船体大变形对轴系校中的影响

在对轴系校中的影响因素研究中,国内外研究者大多将精力集中在轴承热位移、油膜刚度变化等方面,随着船舶的大型化,船体大变形已经成了影响轴系校中的主要因素之一。文章依据有限元方法的基本原理推导了适合轴系校中的计算公式,并利用Visual Basic编写了对应的计算软件,结合船体变形数据,分析了船体变形对轴系校中的影响程度,为船舶轴系校中计算及检验提供了参考。     

船舶调距桨主推进系统轴系动态校中计算模型研究

传统的船舶轴系校中计算的主要目的是在轴系静态的情况下验证和确定轴系设计状况,用来指导轴系的安装和检验.本文拟在静态校中基础上结合调距桨系统的特征,考虑调距桨主推进系统由于船体在各种装载情况下的变形、轴承支承刚度、油膜刚度、螺旋桨水动力、齿轮箱齿轮啮合力等动态因素下对轴系合理校中的影响,以满足日益复杂的现代大型船舶轴系校中计算需要.     

船舶轴系动态校中轴承油膜的影响计算

轴系校中状态好坏直接影响船舶推进系统的正常运行,而影响轴系校中的动态因素很多,其中轴承油膜是一项重要的影响因素.通过数值分析方法解径向轴承雷诺方程,得到索莫菲尔德数及轴心偏位角与轴承宽径比B/D及轴心偏心率ε之间的关系.利用ANSYS及MATLAB计算软件,分析了桨浸水状态对轴系各轴承负荷的影响,得到了轴承偏心率ε及偏位角β与轴转速n的关系,轴承处轴颈垂直方向及水平方向偏心随转速变化的规律,以及油膜对各轴承负荷的影响.     

轴承润滑特性对船舶推进轴系校中的影响

径向轴承及推力轴承处边界条件的准确建立是船舶推进轴系校中计算的重点与难点。基于流体动压润滑理论,分析不同运行工况下考虑轴颈倾斜的径向轴承润滑特性,将轴承间隙、油膜厚度、支承基座及船体柔性以等效轴段挠度的形式计入轴系校中过程,并与刚性支承、弹性支承模型计算结果进行对比分析;计算因推力轴段转角、支承基座变形而引起的推力轴承附加力矩,并分析其对轴系校中的影响;建立轴承润滑与轴系校中耦合计算方法。结果表明:由径向轴承间隙、轴颈倾斜而引起的支点位置改变、润滑油膜厚度、推力轴承处附加力矩对轴系校中具有重要影响。     

船舶推进轴第轴承油膜刚度的计算研究

分析国外在船舶推进轴系轴承油膜刚度计算方面的缺陷，根据船舶推进轴系的工作特点，提出了一种较为切合实际的航船推进系轴承油膜刚度的计算方法，并进行了实船计算。     

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。     

基于三维有限元模型的轴系校中

船舶推进系统设计中,轴系校中计算通常的做法是将轴系看成一维梁模型,且不考虑船体的作用,计算结果与实际有较大差别.用三维模型对船体、轴承及轴承油膜的刚度进行了有限元分析.在三维曲轴模型中考虑了每个气缸的旋转和摆动质量、主轴承的刚度和推力轴承的刚度等,考虑了轴承间隙等非线性因素,以及船体弯曲变形、轴承温度变化、桨轴向推力偏心及推力轴承反力偏心引起的动态弯矩等因素,计算结果更符合实际.     

轴承油膜动力特性系数对轴系回旋振动影响

由于轴承油膜非线性特性的影响,轴承支承位置及其支承点数目对轴系回旋振动影响较大,运用滑动轴承的流体动力润滑原理计算分析轴承油膜刚度和阻尼动态特性分析,结果表明轴承内油膜刚度和阻尼呈非线性分布,各系数在方向上大小也不同。在此基础上,对某试验平台轴系上各轴承离散成等间距分布的多支撑点,分别计算每个支承点上的油膜动态性能系数,分析比较油膜动态性能系数各向同性和异性时对轴承回旋振动特性的影响,结果表明油膜动态性能耦合系数对轴承回旋振动在低频和共振频率阶段有较大影响。这一结论对轴系回旋振动低频噪声分析提供了一定理论依据,为更进一步研究其噪声辐射提供更为准确的分析方法。     

船舶轴系推力轴承油膜刚度与综合支承刚度测量

在船舶推进轴系中,推力轴承刚度常取决于其油膜刚度、轴承及其基座的结构刚度。通常所指的推力轴承刚度只包含油膜刚度。因此文中把既考虑油膜刚度又考虑轴承及其基座的结构刚度综合而成的刚度定义为推力轴承综合支承刚度,进而详细给出了推力轴承油膜刚度与综合支承刚度的测量方法。借助此方法,对实验室一缩比的推力轴承实验台的油膜刚度与综合支承刚度进行了测量,获得了良好的结果。实验表明,推力轴承油膜刚度随转速上升而下降;综合支承刚度随外激励频率上升而下降,在推力轴承—基座共振频率处降为零;低频激励时,油膜刚度与综合支承刚度大小近似相等,此时对轴系的动力学建模可以只考虑油膜刚度;高频激励时,综合支承刚度远小于油膜刚度,此时对轴系动力学建模必须考虑综合支承刚度,只考虑油膜刚度会带来较大误差。实验结果对船舶推进轴系的设计及动力学分析有指导意义。     

基于可变油膜刚度系数的船舶推进轴系模态仿真与分析

在船舶推进轴系运行过程中,油膜力发生变化会对轴承的刚度产生重要影响.为准确描述船舶推进轴系的运行状态,分析其变化规律,以油膜动力学为基础,结合油膜刚度系数计算方法,推导出四参数可变油膜刚度系数计算方程.以某64 000载重吨散货船为研究对象,建立船舶推进轴系有限元模型,并对其进行模态仿真计算,比较分析船舶推进轴系主要阶次的模态特征频率、振型图和特征量的变化规律.将模态仿真计算结果与实船测试数据相对比,验证模态仿真结果的准确性.     

Research on shafting alignment considering ship hull deformations

Ship hull deformation is one of the most significant influences on propulsion shafting alignment. Based on the calculation fundamentals of ship hull deformations, a new method of shafting alignment considering ship hull deformations is proposed in this paper. Ship loadings, wave loads and environment temperature differences in some extreme conditions, as well as elastic constraints, are simulated and applied to the finite element model of 76,000 DWT product oil tanker, so that ship hull deformations can be solved. Then, the deformations of the double bottom are converted to bearing offsets, which behave as boundary constraints for shafting alignment calculations. Taking the condition of light ship in calm water as a reference, the impact of hull deformations on shafting alignment is analyzed and optimized shafting alignment considering ship hull deformations is realized.     

基于有限元的舰船推进轴系合理校中计算方法

推进轴系的合理校中直接关系到舰船推进系统运行和舰船航行的安全性与可靠性,因此,其计算方法的合理性和准确性是推进系统研究的重要内容之一。基于有限元分析,建立了舰船推进轴系合理校中计算模型,并计入了螺旋桨水动力、齿轮动态啮合力、轴承刚度、轴承变位、轴段剪切变形以及运行温度等因素对推进轴系校中的影响。以某型舰船的推进轴系为研究对象,采用所提出的方法进行了推进轴系冷态、热态以及安装状态的合理校中计算分析,并与Kamewa公司采用Shaft Analysis AB软件的计算结果进行了比对,平均计算偏差小于1.54%。     

有限元法用于船舶轴系校中计算

针对某船舶动力系统试验用轴系,运用有限元法建立了轴系校中计算的力学模型,简述了轴系校中的计算方法及计算控制条件,详细介绍了轴承负荷影响系数、3种校中状态(直线校中冷态、合理校中热态、合理校中冷态)的轴线变形及轴承负荷、现场轴系校中(安装状态)的法兰开口及偏移值等计算结果,最后通过顶举法对轴承负荷进行实测检验,结果表明计算值与实测值吻合.说明采用有限元法进行轴系校中计算是非常有效的,是今后轴系校中计算的发展方向.     

船舶推进轴系校中计算中轴承油膜的影响分析

针对船舶推进轴系校中计算问题，提出了校中计算的有限元模型和考虑油膜作用的非线性轴承支承模型。在此基础上，结合具体工程实例通过数值计算确定了尾管轴承支反力的位置，讨论了油膜对轴承反力分布的影响。该方法有利于更准确地确定轴系在运行过程中轴线空间位置，对工程实际具有一定指导意义。     

考虑艇体变形影响的轴系合理校中

为提高潜器推进轴系校中计算的准确度,使计算结果与实际情况更为接近,必须考虑艇体变形对轴承变位的影响,并将其作为轴系校中计算的初始边界条件。通过三维有限元计算,分析模型潜器的整艇湿表面结构在重力和水压作用下的变形情况,由此获得艇体艉部的结构变形数据。提出“共线程度”的概念和计算方法,将艇体结构变形数据转化为轴系各轴承相对变位数据,作为潜器推进轴系合理校中计算轴承的初始变位。利用轴系合理校中计算程序,在考虑艇体变形和轴承刚度的条件下,对模型潜器的轴系布置进行优化计算。结果表明：安装时,1#、2#、3#轴承位于理论中心线上,4#轴承变位为理论中心线向上0.4 mm能够获得合理的轴系校中状态。     

船舶轴系的动态校中计算

利用有限元建模与数值计算相结合的方法，进行了船舶轴系的动态校中计算。在计算过程中，针对某一具体船型，考虑了螺旋桨动态变化的作用力、轴承油膜的动力特性以及支承与船体的刚度。实船测试的结果表明所建立的动态校中模型是可信的。利用已建立的动态校中模型，计算了多种工况的轴承动反力，讨论了不同转速、不同工况下轴承动反力的变化趋势，得到了一些有价值的结论，给生产实际提供了理论指导。     

Long marine shafting alignment and optimization considering propeller hydrodynamic force in wake field北大核心CSCD

[目的]针对计入螺旋桨水动力的舰船轴系校中计算,传统方法通常容易忽略船体伴流场的影响,使得螺旋桨水动力计算的结果与真实值之间存在较大偏差,从而导致轴系校中精度下降。[方法]以某舰船长轴系为对象,建立桨-轴-船一体化有限元模型及其伴流场流域模型,利用CFD数值仿真的叠模方法计算螺旋桨水动力;采用流固耦合法将流体计算结果作用于螺旋桨表面,进行轴系校中计算,并得到螺旋桨水动力对轴系整体挠曲线及各轴承状态参数的影响规律。在此基础上,引入多目标优化算法开展轴系多目标优化校中,来解决轴系末端四套轴承间载荷差值过大的问题。[结果]考虑螺旋桨水动力后,轴系尾部挠度变化减小,越靠近螺旋桨处的轴承其载荷所受影响越大,载荷值随进速系数的增大而减小;对比多目标优化前后的轴系校中状态,轴系各轴承之间的载荷差值明显减小,轴系运行状态得到改善。[结论]所提方法提高了计入螺旋桨水动力的轴系校中计算精度,可为轴系校中质量的提升提供参考。     

中间轴承对船舶轴系力学状态影响的数字模拟

本文以主机为WNSD7RTA62U的某油轮的轴系为对象,通过对比分析四种不同的中间轴承的布置方案,评价了中间轴承对船舶轴系力学状态的影响.本文轴系合理校中与轴系回旋振动的数字计算结果表明,中间轴承对船舶轴系的状态存在着比较复杂的作用,首先在常规设计中,必须对中间轴承的位置进行三维优化;其次取消中间轴承的非常规设计,对船舶轴系的状态的改善是可行的.这对解决大型船舶轴系校中受船体变形影响和革新大型船舶轴系的传统设计与计算是有用的.