基于传递矩阵法的渔船推进轴系回旋振动计算及程序开发

为编制渔船推进轴系回旋振动优化计算程序,首先研究渔船推进轴系回旋固有振动的程序编制。针对船舶推进轴系的集总参数-分布参数混合模型,利用传递矩阵法建立船舶推进轴系回旋振动的计算模型及计算矩阵方程,用MATLAB编制矩阵方程求解的计算程序,将此程序应用于36.3m拖网渔船轴系回旋振动计算,计算时考虑螺旋桨附连水效应,计算一次正逆回旋振动、叶片次回旋振动及倍叶片次回旋振动固有频率,计算结果与COMPASS计算结果进行对比,验证了MATLAB程序的正确性。应用此计算程序对回旋振动中主要参数的选择进行深入讨论和分析,确定关键参数的正确选择准则。研究结果可作为推进轴系振动计算程序开发研究的基础,为日后更复杂的程序开发奠定基础。     

陀螺效应对船舶推进轴系回旋振动的影响

本文将陀螺效应应用到船舶推进轴系的回旋振动计算中,在轴系回旋振动几何模型的基础上建立有、无陀螺效应的计算模型,并给出轴系回旋振动时的临界转速。文章选取5艘已设计完成的船舶推进轴系为实例,采用两种计算模型分析各自的回旋振动临界转速。结果表明,陀螺效应提高了船舶推进轴系回旋振动的临界转速,为设计过程中精确确定轴系的转速禁区给出了依据。     

基于有限元法的推进轴系回旋振动计算研究

对于舰船轴系或大型船舶,由于其转速高、轴系超长等特点,进行轴系回旋振动计算时,采用传统的传递矩阵法求解,往往容易出现数值不稳定和漏根现象,严重影响轴系固有特性计算的准确性,与轴系的实际运转情况不符。采用基于有限元法的计算模型,能较真实地反映物理模型且计算精度高。分析考虑多种因素对回旋振动的影响,利用可视化编程软件VB与ANSYS参数化设计语言混合编程,实现回旋振动软件开发并通过实例验证了算法及软件的正确性。软件界面友好、使用方便、计算效率高,能满足舰船轴系回旋振动计算的需要。     

调距桨推进轴系回旋振动计算研究

以某型船为例,建立了调距桨轴系集总参数元件-分布参数元件混合系统模型,利用传递矩阵法进行轴系回旋振动计算,并对影响调距桨轴系回旋振动特性的主要因素进行了分析。     

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ANSYS的长轴系回旋自由振动仿真计算分析

文章以8 530 TEU集装箱船推进轴系为研究对象,应用ANSYS软件建立轴系回旋自由振动有限元模型,进行模态分析,完成轴系回旋振动固有频率、应力和共振轴频的仿真计算,并与COMPASS软件等的计算结果进行了对比。结果表明,有限元计算结果与相关部门的计算结果吻合较好,最大偏差为2. 0%,验证了有限元模型和回旋自由振动计算的正确性;在正常转速范围内,该船轴系会遇到叶片次1阶回旋共振(转速59. 7 r/min),应注意回避。     

某船轴带发电机中间轴承高温故障诊断分析

文章针对某客滚船在试车过程中轴带发动机中间轴承出现的高温故障问题，初步判断该中间轴承高温故障是轴系振动引起。通过对中间轴承振动和轴系的回旋振动、扭转振动实测，进一步判断故障可能是轴系回旋振动共振引起，因此建立集总参数-分布参数的混合模型，计算轴系回旋振动的固有频率。结果表明，该船轴带发电机中间轴承高温故障是由于轴系回旋共振引起的，对轴系部件整改后，高温故障排除。     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动。本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考。     

船舶轴系回旋振动计算及其参数研究

以10余艘船舶轴系回旋振动实测的固有频率为基准,调整用近似公式法、传递矩阵法计算所测船船轴系回旋振动固有频率时所选取的计算参数,使得轴系固有频率的计算值与实例值相一致,给出经实测验证的计算参数。     

推进轴系回旋振动对船体尾部振动影响分析

船舶在航行过程中,螺旋桨在不均匀的伴流场中工作产生周期性的弯曲力矩作用在螺旋桨轴上,使推进轴系在螺旋桨或转轴上旋转的横向力矩作用下,旋转轴绕其静平衡曲线产生振动,从而出现回旋振动现象,而严重的轴系回旋振动引起轴承反力的动力放大而引起船体尾部结构的振动.本文对一艘尾部结构振动严重的船舶进行了推进轴系回旋振动计算分析及实船振动测量验证,分析了推进轴系回旋振动对船体尾部结构振动影响,通过更换尾管前轴承、调整中间轴承的位置,解决了轴系回旋振动引起的船体尾部结构严重振动问题,为解决类似船体尾部振动问题分析提供参考.     

不同校中状态对某轴系回旋振动的影响研究

轴系的回旋振动是影响船舶安全、稳定和持续运行的重要因素之一。本文以某轴系试验平台为对象,研究不同校中状态对其回旋振动的影响。根据该轴系试验平台的实际尺寸建立其有限元模型,以此为基础进行直线校中计算。以艉轴承上负荷最小为目标函数,采用IWO算法进行轴系双向优化校中,使得轴承位置优化后艉轴承上负荷明显减小。基于轴承支撑结构,运用雷诺方程计算轴承支撑油膜压力分布及其刚度特性,依此建立ANSYS计算的轴承支撑模型,计算和对比该轴系试验平台的不同校中状态对其回旋振动的影响,为在优化轴系校中过程中减小轴系回旋振动提供了一定的理论支撑。     

基于有限元的轴系回旋振动响应计算及试验

为更好地了解轴系振动对舰船声辐射的影响,以某台架轴系为研究对象,基于Workbench软件建立仿真分析,对轴系回旋振动涡动频率及响应和轴系振动对轴承基座的影响进行研究.研究表明,有限元法计算所得回旋振动的固有频率与传统的传递矩阵法结果一致.通过轴系激励力的分析,给出有限元法回旋振动响应的分析方法,获取轴系振动的位移响应...     

基于传递矩阵法的船舶轴系回旋振动计算研究

分析船舶轴系回旋振动的传递矩阵计算方法,建立集总参数元件-分布参数元件混合系统模型,得出各种简化模型的传递矩阵。以某型海事巡逻艇为例,对传递矩阵计算方法中影响计算结果的主要参数进行分析,提出参数的选取方法,为回旋振动特性分析提供依据。     

水面船舶推进轴系回旋振动研究综述

回旋振动是水面船舶推进轴系三大振动问题之一。论文从船舶推进轴系回旋振动的定义、危害、相关规范标准、计算方法、激振力、传递和响应、耦合振动、测试技术、试验台架及控制技术等方面,对已发表的国内外重要研究成果进行全面和系统的综述,为今后的研究提供建议和参考。     

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。     

多支点推进轴系回旋振动对艉部船体的激励特性研究

为了提高水面舰船的声隐身性能,将推进轴系回旋振动作为艉部船体结构振动的激励源,建立了某水面舰船多支点推进轴系以及艉部船体的有限元模型,并针对两种边界条件下的轴系回旋振动模型进行了对比研究,重点开展了螺旋桨横向单位激励力下的轴系回旋振动对艉部船体的低频激励特性的分析,得到了回旋振动通过各轴承途径对船体的激励加速度、激励力以及传递功率流。研究表明,在进行回旋振动等动力学计算时,艉部船体的阻抗边界作用不可忽视;不论是考察振动加速度、传递动态力还是传递功率流,双臂艉轴架轴承都是最主要的传递路径,且与其它轴承相比较有明显的传递优势。在论文算例中13.5 Hz以及10 Hz是轴系回旋振动激励艉部船体的最主要的特征频率,需要重点关注。     

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。     

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。     

基于分布质量轴模型的回旋振动计算方法

根据旋转Timoshenko梁的运动微分方程,推导了计算船舶推进轴系回旋振动时分布质量轴模型的传递矩阵。相对于集中质量轴模型,分布质量轴模型可以计入轴分布质量的平动惯量、转动惯量、陀螺力矩以及剪切变形的影响,更加逼近船舶推进轴系回旋运动的实际物理模型,因此能更精确地计算轴系的临界转速和固有振型。在分布质量轴模型的基础上,采用数值稳定性良好的改进Riccati传递矩阵法编制了回旋振动计算程序,并应用于两型船舶的推进轴系计算。将文中方法的计算结果与有限元法以及第三方计算报告进行了比对,结果具有良好的一致性,从而验证了方法的正确性和计算精度。     

基于有限元法的气垫船轴系回旋振动特性计算

以气垫船垫升轴系为研究对象,建立计算模型,利用有限元计算软件分析陀螺效应对气垫船垫升轴系回旋振动的影响。采用计算多个轴承支撑刚度的方法,在不考虑船体刚度及考虑船体刚度2种情况下,计算垫升轴系的一次共振转速范围及叶片次共振转速范围,并对照工作转速,给出其回旋振动安全的结论。同时通过文献实验数据与数值计算的对比验证了计算模型的正确性,为气垫船垫升轴系的安全运行提供参考。