艉部激励对船舶推进轴系回旋振动的影响分析

船舶推进轴系作为整个船舶动力装置的重要组成部分,其稳定运转对于船舶的安全航行具有重大意义。然而推进轴系在实际运转过程中,会受到各种各样的艉部激励作用,进而引发轴系回旋振动。本文以某型船舶推进轴系为研究对象,将轴系受到的艉部激励分解为垂向、横向、轴向的三个分量,通过在艉轴承对应节点处计入相应方向的载荷来模拟艉部激励的不同分量,利用ANSYS计算从单向艉部激励分量和多向艉部激励分量共四种工况来探讨艉部激励对轴系回旋振动的影响规律。结果表明：艉部激励垂向分量、横向分量均可以激起轴系的回旋振动,且垂向分量比横向分量的影响更大;而艉部激励轴向分量对轴系回旋振动没有影响。0～100 Hz的频率范围内,回旋振动的共振幅度随共振频率的增加而增大;在多个方向的艉部激励分量同时作用下,轴系在垂直方向与水平方向的振动响应是一致的。     

3676kW三用拖轮轴线校准与轴系安装工艺

船舶轴系是船舶动力装置中的重要组成部分,其功能是将主机发出的功率传递给螺旋桨,再将螺旋桨产生的轴向推力传递给船体实现推船航行.轴系的安装质量直接关系到主机推进系统运转的可靠性和船舶的安全航行.通过从生产准备、轴系校准、轴承浇注、尾轴安装等方面,介绍了结合拉线法与望光法确定轴系理论中心线,使用环氧树脂浇注尾轴承,轴系安装及下水后的调整,最后通过该船型的试航情况分析证明安装质量是合格的.     

推进轴系-船体结构低频弯曲振动耦合特性

为分析水面舰船推进轴系与船体结构的低频弯曲耦合振动问题,利用有限元法建立了推进轴系-船体结构耦合系统的数学模型,计算系统的垂向及水平向弯曲振动固有特性,并与利用简化模型得到的计算结果进行了对比分析。结果表明:在推进轴系第1阶弯曲振动固有频率以下频段,推进轴系-船体结构系统主要体现为船体梁振动,推进轴系跟随船体梁运动;在推进轴系的每阶振动固有频率附近,由于存在一个固有频率非常接近的船体梁振动模态,故在该频段桨-轴系统与船体梁有较强的耦合作用;在船体梁的质量及截面面积惯性矩远大于轴系对应参数的情况下,仅分析推进轴系自身的低频固有振动特性时,将船体结构简化为刚性安装基础所带来的误差很小,但是推进轴系简化模型不能反映推进轴系-船体结构的耦合振动模态及多轴系时的反相位振动模态。     

船舶推进轴系纵向振动及其控制技术研究进展

  目的  推力轴承整体刚度对轴系纵振固有频率具有重要影响,但有关推力轴承油膜刚度影响规律的研究很少,其动态特性仍需深入研究。  方法  在分析推力轴承推力瓦块润滑特性的基础上,通过建立轴系纵振分析模型,开展扇形推力瓦瓦张角、瓦面形面以及支撑形式的参数变化对轴承油膜刚度和轴系纵向振动的影响分析。  结果  结果显示,扇形瓦的瓦张角、瓦面形面以及支撑形式的参数变化,均会对轴承油膜刚度造成影响;随着油膜刚度的增大,轴系的一阶、二阶和三阶纵向振动固有频率将逐渐增加;在油膜刚度偏小时,一阶、二阶固有频率随油膜刚度的变大增加较快。  结论  所做研究对指导推力轴承的设计及轴系纵振控制设计具有重要的理论指导意义。     

某散货船轴系安装工艺研究

  目的  艉轴安装是船舶轴系安装中的重要环节,随着船舶的大型化发展,艉轴出现了轴颈增粗,长度加长的趋势,给安装增加了难度。  方法  针对这一问题,运用仿真计算软件,利用三弯矩法探究艉轴安装过程中的临时支撑数量和布置位置,求解艉轴挠度和应力与临时支撑反力的变化状况,得到临时支撑数量和布置位置对艉轴挠度和应力的影响规律。  结果  仿真计算结果表明,当艉轴推进到前艉轴承后端面时,艉轴前端挠度过大,无法顺利通过前艉轴承,因此,在艉轴前端采用增加导向轴的新工艺,优化导向轴结构、尺寸及吊装方式,实现了特长艉轴的顺利安装。  结论  所做研究可为大型船舶的艉轴安装方式及方法提供参考。     

船舶喷水推进

  目的  基于 ANSYS仿真平台建立喷水推进轴系回旋振动的完整计算方法。  方法  首先,利用ANSYS命令流建立轴系参数化有限元模型,绘制轴系特征频率随转速的变化曲线,即坎贝尔图;然后,通过计算轴系的一次和叶片次回旋临界转速,绘制临界转速下轴系各节点绕转轴的轨迹,即涡动轨迹图;最后,对比分析推力轴承的布置方式和各轴承的支承刚度对临界转速的影响。  结果  结果表明：喷水推进轴系叶轮轴的回旋振动位移幅值最大;当推力轴承从艉密封前端移至推进泵内部时,轴系一阶一次正回旋临界转速下降了32.8%,一阶叶片次正回旋临界转速下降了31.3%,故推力轴承的布置方式对于喷水推进轴系回旋临界转速的影响较大;随着轴承支承刚度的增加,轴系一阶共振转速和叶片次正回旋临界转速的变化幅度均不超过8%,而一次正回旋临界转速的变化幅度不超过9%,故轴承支承刚度的变化对回旋临界转速的影响处于非敏感区,这将有利于轴系的稳定运转。  结论  研究成果可为喷水推进轴系回旋振动的安全性评估提供参考。     

低速柴油机激励力分析方法研究

  目的  针对传统的船舶推进轴系确定性振动分析存在安全性与可靠性不足的问题,开展轴系在不确定性激励下的振动响应分析。  方法  采用基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法,以区间上下界的形式描述不确定性激励和振动响应,降低对大量激励样本数据的依赖。与相关文献的计算结果对比,验证所编求解二自由度系统响应边界程序的正确性,并基于在此,探究轴系的不确定振动问题。  结果  当轴系受到螺旋桨[−30 N,30 N]的横向激励力激励时,在轴承处产生了量级约为10⁻⁶ m的位移响应,表明轴系受到某一区间的激励,则必会产生某一区间的响应。  结论  将基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法应用于船舶推进轴系不确定性振动分析领域,可求得轴系受到不确定性激励时的振动位移响应边界,并可在激励样本较少的情况下为提高轴系系统动态响应预测的稳健性提供有益参考。     

十字轴万向节串联轴系传动特性研究

分析了多个十字轴万向节串联轴系的传动规律,建立串联轴系从动轴转速、角加速度、转矩的动力学模型,得出同步传动的条件,运用Matlab软件编程进行分析十字轴万向节串联轴系从动轴转速、角加速度、转矩的动态特性,分析的结果可用于指导万向节串联轴系的布置设计,并对轴系的减振降噪设计提供参考。     

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。     

某6000DWT散货船轴系合理校中数值模拟分析

以某6000DWT散货船推进轴系为对象,用数值模拟分析其轴系在不同轴承组合的情况下的受力状态.通过分析首轴承及中间轴承的相对位置关系,评价其对船舶轴系合理校中的影响.轴系合理校中数值模拟分析表明,首轴承及中间轴承的相对位置关系影响轴系受力状态,对于短轴系船舶,首轴承对轴系的支撑作用明显,在这种情况下可以取消中间轴承.