部件，它負(fù)責(zé)連接主機(jī)與螺旋槳，將前者所產(chǎn)生的扭矩傳遞給后者螺旋槳，并將螺旋槳旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的軸向推力通過推力軸承傳給船體，來推動船舶運(yùn)動。軸系受到螺旋槳重量、軸段自重、聯(lián)軸器重量、軸承支撐等多種因素的影響，軸會產(chǎn)生彎曲，軸系質(zhì)心中心線為彎曲的拱形曲線。在軸系校中計(jì)算時(shí)，目前只考慮螺旋槳推力豎直分力的影響，沒有考慮軸系彎曲的拱形曲線因素，因此需要研究計(jì)入軸系彎曲的拱形曲線因素時(shí)整個(gè)螺旋槳推力對軸系校中影響，并

2、開發(fā)相應(yīng)的軸系校中的計(jì)算算法。
　　本文基于傳遞矩陣法和曲線梁結(jié)構(gòu)分析法提出了全面計(jì)入軸向推力的軸系拱形梁算法（簡稱：拱形梁算法）原理。首先介紹了曲線梁結(jié)構(gòu)分析方法和傳遞矩陣法，研究了目前曲線梁常用的結(jié)構(gòu)分析的常用方法－有限單元法，同時(shí)本文介紹了傳遞矩陣法的基本原理，在此基礎(chǔ)上引入了軸向推力這一矢量元素，把拱形梁分成圓弧梁微分段單元，構(gòu)建圓弧梁微分段單元的力學(xué)計(jì)算模型，確定相應(yīng)結(jié)構(gòu)單元間的傳遞關(guān)系，推導(dǎo)出傳遞矩陣方程，以此形成了全

3、面計(jì)入軸向推力的軸系拱形梁算法的原理。
　　基于拱形梁算法的原理，開發(fā)了全面計(jì)入軸向推力的軸系拱形梁算法的計(jì)算程序，完善現(xiàn)有的軸系推進(jìn)理論校中算法，采用該程序?qū)唵蔚乃憷M(jìn)行計(jì)算分析，運(yùn)行結(jié)果與ANSYS仿真的結(jié)果進(jìn)行對比，證明該算法的有效性。同時(shí)運(yùn)用拱形梁算法的計(jì)算程序?qū)θ屋S系臺架進(jìn)行了軸系撓度曲線計(jì)算，得到包括軸系撓度，轉(zhuǎn)角等軸系校中參數(shù)，驗(yàn)算算法在軸系校中的應(yīng)用，同時(shí)將校中結(jié)果與現(xiàn)有的曲線校中方法的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行比較顯示結(jié)

4、果有變化，說明計(jì)算螺旋槳推力對軸系校中影響時(shí)需要計(jì)入軸系彎曲的拱形梁因素，同時(shí)本算法的校中結(jié)果可以為軸承安裝提供指導(dǎo)。為了進(jìn)一步驗(yàn)證全面計(jì)入軸向推力的軸系拱形梁算法的計(jì)算程序，對一個(gè)多支撐的軸系進(jìn)行了校中計(jì)算，計(jì)算結(jié)果有指導(dǎo)意義。
　　本文提出的船舶推進(jìn)軸系校中計(jì)算的拱形梁算法，為推進(jìn)軸系曲線軸系理論及受力分析提供了一種更為完善的軸系校中計(jì)算方法，同時(shí)本文提出的軸系曲線梁算法也可用于端部受軸向力的曲線梁的計(jì)算分析，是對現(xiàn)有梁的分析