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。     

船舶轴系高静低动扭振隔振装置理论及试验研究

具有高静低动刚度特性的隔振器是一种有效的低频隔振方式,可用于船舶轴系的低频扭振隔振.本文通过并联正刚度和负刚度元件,设计一种机构紧凑的高静低动刚度扭振隔振装置;通过力学模型分析,分别推导负刚度构件中弹簧和连杆的回复力矩,以及正刚度构件中圆截面柔性杆的回复力矩;通过对模型进行静力学仿真和试验得到扭振隔振装置的准零刚度特性曲线;通过数值模拟仿真分析和扭矩传递特性理论分析,评估扭转隔振性能;最后,进行了动态扫频激振试验.试验结果表明,高静低动扭振隔振装置相比线性隔振装置具有更好的低频隔振性能,是针对船舶轴系低频扭转振动可供借鉴的解决方案.     

带抱轴式轴带发电机的推进轴系动态响应计算研究

为研究安装抱轴式轴带发电机的船舶低速柴油机推进轴系在短路冲击作用下的扭振时域动态响应,以230kt矿砂船推进轴系为研究对象,基于Newmark-β法,对推进轴系的扭振应力变化、轴带发电机激励和转速降等进行分析.通过实船轴系扭振及动态扭矩测试,验证了动态响应计算模型和方法的正确性.结果表明,轴带发电机短路对轴系各轴段的扭振影响较为明显,中间轴和螺旋桨轴的扭振应力变化较大.研究成果可为安装抱轴式轴带发电机的轴系扭振计算提供参考.     

基于实测数据的推进轴系轴承动载荷反演识别方法

本文针对船舶推进轴系轴承动载荷准确识别的难题开展研究,提出一种基于频响函数求逆并采用全实测数据的频域反演识别方法及相应的数据处理和评价方法;然后,针对推进轴系振动试验台架,开展三种类型外激励作用下的径向轴承动载荷反演试验进行验证.试验结果表明:不平衡、随机振动、脉冲激励下轴承动载荷的反演识别结果与直接测量结果在10 Hz～1 kHz频带内的幅频和相频曲线趋势一致,吻合度高;10 Hz～1 kHz频带内,不平衡激励下的轴承动载荷反演误差为0.21～3.5 dB,随机振动激励下为2.03～2.53 dB,脉冲激励下为2.16～4.64 dB,验证了反演识别方法的可行性和准确性.     

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。     

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。     

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。     

大型船舶推进轴系与船体变形耦合响应分析

船舶大型化使得船体变形对推进轴系的影响越来越突出。在研究大型集装箱船的基础上,采用有限元法探讨了大型集装箱船全船结构有限元模型和推进轴系的建模方法,波浪载荷计算方法以及轴系振动响应分析技术。以一艘8530TEU集装箱船为研究对象,实现了全船有限元分析全过程,对不同工况下推进轴系轴承支撑点处的船体变形进行了计算分析与讨论。采用ANSYS软件建立轴系有限元模型,施加不同的船体变形激励对轴系振动响应进行了分析。研究结果对轴系减振及避振措施具有一定的参考意义。     

造船工艺规则-轴系

汇集了造船轴系工程除了已知工艺工序节点以外需关注的工序要素及船东需受检项目,纠正了机械零件设计及绘图误区和技术障碍,阐述了相关修改方案,提出了施工中应注意的工艺节点,对中间轴承组件诠释了结构功能意义和相关要求。     

基于ANSYS的船舶轴系校中优化计算

在船舶轴系校中优化设计的理论基础上,基于ANSYS环境提出了一种轴系校中优化计算方法,给出了详细的建摸过程和优化计算步骤,并通过工程实例验证了该方法的适用性,对工程设计具有一定的指导意义。