舰船柴油机曲轴轴系多体动力学仿真

柴油主机是舰船动力推进系统中的重要组成部分,对柴油主机的曲轴轴系进行多体动力学仿真分析可以精确求解轴系的动态和静态响应,对优化船舶柴油主机的性能和结构有重要的价值。本文系统介绍多体动力学理论,建立船舶柴油机曲轴轴系的动力学分析模型,并结合有限元分析软件Ansys方法对曲轴轴系的强度进行计算和仿真分析。     

柴油机曲轴臂距差与曲轴疲劳强度的关系

研究了柴油机曲轴的臂距差与曲柄销过渡圆角处附加弯曲应力的关系，论述了曲轴臂距差对曲轴疲劳强度的影响，并推导出由于轴系失中引起的曲柄销过渡圆角处的附加弯曲应力计算经验公式。通过实例计算，提出二冲程低速柴油机附加弯曲应力集中系数经验值，同时验证经验公式的可靠性。本文研究成果不仅对曲轴的设计，而且对船舶轴系设计、审图及故障分析均有指导作用。     

柴油机曲轴系动态参数有限元计算

运用"集总参数法"建立了两种TBD234V6型柴油机曲轴轴系的当量系统.首先利用现代CAD技术,建立该型柴油机曲轴的有限元模型;并应用有限元分析软件ANSYS对其动态参数进行计算,最终在Matlab中直接求解自由振动微分方程.基于以上的计算,提出了一种较以往更为精确的柴油机曲轴轴系动态参数计算方法.     

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ADAMS的柴油机曲轴仿真分析

为研究柴油机曲轴在正常工况下载荷的变化规律,建立柴油机曲轴轴系动力学仿真模型,并通过曲轴的模态分析得到曲轴的柔性体模型,通过试验测量瞬时转速与仿真结果对比,验证仿真模型的准确性,在此基础上对柴油机曲轴进行模拟仿真分析,得到曲轴载荷变化的一些规律。     

柴油机曲轴有限元分析

利用Pro／E建立某中速柴油机曲轴的三维实体模型,在Hypermesh中进行网格划分,导入MSC．Patran对其进行应力分析,并对该曲轴进行疲劳强度校核。     

基于有限元方法的16PA6STC柴油机曲轴疲劳强度分析

针对曲轴处于多轴应力循环状态,以16PA6STC型柴油机曲轴为研究对象,采用PATRAN有限元分析方法对曲轴进行柔性处理,在ADAMS中建立刚-柔性体结合的曲轴连杆机构的动力学模型,并进行多体动力学仿真分析,利用FATIGUE疲劳分析软件,对曲轴在额定工况下进行疲劳强度分析.     

船舶推进轴系纵扭耦合振动研究

本文建立了大型船舶柴油机推进轴系纵扭耦合振动计算的系统矩阵模型。在耦会效应的考虑上，柴油机曲轴计入其当量耦合刚度；而螺旋桨则用当量加速度耦合系数和当量速度耦合系数描述。通过对实部轴系纵扭耦合振动的计算与实测分析，对耦合振动的一般规律进行了研究。     

船舶柴油机曲轴动态强度分析

为准确分析二冲程船舶柴油机工作时曲轴的动态特性,结合Pro/E 3D软件和ANSYS软件对船舶柴油机曲轴、轴承、活塞、连杆等部件进行三维实体有限元建模,采用子结构法对其进行结构缩减,并将结果文件导入EXCITE软件中,建立整个船舶柴油机的轴系非线性多体动力学模型。采用该模型对曲轴进行一个循环的多体动力学计算。将计算结果恢复到曲轴实体有限元精细模型,进行正常工况下曲轴在一个循环内的动应力计算。结果表明,与单体曲轴强度分析方法相比,采用非线性多体动力学方法可获得更接近实际的曲轴载荷的边界条件,提高了船舶柴油机曲轴动态特性计算精度。     

船舶轴系温升与轴向间隙调整

对于采用间接传动方式的船舶轴系,在柴油机曲轴止推轴承与螺旋桨推力轴承之间增加了齿轮箱和高弹性联轴器,会遇到轴向间隙分配问题,如果安装不恰当,将导致曲轴止推轴承烧熔。在安装过程中,应充分考虑因轴系运行温度升高的轴向热膨胀引起的轴向间隙变化。引起轴向间隙变化的因素有:一是柴油机和齿轮箱因运行使相应的轴存在轴向伸长;二是因轴系扭转振动使联轴器橡胶弹性元件摩擦生热的轴向伸长,二者可通过计算得到。根据计算数据来确定冷态曲轴止推轴承间隙,可保证轴系轴向轴承安全运行。