某电力推进轴系横向振动影响因素分析

通过数值分析的方法研究动态因素对某电力推进轴系横向振动的影响,介绍运用传递矩阵法对船舶轴系进行横向振动分析的基本原理,结合某电力推进轴系实际情况,建立轴系计算模型,用Matlab编写了基于传递矩阵法的计算程序,对影响轴系横向振动的轴承刚度、艉轴后轴承支撑位置以及陀螺力矩三个因素进行计算分析,得到这些因素在不同条件下对轴系临界转速的影响。     

碰撞船舶的船体损伤对推进轴系的影响

为研究意外事故造成的船体损伤对大型船舶推进轴系的影响,设计模拟艉轴-油膜-艉部结构的试验装置,建立其动力学模型,分析船体损伤下推进轴系的运动特性及因不同损伤船体造成支撑刚度改变的轴系动力学特性,研究船体损伤之后因外力传递造成的推进轴系运动特性变化。结果表明:在船体损伤的工况下,艉部结构的运动状态会随着支撑刚度的改变而改变,同时轴系从概周期运动进入混沌运动的临界转速也会发生变化;但当支撑刚度达到一定值之后,艉轴从概周期运动进入混沌运动的临界转速趋于稳定;由于船体损伤状态的支撑刚度变化,船体碰撞力的传递也会对船舶轴系的运动状态产生影响,可能因船体损伤加剧而造成二次损伤。     

船用高弹性橡胶摩擦离合器的减震性能与接合特性

一、中速柴油机装置与高弹性橡胶摩擦离合器由于柴油机燃料的间歇性燃烧,引起输出扭矩的不均匀而产生了推进装置的主要扰动力。当柴油机干扰频率和推进装置的扭转自振频率一致时,就会引起扭转共振,使轴系及传动设备产生巨大的附加应力。柴油机的自振频率通常是比较高的。但装在船上,加上飞轮、减速齿轮箱、轴系和螺旋桨后,自振频率要下降。船舶主机使用转速范围比较宽,产生主临界共振转速的机会就比较多。对于中速柴油机装置,转速范围在中档(n=350～750转/分),又带有对变动扭矩比较     

陀螺效应对船舶推进轴系回旋振动的影响

本文将陀螺效应应用到船舶推进轴系的回旋振动计算中,在轴系回旋振动几何模型的基础上建立有、无陀螺效应的计算模型,并给出轴系回旋振动时的临界转速。文章选取5艘已设计完成的船舶推进轴系为实例,采用两种计算模型分析各自的回旋振动临界转速。结果表明,陀螺效应提高了船舶推进轴系回旋振动的临界转速,为设计过程中精确确定轴系的转速禁区给出了依据。     

艉轴大跨距轴系校中计算

中、小型船舶吃水较浅,其螺旋桨转速快、直径小、重量轻,一旦艉管前后轴承跨距较大,艉管后轴承支点位置就将超出标准给定的范围。本文基于有限元法,将轴系简化为Timoshenko梁单元建立有限元模型,考虑船舶轴系实际安装间隙和基于赫兹接触理论计算的载荷-刚度曲线,使用不同支撑位置和多种支撑模型对艉轴大跨距轴系进行校中计算对比。研究发现,对于艉轴大跨距的轴系,CB/Z 338-2005中对艉管后轴承支点位置的取值已不适合。如果轴承支点选取准确,则单点刚性支承、单点弹性支承、多点非线性弹性支承的轴承负荷计算结果相近。     

基于有限元法的艉轴静态计算与模态分析

船舶轴系的工作状态对主推进动力装置甚至整个船舶的正常运转起到至关重要的作用,艉轴部分与螺旋桨直接相连,运转工况多变、影响因素复杂。利用基于ANSYS APDL的有限元法,对某实船艉轴通过位移约束、弹簧单支点约束和弹簧三支点约束条件施加的方式进行轴承模拟建模,并进行静态校中计算和模态分析,得到不同约束条件下静态和模态的各项状态参数计算结果,分析不同轴承建模方法下的静态计算结果差异和模态频率与振型,为轴系校中计算、船舶艉轴设计及故障诊断提供参考。     

船舶艉轴承刚度和螺旋桨陀螺效应对轴系回旋振动特性影响的分析

当船舶轴系运行工况恶劣时,由于轴系后尾轴承与轴颈之间润滑不佳,使得轴承刚度发生较大变化,处于各向异性状态,这会影响轴系回旋振动特性。文章针对某大型集装箱船,在计入螺旋桨陀螺效应的基础上,借助于有限元ANSYS软件,研究了后艉轴承水平刚度单独变化对回旋振动固有频率、临界转速和振动响应的影响。其主要结果表明,后艉轴承水平方向刚度单独降低时,该方向上的横向振动固有频率降低,逆回旋振动固有频率在此基础上进一步降低;其轴频、叶频和倍叶频的正逆回旋临界转速和回旋振动响应均与各向同性时不同。     

基于分布质量轴模型的回旋振动计算方法

根据旋转Timoshenko梁的运动微分方程,推导了计算船舶推进轴系回旋振动时分布质量轴模型的传递矩阵。相对于集中质量轴模型,分布质量轴模型可以计入轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺力矩以及剪切变形的影响,更加逼近船舶推进轴系回旋运动的实际物理模型,因此能更精确地计算轴系的临界转速和固有振型。在分布质量轴模型的基础上,采用数值稳定性良好的改进Riccati传递矩阵法编制了回旋振动计算程序,并应用于两型船舶的推进轴系计算。将文中方法的计算结果与有限元法以及第三方计算报告进行了比对,结果具有良好的一致性,从而验证了方法的正确性和计算精度。     

某化学品船轴系校中分析

为解决某化学品船轴系设计完成后校中计算发现的艉轴承处轴转角超过规范要求的问题,在不改变轴系设计的前提下,通过分析研究和相关计算,决定采取对艉轴承进行斜镗孔的措施来减小艉轴承与轴的相对转角,使之满足轴系校中规范要求,分析几种艉轴承斜镗孔方案对轴系校中结果的影响。     

船舶轴系异常噪声分析及控制

分析某船舶在低速航行时艉轴的异常噪声,通过故障排除和理论分析的方法研究了轴系异常噪声的根源和产生机理：船舶轴系受多个载荷作用,导致船体、螺旋桨轴和艉轴承产生变形,在艉轴承中心线与螺旋桨轴颈中心线之间形成一个变形角,船舶在低速航行时,轴系变形产生的回旋运动对艉轴承润滑性能的影响以及二者之间的相互耦合是轴系产生振动并产生噪声的根本原因。同时提出船舶在设计、生产及使用过程时避免轴系声响的控制方法。     

艉轴管闭式水润滑轴承磨损故障解决方案

通过船舶海试的故障,分析了艉轴管润滑的设计方式,艉轴管采用了单轴承和闭式水润滑改为闭式油润滑时轴系安装的过程,总结了这种类型推进系统安装时的注意事项,为今后类似的轴系安装提供参考依据。     

艉部激励对船舶推进轴系回旋振动的影响分析

船舶推进轴系作为整个船舶动力装置的重要组成部分，其稳定运转对于船舶的安全航行具有重大意义。然而推进轴系在实际运转过程中，会受到各种各样的艉部激励作用，进而引发轴系回旋振动。本文以某型船舶推进轴系为研究对象，将轴系受到的艉部激励分解为垂向、横向、轴向的三个分量，通过在艉轴承对应节点处计入相应方向的载荷来模拟艉部激励的不同分量，利用ANSYS计算从单向艉部激励分量和多向艉部激励分量共四种工况来探讨艉部激励对轴系回旋振动的影响规律。结果表明：艉部激励垂向分量、横向分量均可以激起轴系的回旋振动，且垂向分量比横向分量的影响更大；而艉部激励轴向分量对轴系回旋振动没有影响。0～100 Hz的频率范围内，回旋振动的共振幅度随共振频率的增加而增大；在多个方向的艉部激励分量同时作用下，轴系在垂直方向与水平方向的振动响应是一致的。     

考虑艉管后轴承油膜支承力的轴系校中计算

为了准确地计算艉管后轴承的油膜支反力,考察艉管后轴承工作时的最小油膜厚度、最大油膜压力等局部参数,将轴系校中计算有限元模型和雷诺方程进行迭代求解。尾管后轴承是长轴承,将其分成多个轴承分段,用轴承分段的中点表征轴颈中心线的挠曲。求解雷诺方程,得到各个轴承分段的油膜支反力,将其作为轴系校中计算有限元模型的边界条件。经过迭代计算,求得尾轴承轴颈中心线的挠曲,油膜力沿轴承长度方向的分布,以及最大油膜压力、最小油膜厚度等参数,并研究了轴系转速对这些参数的影响。在低转速时,轴系边缘负荷明显。     

艉部激励对船舶推进轴系回旋振动的影响

以某型船舶推进轴系为研究对象,将轴系受到的艉部激励分解为垂向、横向和轴向的3个分量,通过在艉轴承对应节点处计入相应方向的载荷来模拟艉部激励的不同分量,利用ANSYS计算从单向艉部激励分量和多向艉部激励分量共4种工况来探讨艉部激励对轴系回旋振动的影响规律。结果表明:艉部激励垂向分量、横向分量均可以激起轴系的回旋振动,且垂向分量比横向分量的影响更大;而艉部激励轴向分量对轴系回旋振动没有影响;0 Hz~100 Hz频率范围内,回旋振动的共振幅度随共振频率的增加而增大;在多个方向的艉部激励分量同时作用下,轴系在垂直和水平方向的振动响应是一致的。     

3.5万吨级浅吃水经济型散货船推进轴系校中计算

本文分析了35000吨级浅吃水经济型散货船推进轴系校中计算结果及中间轴承实测负荷超出允许值的原因，并指出按现行推进轴系校中标准，进行单轴承支承桨轴的推进轴系校中计算结果存在的问题。按本文推荐的艉管后轴承支点的位置，可使该船的推进轴系校中计算结果满足轴系校中要求。     

基于船舶艉轴—油膜—艉部结构系统的碰撞载荷响应研究

船舶轴系的抗碰撞能力直接影响着其动力传递的稳定性,船舶的大尺度效应对碰撞载荷作用强度的影响也不容忽视。为此,建立基于艉轴—油膜—艉部结构系统的力学模型,研究艉轴在碰撞载荷作用下的平均冲击力、冲击振幅、轴心轨迹等参数的变化规律,分析由碰撞载荷和转速确定的轴系安全运行区域。结果表明:在不同转速区域,碰撞载荷的作用强度随载荷大小而变化的规律不同;在作用强度值一定的条件下,转速和载荷可拟合成相关曲线图谱,可以此对轴系承受碰撞载荷的能力进行快速评估。     

"嘉升"轮艉轴油封漏油问题的探讨

根据测量"嘉升"轮左艉轴在不同轴承布置状况下的运行,相应进行了四阶振动测量和滚振计算,发现在不影响主机对中的情况下,可以得到一个轴系校中和前艉轴封校中的方法,从而解决了艉轴封的漏油问题。     

一种顺应轴系挠度曲线的轴承孔系布置方法

目前,我国船舶推进轴系轴承磨损问题严重,且没有有效的解决方法。基于三弯矩法和传递矩阵法的合理校中计算结果,提出一种顺应挠度曲线的船舶推进轴系轴承孔系布置方法,有利于解决轴承磨损问题,特别是艉轴后轴承自身的偏磨问题。     

轴系不镗孔的新设想

尽管船舶艉柱、艉轴管与船体定位相当精确,但是在船台上经过船体合拢、焊接,特别是艉柱、艉轴管与船体焊接后,艉柱或者艉轴管与船体的原来定位会发生变化,结果艉柱内孔或者艉轴管内孔的中心线不可能与船舶所要求的轴系中心线相重合。传统的解决方法就是在船台上进行轴系镗孔。在镗孔工作完成之后,根据艉柱孔或者艉轴管孔的实际尺寸加工艉轴管外径或者艉轴承外径,并将其安装到船舶轴系中去,这样就能达到艉轴管或者艉轴承的中心线和船舶所要求的轴系中心线的一致性。这是一个相当花费财力、物力和时间的工作。而且由于加工条件恶劣,所以工作质量也很差,工人的劳动强度也很大。     

多支点推进轴系回旋振动对艉部船体的激励特性研究

为了提高水面舰船的声隐身性能,将推进轴系回旋振动作为艉部船体结构振动的激励源,建立了某水面舰船多支点推进轴系以及艉部船体的有限元模型,并针对两种边界条件下的轴系回旋振动模型进行了对比研究,重点开展了螺旋桨横向单位激励力下的轴系回旋振动对艉部船体的低频激励特性的分析,得到了回旋振动通过各轴承途径对船体的激励加速度、激励力以及传递功率流。研究表明,在进行回旋振动等动力学计算时,艉部船体的阻抗边界作用不可忽视;不论是考察振动加速度、传递动态力还是传递功率流,双臂艉轴架轴承都是最主要的传递路径,且与其它轴承相比较有明显的传递优势。在论文算例中13.5 Hz以及10 Hz是轴系回旋振动激励艉部船体的最主要的特征频率,需要重点关注。