船舶柴油发电机组轴系扭转振动影响因素

扭转振动是船舶柴油发电机组固有特性,在机组设计工作中,需分析轴系固有自振频率、各轴段扭振应力、发电机轴电位角和联轴器变动扭矩等,对比计算结果与各自的许用限值,确保轴系运转安全可靠。以典型机组为例,分析机组轴系各部位参数变化对轴系扭转振动的影响,为轴系改进设计提供方向性指导。     

船用柴油发电机组轴系扭振分析若干问题

柴油机发电机组轴系与螺旋桨推进轴系的扭振特性是不同的,在进行柴油机发电机组的扭振计算时,不仅要校核柴油机曲轴扭振应力和发电机转子轴的扭振应力在规范允许范围内,而且发电机转子处的振动惯性扭矩以及合成扭转振幅(电角)也应在规范允许范围之内。     

气缸燃烧对船舶推进轴系扭振的影响

针对柴油机燃烧工况变化引起的轴系扭振问题,以某集装箱船作为研究对象,运用有限元方法对该船舶推进轴系进行固有频率的计算分析,确定可以代表轴系扭转振动的参考点,并将柴油机正常燃烧和单缸熄火的工况对轴系扭振的影响进行仿真分析。结果表明:在低频率阶次的振动情况下,曲轴的振幅比中间轴和尾轴的大,并且曲轴扭转角的最大位置基本上发生在输出端,尾轴中最大的扭转角和扭矩发生在螺旋桨处;柴油机在正常燃烧情况下的推进轴系的扭转振幅小;在单缸熄火的情况下,熄火气缸越接近曲轴的输出端,轴系螺旋桨处的最大扭转角度越小,但减小的幅度不大。     

基于扭转弹性波理论的船舶柴油机推进轴系扭振研究

本文建立了连续轴模型中沿轴向传播的扭振弹性波的波动方程组,结合方程组的初始条件和边界条件及波动方程解的行波表达式,导出了各轴段扭转弹性波传播的解析表达式,利用数值迭代方法可求解;利用弹性波分析理论对船舶柴油机推进轴系的连续模型进行了扭振响应计算的研究,在激励力上可同时计及各谐次的综合作用,可精确计算共振及非共振工况的强迫振动响应,使计算过程与扭振实测分析过程完全对应.研究中,对某船舶柴油机推进轴系的扭转振动振形和轴系扭振响应进行了计算,获得了较好的效果.     

船舶轴系扭振计算和测试实例分析

船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析，并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例；通过实测，对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析，按振型推算系统响应超规范要求的船舶，可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明，精确测定出系统的固有频率和振幅，从而核定轴系的扭振参数，是提高扭振计算精度的关键所在。     

大型船舶推进轴系扭振特性仿真和试验

基于多体动力学耦合理论结合有限元理论,以1艘大型船舶为研究对象,建立其推进轴系的刚柔耦合多体动力学仿真模型,对大型低转速推进轴系在工作中的扭振特性进行研究。在仿真计算的基础上,利用扭振测试系统对实船的扭振进行测量,并从多个谐次将轴系扭振的仿真计算值与试验测量值进行对比和分析。分析结果表明,通过仿真计算得到的轴系扭转振动变化趋势与实际测量值基本相符,验证了仿真模型的正确性和可行性。同时,通过Adams/Virbration模块分析了船体变形对轴系扭振的影响,证明了船体变形会导致轴系扭转振动增大。     

短路冲击下的船用柴油机瞬态扭振特性分析

[目的]为提出船用柴油发电机组的轴系扭振参数优化方案,需分析其在短路冲击下的瞬态扭转振动特性。[方法]采用Newmark法,以某型20 V柴油发电机组的短路冲击工况为例,对比不同轴系参数对轴系瞬态扭振特性的影响规律,进而基于参数优化结果来确定新的机组减振器刚度与联轴器刚度选配方案。[结果]研究结果表明：发生短路冲击时,轴系扭振特性将显著恶化;经优化之后（将扭振减振器刚度、联轴器刚度分别优选为原始值的0.9和0.70倍）,短路冲击工况下的电机轴瞬时最大附加应力、联轴器瞬时最大扭矩、曲轴各轴段瞬时最大应力分别降低了13.43%,10.51%,5.29%。[结论]该参数优化方案可以有效降低轴系的瞬态扭振水平,研究成果可为柴油发电机组的减振降噪设计提供参考。     

低速柴油机推进轴系频域稳态扭转振动分析

以载重10 000 t低速柴油机推进轴系为研究对象，创建其当量系统模型。基于系统矩阵法对推进轴系进行自由振动分析，求得扭转振动固有频率和振型。研究柴油机在全转速下的气体和往复惯性激励力矩，针对推进轴系在柴油机和螺旋桨共同激励下的频域稳态扭转振动响应特性进行计算，求得推进轴系扭转振动的主谐次、共振转速点和推进轴系各部件的应力值。结果表明，推进轴系在低阶频率振动时气缸和中间轴振幅较大，推进轴系应力远小于材料的屈服强度，船舶能够安全稳定航行，同时为推进轴系时域瞬态扭转振动研究打下基础。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型,通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数,分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡,三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%,持续运转扭振许用应力提高了38%,瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

有限元分析在船舶轴系设计中的应用

使用Abaqus软件建立船舶轴系中间轴的模型，通过有限元方法计算轴法兰过渡处的应力集中系数，分析应力集中系数与轴系扭振计算结果之间的关系。相比于单圆弧过渡，三段式圆弧过渡将应力集中系数减小了20%，持续运转扭振许用应力提高了38%，瞬时运转扭振许用应力提高了17%。运用有限元分析方法检验校核了船舶轴系设计的合理性。     

冰载荷电力推进轴系扭转振动研究

以船舶混合动力推进轴系的电力推进模式为研究对象,建立轴系扭转振动数学模型,重点讨论了电力推进轴系冰载荷激励力矩和推进电机的阶次振动激励力矩对轴系扭转振动的影响。采用应变法对实际船舶推进轴系进行扭转振动测试,将推进轴系的测试值与理论计算值进行比对分析,验证了文中建立的推进轴系数学模型和应变测试方法的正确性。     

船艇轴系扭振状态测试与分析

由于船艇轴系扭振产生的原因复杂性,开展轴系扭振的测量技术研究显得非常重要.本文主要综合分析了齿轮加工及其工艺、脉冲发生电路时钟频率、船体振动3个方面对扭振测量精度的影响,系统分析了基于频率计数法的扭振测试系统的测试原理,并进行了相应的实船测试实验.结果表明,该测试方法对于船艇轴系扭振的测试达到与理论分析一致,是一种方便有效的船艇轴系扭振的测试方法.     

应变测量在轴系扭转振动测试中的应用

针对目前船舶轴系扭转振动测试主要采用的角位移和角速度测量方法不能直接测量出轴系扭转振动应力,会造成一定程度的误差的问题,基于目前非常成熟的应变测量技术,对轴系扭转振动的测量进行分析,给出数据处理的方法,并提出基于无线遥测轴功率系统进行功率-扭振测试系统的开发和数据分析方法。     

冰区加强船冰载荷仿真计算与轴系设计

根据船舶的冰级符号与母型船的原始设计,进行极限冰载荷计算并确定轴系直径,然后在频域内进行扭振计算,满足稳态扭振要求;在此基础上,进行瞬态扭振计算,得到时域内的轴系响应扭矩,对相关参数进行校核。     

计算分段线性轴系扭转振动响应的线性缝接法

本文针对含有分段线性刚度部件的柴油机轴系,首次提出线性缝接法以计算其扭转振动响应。本方法算法简单,耗用机时少,文中推导了含一个分段线性部分轴系的计算公式,并以二进制码的形式解决了含多个分段线性部件时轴系固有特性计算结果的存取问题,文末给出了算例验证了方法的可靠性。     

船舶低速柴油机推进轴系扭转振动研究

本文采用集总参数法建立10000DWT油船低速柴油机推进轴系扭转振动模型,将模型分为直链式扭转振动模型和带分支式扭转振动模型,建立单质量点的扭转振动数学方程和Simulink仿真模型,从而提出采用系统矩阵法和Simulink软件仿真方法分别对该轴系的频域振动特性和时域振动特性进行研究；同时通过对实船轴系进行扭转振动测试,验证了该船舶推进轴系扭转振动数学模型和理论分析方法的正确性,对降低船舶轴系振动和提高船舶安全性具有一定的理论指导意义。     

某型船用大功率柴油发电机组轴系扭振分析及惯量盘设计

基于轴系扭振计算分析,对某型船用大功率柴油发电机组轴系加装惯量盘,使其扭转振动固有频率低谐次避开工作转速区,消减机组运行安全隐患,并借助三维造型和有限元分析优化惯量盘结构设计。