基于有限元和多體動力學某船推進系統(tǒng)振動特性仿真分析.pdf

1、船舶推進系統(tǒng)是整個船舶動力裝置的最重要系統(tǒng)之一,其性能及其可靠性直接關(guān)系到船舶航行的安全性。近年來船舶向大型化、高效化等方向發(fā)展,對船舶推進系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求。因此研究船舶推進系統(tǒng)的振動特性對提高其可靠性,減小并控制其振動都有重要意義。本文以某25000噸化學品船推進系統(tǒng)為研究對象,分別研究了其固有振動特性和外載荷下的強迫振動響應。主要包括了以下內(nèi)容;
　　首先,建立了該船推進系統(tǒng)的全軸系三維有限元模型,基于有限元方法對

2、其進行了計算模態(tài)分析。得到其固有頻率和固有振型。分析得出該船推進系統(tǒng)的一階模態(tài)頻率可能引起共振現(xiàn)象,對應主機轉(zhuǎn)速為52.2r/min。船舶推進軸系以彎曲變形為主,并且彎曲變形最大的部位出現(xiàn)在螺旋槳和艉軸處。
　　其次,根據(jù)該船船推進系統(tǒng)的布置參數(shù),建立了包含主機、軸系、螺旋槳等部件的船舶推進系統(tǒng)非線性多體動力學模型,各體單元間采用非線性彈簧阻尼單元連接,加載了主機燃氣壓力和螺旋槳激振力,仿真計算分析了該船推進系統(tǒng)在額定轉(zhuǎn)速下的振動

3、響應。對曲軸、軸系和螺旋槳的振動響應進行了分析,得到以下結(jié)論:
　　1、曲軸相對最大扭轉(zhuǎn)角位移為0.013rad,曲軸縱向振動為周期性伸縮振動,由曲軸輸出端到自由端逐漸增強,自由端縱向振動最大位移值為8.35mm。彎曲振動相對扭轉(zhuǎn)振動和縱向振動較弱,其最大彎曲變形位移為0.68mm。四缸發(fā)火時,曲軸三維耦合振動最為強烈。
　　2、推進軸系水平方向的位移響應呈正負規(guī)律交替,豎直方向由于軸系自身重力的原因,位移相應基本都為負值,