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。     

某船舶推进轴系扭振计算分析

提高轴系扭振计算精度,必须有精确的原始参数,以准确掌握船舶轴系扭振情况。在有限元分析软件中,建立曲柄半拐等的三维模型,用有限元分析方法精确的确定了各质量、轴段的转动惯量、扭转刚度等精确原始参数。基于建立的实船轴系当量系统,计算出了各结自由振动的频率及对应的共振转速,自由端和飞轮输出端的振幅,分析了轴段应力和扭矩随曲轴转角及转速的变化关系。结果表明在整个转速范围内,扭转振幅小于限定值,轴段的最大扭矩和应力均小于材料许用值,本船舶轴系扭转振动状况是良好的。     

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。     

MTU柴油机推进轴系的联轴器匹配研究及扭振特性预报

[目的]为明确中、高速柴油机与多弹性联轴器匹配的扭振计算方法及推进轴系扭振特性,[方法]以某船MTU柴油机推进轴系为研究对象,分析与之匹配的多弹性联轴器选型方法,建立MTU柴油机推进轴系的扭振计算模型,分析MTU柴油机的激励特性和推进轴系扭振特性,开展MTU柴油机与多弹性联轴器匹配系列轴系的扭振特性预报,并提出基于实测振幅和解析法的阻尼修正推算方法,用以修正轴系扭振特性的预报结果。[结果]研究结果表明:实测共振频率与计算频率吻合;经修正,共振转速处的曲轴应力降低了16%,弹性联轴器的振动扭矩降低了15%,验证了扭振计算方法的正确性。[结论]所得结论可为后续同型舰船的轴系扭振分析提供工程参考。     

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。     

对两个决定推进轴系横向振动临界转速计算方法的探讨

我们在用施孟斯基决定推进轴系横向振动自振频率的方法与用三个艉轴轴承间的轴段计算推进轴系临界转速的方法——简称艉轴临界转速计算法[1]——计算轴系的临界转速时,发现用施孟斯基的公式可以算出两个以上的自振频率,有些轴系用该法计算时误差较大。还发现艉     

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。     

MTU20V8000M71型高速柴油机研发介绍

  目的  为明确中、高速柴油机与多弹性联轴器匹配的扭振计算方法及推进轴系扭振特性,  方法  以某船MTU柴油机推进轴系为研究对象,分析与之匹配的多弹性联轴器选型方法,建立MTU柴油机推进轴系的扭振计算模型,分析MTU柴油机的激励特性和推进轴系扭振特性,开展MTU柴油机与多弹性联轴器匹配系列轴系的扭振特性预报,并提出基于实测振幅和解析法的阻尼修正推算方法,用以修正轴系扭振特性的预报结果。  结果  研究结果表明：实测共振频率与计算频率吻合;经修正,共振转速处的曲轴应力降低了16%,弹性联轴器的振动扭矩降低了15%,验证了扭振计算方法的正确性。  结论  所得结论可为后续同型舰船的轴系扭振分析提供工程参考。     

双机并车推进装置瞬态扭振响应研究

传统的频域稳态计算无法了解轴系扭转振动瞬态特性,以某柴油机双机并车装置为研究对象,基于集总参数法建立扭振计算分析模型,通过与经典模型对比,验证模型的正确性。在Matlab分析平台上,使用NewMark-β法,进行时域扭转振动分析。针对并车过程中两柴油机相位差的随机性,得到并车过程两柴油机最不利的相位差角,以及曲轴应力随并车产生的相位差、柴油机转速的变化规律。借用BV043-85冲击分析标准,探讨并车过程瞬态冲击对轴系的影响,以及冲击载荷在轴系中的传递规律。结果表明,瞬态响应计算方法可为柴油机双机并车推进装置的振动分析及故障诊断提供理论支撑。     

冰载荷冲击下的船舶推进轴系瞬态扭转振动响应分析

传统的推进轴系扭转振动响应计算聚焦于稳态响应,而传递矩阵法、系统矩阵法,可以取得满意的稳态计算结果,但无法处理冰区船舶、海洋工程船舶所遇到的变载荷、变惯量等瞬态工况。为了克服频域扭振计算方法在处理瞬态条件扭振问题的局限性,使用 Newmark 法从时域求解轴系扭转振动微分方程组,基于该算法对某船推进轴系在冰载荷作用下的瞬态响应做了数值计算。其结果表明,在冰载荷冲击下,轴系瞬态扭矩比稳态扭矩大;通过时频分析,在冰载荷作用期间,出现了明显的螺旋桨叶频激励,因此须避免冰载荷激励产生轴系扭转振动的叶次共振。 Newmark 法扭振计算结果与实船测试结果对比表明,该方法在稳态响应计算和时域曲线上都与实际测量结果基本一致,具有工程实用性。     

基于变特性的双机并车轴系扭振计算与分析

本文针对某船双机并车柴油机推进系统,进行轴系扭转振动当量简化,同时考虑盖斯林格联轴器扭转刚度、阻尼随着转速变化而变化的特性,对轴系扭转振动自由特性及强迫振动特性进行分析,说明盖斯林格联轴器的变特性不可忽视,并经实船测试验证计算结果的正确性。     

舰船大功率减速器动态抗冲击性能分析

齿轮减速装置是舰船动力装置的重要组成部分,其主要作用是用来降低转速和增大扭矩,以满足船舶推进的需要.在设置有离合器的舰船推进轴系上,轴系离合器的结合或脱离会对减速器产生冲击.本文重点讨论了舰船推进轴系离合器接合时产生的冲击载荷对减速器二级齿轮的影响,通过建立减速器二级齿轮啮合模型,运用有限元软件计算轴系离合器接合时齿轮齿面的冲击响应.分析结果表明,结合转速及结合时间决定减速器动态抗冲击能力,对确定合适的轴系离合器结合工况具有一定的指导作用.     

船舶推进轴系扭矩非接触式监测系统研究

柴油机是船舶动力的核心,船舶推进轴系的状态决定了机桨传动的效率.由于以接触式方法测量与计算轴功率和扭矩很不方便,因此需要更方便、更灵活的非接触式测量方法.提出一种新的基于光电技术的非接触式轴工况监测系统.两个编码盘和光电开关用来检测一定长度内轴的扭转角度,轴的扭转角度可根据计数器频率和叶片中心角,通过现场可编程门阵列（FPGA）量化,轴功率与扭矩可在计算机上显示出来.实验结果表明,该方法适用于量化轴的扭转角,去除了可能导致在线监测系统危险的冗余光纤.该监测系统的设计为船舶推进轴系的监测与故障诊断提供了一种思路.     

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.     

大型船舶轴系回旋振动特性的模拟计算及实测

船舶的大型化发展使得船体(特别是船尾)的刚度有所下降;同时,为提高推进效率而采用大规格多叶片的大型螺旋桨,导致轴系的弯曲力矩增大,推进轴系回旋振动固有频率降低并与螺旋桨在水中的激振频率接近,有引发回旋共振的可能,而船级社规范没有对这类船舶的推进轴系回旋振动的计算测量作出要求。利用传递矩阵法对某大型集装箱船轴系回旋振动进行建模分析,并与实船测量结果相对比。通过对比分析发现,在主机正常转速范围内存在二次回旋共振点,因此对于一些长轴系大型船舶及特殊推进轴系船舶而言,应在主机常用转速范围内进行轴系回旋振动的测量分析,确保轴系安全、有效运转。     

6300型船用中速柴油机推进轴系扭转振动与轴系设计的关系

本文结合实例分析了6300型船用中速柴油机推进轴系由于扭振造成弹性联轴器断裂的事故,找出了原因并提出了改进措施,还就该轴系扭振与轴系设计关系提出几点看法。     

船舶推进轴系扭转振动概述

推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分，其在运转过程中会不可避免地产生振动，并引起主机、传动装置振动，从而诱发船体结构振动。为避免影响船舶航行性能和安全性，对轴系扭转振动产生的原因及轴系扭转振动计算方法进行着重论述，并总结介绍轴系扭转振动的消减措施，旨在深入浅出、通俗易懂地使读者了解船舶推进轴系扭转振动。     

基于波分析法油膜刚度对轴系扭转振动影响的研究

为确保带减速齿轮箱主推进系统的可靠性,文章对船舶轴系的扭转振动进行了研究。首先根据各组成部件的特点将轴系分解为连续和离散的两个子系统,分别利用波分析法和多自由度系统分析法列出连续子系统的波动形式及离散子系统的振动微分方程,同时考虑了减速齿轮箱油膜刚度的影响。然后根据两子系统连接处的动态平衡和连续条件,建立整个轴系在扭转振动模式下总运动方程,通过求解总方程得到系统的位移响应。该扭转振动分析被应用到某LNG船带减速齿轮箱的轴系振动计算中,通过考虑轴系减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度使轴系扭转振动模型更接近轴系实际运转工况。计算结果显示：随着减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度的增加,最大轴系扭转应力向低转速区域偏移。这对船舶轴系转速禁区的划分产生极大的影响。有助于防止因不良轴系振动计算引起轴系事故的发生。     

基于波分析法油膜刚度对轴系扭转振动影响的研究（英文）

为确保带减速齿轮箱主推进系统的可靠性,文章对船舶轴系的扭转振动进行了研究。首先根据各组成部件的特点将轴系分解为连续和离散的两个子系统,分别利用波分析法和多自由度系统分析法列出连续子系统的波动形式及离散子系统的振动微分方程,同时考虑了减速齿轮箱油膜刚度的影响。然后根据两子系统连接处的动态平衡和连续条件,建立整个轴系在扭转振动模式下总运动方程,通过求解总方程得到系统的位移响应。该扭转振动分析被应用到某LNG船带减速齿轮箱的轴系振动计算中,通过考虑轴系减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度使轴系扭转振动模型更接近轴系实际运转工况。计算结果显示:随着减速齿轮箱啮合齿面间油膜刚度的增加,最大轴系扭转应力向低转速区域偏移。这对船舶轴系转速禁区的划分产生极大的影响。有助于防止因不良轴系振动计算引起轴系事故的发生。     

冰载荷作用下船舶电力推进装置控制策略研究

船舶在极地海域航行时,将面对恶劣的冰载荷工况,冰-桨的相互作用致使船舶推进系统产生转速降,系统同时产生较大的扭矩波动,动力推进系统的安全受到威胁。论文以某重型破冰船电力推进系统为研究对象,建立电力推进系统转速-时间仿真模型和扭振时域动态响应计算数学模型,重点研究了冰载荷激励力矩作用时电力推进系统在不同调速控制策略下的电机转速降及轴系扭矩动态响应,通过全转速分析得到不同调速控制策略下电机转速降和轴段最恶劣冰载荷扭矩幅值随初始转速的分布规律,并对推进系统在各冰载荷工况及各冰厚条件下的螺旋桨破冰性能作出了预测,结果可为冰区电力推进装置的设计及性能分析提供参考。