基于液压阻尼减振器的轴系纵振控制研究

在船舶主推进轴系中安装液压阻尼减振器可减小轴系的纵向振动。首先对安装被动式液压阻尼减振器的船舶主推进轴系进行数学模型简化,推导推力轴承基座处的力传递率公式与加速度插入损失公式,并分析液压阻尼减振器的结构参数对减振效果的影响。轴系台架试验表明,插入损失计算结果与测试结果吻合较好。然后,采用单神经元自适应PID控制器,将原有的被动式液压阻尼减振器变为主动式液压阻尼减振器,分析在周期载荷和随机载荷激励下力传递率随时间的变化。计算结果表明,合理选择液压阻尼减振器的参数能有效地实现纵向减振,且单神经元自适应PID主动控制单元能进一步抑制力传递率的峰值。     

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。     

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。     

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.     

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.     

周转斜盘发动机轴系横向振动计算与分析

文章利用模态综合技术分析周转斜盘发动机轴系横向振动,并根据周围斜盘发动机轴系的结构特点建立横振计算模型,将其复杂结构划分为具有简单形式的子轴,对各子轴用有限法进行分析,选取各子轴的低价模态加以综合。计算证明模态综合技术对具有复杂结构周转斜盘发动机轴系模振分析具有物理概念明确,节省计算时间,减少计算机内存等优点。     

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。     

船舶推进轴系冲击建模和仿真研究

为准确计算船舶推进轴系冲击情况,对轴系及其附属设备进行实体建模,使用加速度为冲击输入条件,采用有限元法完成推进轴系抗冲击数值的仿真计算研究。     

船舶推进轴系的一般布置和校中计算

船舶推进轴系校中质量的好坏直接关系到船舶的航行安全,而影响轴系校中质量的因素很多,如船轴的加工精度、轴系的安装弯曲、船体变形、操作人员素质等。文中介绍了船舶推进轴系一般布置和校中计算的一些原理和方法,重点介绍合理负荷法的原理、计算步骤和计算方法等,并以某海洋工程船为例,详述了顶举试验的方法、程序和步骤与分析。