水润滑螺旋阶梯腔艉轴承的振动特性

摘 要：为了解决瞬态振动实验成本高,周期长的问题,采用正交试验法,基于ANSYS模态和瞬态分析,提出了一种准确测量艉轴承共振时真实位移和应力的方法。首先,运用有限元模态分析对艉轴承低阶固有频率以及振型进行数值仿真;其次,将得到的固有频率间接耦合到艉轴承激励频率,使之达到共振频率;最后分析了这种状态下的动态接触对轴瓦的影响。结果表明：艉轴承结构参数对模态的影响因子排序为,螺旋角＞腔数＞腔长＞深浅腔比例;位移响应最大值出现在轴向封油面末端,接触应力响应最大值出现在沟槽和腔体周向封油面边缘处。     

水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响分析

应用Ansys/LS-dyna有限元软件,建立了水下爆炸冲击作用下的船舶艉轴架轴承仿真模型,研究水下爆炸冲击对船舶艉轴架轴承响应特性的影响,计算得到在不同的炸药当量和爆点位置下船舶艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应特性。结果表明:随着炸药当量的增加,艉轴架轴承的位移、应力和速度等响应峰值也会线性增加;当爆心在横向远离艉轴架轴承时,轴承的位移响应峰值先增大后减小;当爆心在纵向时远离轴承时,轴承的位移、应力和速度等响应峰值则基本呈现线性下降趋势。     

船舶推进轴系纵横耦合非线性动力学分析—叶频激励下横向主共振响应

在考虑Von Karman非线性位移—应变关系下,基于Hamilton变分原理建立了船舶推进轴系纵横耦合非线性动力学方程。利用Galerkin方法,导出系统第一阶模态振动微分方程,采用多尺度法求解该方程。获得了叶频激励下横向主共振响应方程组,利用伪弧长延拓法数值求解了该方程组的平衡解并分析了其稳定性。探讨了支承刚度、激励载荷、螺旋桨质量、阻尼比以及细长比对轴系纵横耦合效应的影响。研究表明:细长比越小,激励载荷越大,阻尼比越小,系统纵横耦合效应越强;增加后艉轴承刚度可以抑制纵横耦合效应,增加前艉轴承以及推力轴承刚度则增强纵横耦合效应,而中间轴承对其没有明显影响;与线性模型相比,纵横耦合效应使轴系横向共振时的频率大于其线性固有频率,在某些激励频率处,幅频响应曲线上存在多解使幅值出现跳跃现象。分析结果对船舶推进轴系的设计有指导意义。     

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。     

基于有限元法不同螺旋槽橡胶艉轴承静态接触分析

针对不同螺旋槽结构形式的橡胶艉轴承,考虑橡胶材料非线性,应用有限元分析软件 ANSYS 进行静态接触仿真分析,并用经典 Hertz 接触应力理论计算结果加以验证,对比分析不同螺旋槽数和不同螺旋角度艉轴承在不同载荷和不同橡胶硬度等条件下的接触状况影响规律。结果表明,不同螺旋槽数在不同载荷条件下对艉轴承的最大接触应力和最大负 Y 向位移影响较大,对艉轴承最大接触渗透值的影响甚小;90°螺旋槽艉轴承在各不同载荷时的最大接触应力和最大正 Y 向位移均相对最小。     

变刚度支撑对船舶轴系横向振动影响分析

为研究轴承水平和垂直变刚度对船舶轴系横向振动的影响,在ANSYS中建立船舶推力轴系有限元模型,通过模态分析和谐响应分析,研究了艉轴承2个共轭方向变刚度时,轴系的横向固有振动频率以及横向受迫振动情况。研究结果表明:随着轴承某一方向的刚度降低时,该方向上横向振动的固有频率也降低,尤其是低阶频率,对应的谐响应振幅也随之降低,这对轴系低阶横向振动影响较为突出。该结果对通过改变轴系支撑刚度来抑制轴系振动提供了理论支持。     

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。     

艉轴承等效支点位置对轴系回旋振动的影响

在轴系回旋振动研究中,将艉轴承支承分为单点支承、多点支承、分布支承及接触支承四种方式,应用有限元方法,针对不同支承分别建立相应的轴系回旋振动模型,求得艉轴承不同支承方式的支反力以及等效支点位置,并进行相应的回旋振动模态分析.计算结果表明,不同支承方式的等效支点位置对轴系回旋振动固有频率有一定影响.     

基于有限元法不同型腔结构艉轴承的力学性能分析

型腔结构能改善艉轴承的承载能力和工作环境,并且影响艉轴承的力学性能。利用有限元法,研究了三种不同型腔结构以及不同腔深的长方形腔艉轴承的静力学性能。结果表明:长方形腔的力学性能最优;浅腔相对于深腔性能更好。     

饱和含液穿孔板条水润滑艉轴承减振性能研究

[目的]水润滑艉轴承是轴系振动的主要传递部件,为了提高其减振降噪的动态性能,[方法]设计一种饱和含液穿孔板条。基于流固耦合理论,利用有限元软件ANSYS进行常规水润滑艉轴承和阻尼增强型水润滑艉轴承的模态分析及谐响应分析,以得到穿孔板条对轴承动态特性的影响规律。[结果]仿真和试验结果表明:饱和含液穿孔板条设计可以有效降低艉轴承振动的幅值传递水平。[结论]研究结果对于艉轴承的减振性能提升具有一定的指导意义。     

水润滑艉管轴承磨损机理分析及结构设计

某电力推进试验平台艉轴出现下沉,并伴有振动噪声过大现象;试验方遂对平台进行拆检,发现艉管后轴承磨损严重,经测量,艉管轴承磨损量超出设计使用范围。文章针对此磨损现象进行了研究分析,通过水润滑艉管轴承承载校核、水润滑艉管轴承润滑特性数值计算等方法分析艉管轴承过度磨损机理,最后制定解决方案,重新对水润滑艉管轴承进行了选材与结构设计,有效提高了试验平台艉管轴承的可靠性与使用寿命。     

基于ANSYS的水润滑橡胶艉轴承模态及谐响应分析

文章采用三维建模软件Solidworks对水润滑橡胶艉轴承进行几何建模,并导入ANSYS Workbench中建立有限元模型。通过对水润滑橡胶艉轴承进行十阶模态分析,结果表明轴承的各阶固有频率分布非常密集,其低阶模态主要取决于内衬的固有特性。为了进一步得到轴承在某一频率范围内的振动情况,对其进行了谐响应分析,计算出轴承易发生共振的频率、应力幅值,为水润滑橡胶艉轴承进一步设计优化和使用中避免发生共振提供了理论依据。     

基于ANSYS的高速艇艉轴架轴系振动响应分析

针对高速艇艉轴架轴系振动的问题,建立三维有限元模型,应用ANSYS软件对其结构振动响应进行分析预报。通过静力计算、模态求解、谐响应分析、时间历程处理、扩展位移解及查看扩展解,对该艇的舷外艉轴架轴系结构振动响应进行全面评估。     

大型船舶艉管轴承结构参数优化设计

推进轴系在船舶动力装置中起着重要的作用,船舶艉管轴承在船舶非正常运行过程中,往往出现高温报警。基于径向滑动轴承的水动力润滑机理,建立了某大型船舶艉管轴承油膜润滑的数学模型,采用超松弛迭代法计算流体动力润滑二维Reynolds方程,分析了船舶艉管轴承间隙比和沟漕位置对轴承承载力的影响。通过对艉管轴承的优化设计,改变了艉管轴承的沟槽位置及轴承间隙,提高了轴承的承载力,该船在再次试航和实际营运中艉管轴承未再出现高温报警。     

船艉结构三维有限元动力分析

以艉部结构为例,阐述对船体结构进行三维有限元动力分析的基本过程和关键技术。建立艉部结构三维有限元模型,使用Fluent软件计算螺旋桨脉动压力,采用Helmholtz方法计算附连水质量;为了消除局部模态的干扰,使用模态参与因子提取结构的整体模态;计算结构的固有频率、模态、速度和加速度等动力学参数。实例分析表明所采用的分析方法能够准确预报结构的振动特性。     

自由抛落式救生艇推进系统落水冲击响应计算分析

运用非线性多体动力学方法,建立某抛落式救生艇在主机怠速运转时推进系统的多体动力学模型,计算分析该救生艇落水时产生的冲击载荷对其推进系统主要轴承及艉轴的动态响应。结果表明：主轴承受力明显增大,轴心偏移增加6倍;艉轴承水平方向最大受力增大263%,垂直方向最大受力增大292%;艉轴水平方向弯曲振动偏移量增加190%,螺旋桨径向位移增大147%。曲轴和艉轴最大受力均在许用范围内,且有较大安全裕度,原来的设计方案不会对入水冲击带来不安全。这项研究为自由抛落式救生艇的可靠性设计提供了重要参考。     

水润滑橡胶轴承摩擦振动特征分析

[目的]在低速重载、启停等工况下,由于润滑不良,水润滑橡胶轴承出现摩擦振动,通过激励船体结构会引起水下异常噪声。为了掌握艉轴承的摩擦振动特征,[方法]以水润滑艉轴承实验台架为试验对象,通过调整艉轴承比压、温度、转速等工况条件,使艉轴承出现摩擦振动,通过测试分析时域谱、频域谱、轴心轨迹等,获得轴和轴承座的摩擦振动特征。[结果]研究表明,轴承座的时域信号呈现明显的脉冲现象,摩擦激励轴与艉轴承关联的结构或系统,频域信号中出现典型的峰值频率及其倍频;轴心轨迹变形严重、尖角突出,且有多个局部碰撞折返点。[结论]上述振动特征可为艉轴承异常摩擦识别、艉轴承低噪声设计与实验提供技术支持。     

后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响

[目的]为了研究后艉轴承刚度对潜艇结构振动与声辐射的影响,[方法]针对螺旋桨不定常激振力诱发的艇体结构辐射声,以SUBOFF潜艇为原型,建立了包含螺旋桨和轴系实体结构单元的潜艇整艇模型,采用通用有限元程序NASTRAN计算其在真空中的振动特性,同时采用附加质量附加阻尼算法计算其在水下的振动和声辐射特性,对潜艇整艇结构在螺旋桨垂向激振力作用下的振动与声辐射特性进行分析,并着重考虑了后艉轴承刚度对潜艇整艇结构振动与声辐射的影响规律。[结果]研究指出,降低后艉轴承刚度使潜艇结构振动与声辐射的能力主要向其第2阶整体弯曲振动模态频率处集中,且第2阶整体弯曲振动模态频率逐渐向低频移动;在第2阶整体弯曲振动模态频率以上频段降低后艉轴承的刚度能够有效降低潜艇整艇结构的振动和声辐射。[结论]所得结果可为声学设计阶段潜艇关键部位结构参数的选取提供参考。     

敷设粘弹性层舱室的振动特性仿真分析与试验

轮船舱室的减振设计需要对舱室的固有振动特性和响应进行分析.基于AnsysWorkbench对舱室进行模态分析,利用壳单元对舱室进行建模,获得其前20阶的固有频率、振型,并对仿真结果和试验结果进行对比.利用半功率带宽法测出舱室阻尼比,在模态分析基础上对舱室进行谐响应分析,得到位移和频率响应曲线.考虑粘弹性材料频变特性,对...     

舰船推进轴系的螺旋桨激励力传递特性

螺旋桨激励力会通过轴系向各轴承基座传递,并激发船体结构产生振动声辐射问题。为掌握螺旋桨不同方向激励力通过轴系的传递规律,利用船舶推进轴系试验台,在轴系固有特性计算与测试的基础上,测试分析螺旋桨水平、垂向与纵向激励力通过轴系向3个轴承基座的传递特性。结果表明:单方向激励力作用下,轴系会产生不同方向的耦合振动,并在基座处产生3个方向的振动,其中轴系振动固有频率有明显体现;不同方向的激励力传递路径不同,水平激励在艉轴后轴承基座处产生较大水平振动,垂向激励在艉轴后轴承和推力轴承基座处产生较大垂向振动,纵向激励在推力轴承基座处产生较大纵向振动,螺旋桨激励力通过轴系向艉轴前轴承基座的传递相对较弱;与垂向激励相比,水平激励会在3个轴承基座处产生更大的振动响应。