轴承动特性技术研究及计算软件开发

轴承作为转子系统重要的支撑,其动特性直接影响舰船转子系统的性能.以往的研究中往往忽略轴承的弹性支撑效果,使得转子系统建模不真实,分析结果出现误差.为快速得到精确的轴承动特性系数,文中基于有限差分法和压力扰动法,求解滑动轴承动特性系数;根据相关经验公式,求解滚动轴承动特性系数;基于VC和MATLAB的混合编程,利用Matcom 4.5编译器,开发了一个通用轴承动特性系数求解软件.该软件可计算多类轴承动特性系数,提高了计算效率,占用内存少,使用方便,为设计人员实现计算机辅助设计提供支撑,为轴承及转子动力学的研究提供参考.     

含中介轴承的双转子系统动力学建模及振动分析

为了深入研究复杂工况下燃气轮机双转子系统的动力学特征,根据中介轴承对双转子系统的耦合作用,基于Ansys建立中介轴承-双转子系统三维实体有限元模型,进行仿真模拟。考虑内外转子转速、负载、偏心、接触及摩擦等因素,计算整个系统的固有振动特性及临界转速,并与试验结果进行对比验证。计算双转子系统在不同转速下的振动响应,分析其不平衡振动耦合特性规律,为工程实际中转子系统的设计提供参考。     

滑动轴承—转子系统基础冲击响应研究

为考察旋转机械在基础冲击这一特定外界激励下的动力学行为特性,利用集中质量法建立了滑动轴承-转子系统模型和相应的运动微分方程,考虑了转子圆盘的质量偏心,基础冲击用基础的时间历程平移运动来模拟;冲击通过挤压效应和楔形效应对瞬态油膜力产生贡献,基于此用有限差分法仿真计算得到了瞬态非线性油膜力;运用直接积分法求解系统运动微分方程,考察了冲击激励施加时机对响应的影响,考察了冲击对系统稳定性的影响。     

运转状态下推进轴系冲击动力响应分析

舰船推进轴系有可能在运转时遭受水下非接触爆炸冲击,而以往关于冲击响应的研究只是针对非运转状况。运转状态下轴系的冲击响应必须考虑陀螺效应和轴系本身工作载荷的影响。建立了考虑陀螺效应、剪切力、弯矩、支撑轴承油膜力的推进轴系冲击动力学模型。在时间域和空间域分别采用直接积分法和Galerkin有限元法求解方程,得到了系统冲击响应的时间历程。对一工程实例进行解算,得到的主要结论为:陀螺效应即转速对响应的影响明显;工作载荷增大了系统固有频率,使得冲击响应增大,但总的响应不是工作载荷和不考虑工作载荷时冲击响应的绝对值相加;在所提工程实例中,应力响应的大值集中在轴系的两端,即螺旋桨位置和推力轴承位置,最大响应位移在螺旋桨位置。     

某型燃气轮机低压涡轮压气机转子动力学分析

为了获得某型燃气轮机低压涡轮压气机转子的动力学特性,并验证其稳定性及可靠性,本文使用SAMCEF/Field软件的转子动力学分析模块对该转子进行了分析计算。根据机组实际运行的条件,计算了该机组转子的临界转速、稳态不平衡响应、叶片丢失瞬态响应等。计算结果表明,临界转速安全系数合理;转子系统选取的平衡量具有较小的振动幅值;转子的瞬态响应结果验证了结构方案的合理性,转子系统具有较好的稳定性。得出了此转子结构方案能保证低压涡轮压气机稳定运行的结论。     

基于转子热应力模型的舰船汽轮主机转速限制

为避免舰船紧急操纵时汽轮主机转子热疲劳损伤,通常采用限制汽机加速速率将转子热应力控制在许可范围内,然而,限制转速势必影响舰船操控性能。在MATLAB/SIMULINK环境下搭建汽机转子热应力模型,建立汽机转速与转子热应力之间的函数关系,获取热应力临界条件下的转速变化率,制定转速限制策略,并通过在汽机调速模型上模拟改变设定转速,验证分析该转速限制策略的有效性。结果表明:所制定的策略既能保证汽轮主机转子热应力不超限,又可实现转速快速响应车令,有效提升舰船的机动能力。     

可倾瓦推力轴承润滑油膜静动特性 计算的嵌套式二分法与应用

在舰船推进轴系纵向振动特性分析中,可倾瓦推力轴承润滑油膜的动特性是轴系力传递和振动响应分析的重要环节。该文建立了润滑油膜特性分析的理论模型,以有限差分法为基础,提出了嵌套式二分法,数值求解了油膜静动特性,并分别得出了在轴系载荷与转速独立和非独立的情况下,油膜动特性随转速的关系。解释了船舶推进轴系振动实验中,不同转速情况下,相应的频响函数幅值大小的变化规律。     

船舶动力系统的隔振装置冲击响应研究

舰船的振动源主要包括螺旋桨、动力主机和海浪拍打等方面,振动不仅会影响船载设备的运行精度,还能造成船载设备的机械损伤。因此,有必要设计合理的减振结构降低舰船的振动。本文主要研究船舶动力系统的隔振装置,重点对隔振装置的多体动力学特性和振动冲击响应进行建模,并利用仿真分析软件ADAMS平台对该动力系统隔振装置在一定主机转速下的振动特性进行仿真试验。     

舰船弹性支撑推力轴承抗冲击特性研究

推力轴承传递的螺旋桨动态激励力可激发船体结构振动,是舰船重要的机械噪声源。采取弹性支承方式可降低推力轴承引起的噪声,但在受冲击载荷作用时,弹性支承的变形会导致推力轴承与轴系之间产生相对位移,从而影响轴系运行安全。为分析弹性支承推力轴承的抗冲击性能,建立了推进轴系及弹性支撑推力轴承和主机耦合模型,采用仿真分析的方法研究推力轴承的冲击响应。分析结果表明推力轴承的相对位移响应较大,近似等于最大许用位移值,通过改变隔振器刚度、支撑轴承刚度与位置等措施,可使推力轴承的相对位移响应满足舰船设备抗冲击要求,并改善轴系受力状态。     

船用气囊隔振系统的非线性动力学特性

气囊隔振系统通常被广泛应用于对舰船或潜艇上的大型旋转机械实施隔振控制。然而,船舶在航行时,隔振系统有时会产生过大的位移,会呈现出一些非线性动力学现象。文中以带间隙的线性弹簧限位器的隔振系统为研究对象,考虑了垂直和偏转两个方向的运动,基于分析力学的相关理论建立了具有旋转偏心质量的气囊隔振系统非线性动力学模型,并且采用数值方法重点分析了该系统的非线性动力学行为以及参数变化对系统动力学特性的影响。结果显示在低转速时,系统呈现出准周期运动特性;随着转速的增大,系统运动中出现混沌、周期3、5、7及准周期运动等一系列的非线性动力学现象。