船舶軸系扭振特性與應(yīng)力工程預(yù)報(bào)研究.pdf

1、船舶推進(jìn)軸系是船舶動力裝置的重要組成部分，包括從主機(jī)輸出端推力軸承直到螺旋槳之間的傳動軸以及軸上的附件。船舶軸系主要功能是，將船舶主機(jī)發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，使螺旋槳產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，同時(shí)又將螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的推力傳給船體，推動船舶航行。在船舶航行過程中，推進(jìn)軸系受多種復(fù)雜載荷的作用，軸系扭轉(zhuǎn)振動是影響艦船動力裝置可靠性的重要因素之一。如果軸系長期工作于危險(xiǎn)的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，則可能導(dǎo)致軸系動態(tài)性能的下降，產(chǎn)生變形及其疲勞失效，甚至發(fā)生扭斷現(xiàn)象。

2、這些都直接影響船舶航行性能和安全性，所以對軸系扭轉(zhuǎn)振動的研究具有十分重要的意義。
　　扭轉(zhuǎn)振動作為機(jī)械振動的一種類型，它的計(jì)算大概可以追溯到牛頓時(shí)代，但作為一個生產(chǎn)實(shí)際問題，它的出現(xiàn)要晚的多。船舶推進(jìn)軸系扭振計(jì)算可對軸系的設(shè)計(jì)、施工和安裝過程提供預(yù)報(bào)、檢驗(yàn)和指導(dǎo)作用，是船舶推進(jìn)軸系設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢驗(yàn)必不可少的環(huán)節(jié)之一，為推進(jìn)裝置的可靠、安全運(yùn)行提供了有力的保障，對進(jìn)一步深入研究船舶推進(jìn)軸系的可靠性、動力裝置故障診斷、動力裝置仿

3、真計(jì)算等有指導(dǎo)意義。
　　扭振計(jì)算的方法很多，但不管采用何種計(jì)算方法，其所涉及的公式基本上是相似的。扭振應(yīng)力計(jì)算中存在很多經(jīng)驗(yàn)公式，尤其是在船廠中，這種應(yīng)力公式的應(yīng)用更是非常廣泛，然而有些經(jīng)驗(yàn)公式并不準(zhǔn)確，應(yīng)力計(jì)算值與扭振實(shí)測值存在一定誤差。因此，為了提高經(jīng)驗(yàn)公式對船舶軸系扭振應(yīng)力計(jì)算的精度，提高應(yīng)力工程預(yù)報(bào)精度，必須在船舶扭振實(shí)測的基礎(chǔ)上，對相關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行修正研究。
　　本文利用一種傳統(tǒng)的船舶軸系扭振應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)公式，分別對

4、浙江正和、江蘇江都中海造船廠建造的57000噸型“CSAZALEA”、“SHENGFAHAI”號散貨船軸系扭振應(yīng)力作了計(jì)算，結(jié)合對兩艘散貨船的扭振實(shí)測，將實(shí)測結(jié)果與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算結(jié)果比較分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)驗(yàn)公式得到的中間軸、螺旋槳軸及曲軸處扭振應(yīng)力誤差均在8％以上，最大的達(dá)到15%以上，此經(jīng)驗(yàn)公式存在誤差較大，將導(dǎo)致該經(jīng)驗(yàn)公式的扭振應(yīng)力工程預(yù)報(bào)精度降低，從而對船廠船舶整個軸系的設(shè)計(jì)、施工和安裝過程均有較大影響。
　　針對此經(jīng)驗(yàn)公式存在較大

5、計(jì)算誤差，根據(jù)不同情況，提出線性修正、二次多項(xiàng)式修正和乘冪修正三種修正方法。通過對江蘇韓通造船廠建造的“SUNRAY”號散貨船軸系扭振進(jìn)行實(shí)測，將實(shí)測得到的中間軸、螺旋槳軸和曲軸處的應(yīng)力值與修正公式計(jì)算值進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)修正后的應(yīng)力公式增加了計(jì)算精度，并且在不同軸系部位采用不同應(yīng)力修正方式得到的精確度最高，從而得到一個新的扭振應(yīng)力修正公式，即中間軸部分采用線性修正公式；螺旋槳軸部分采用乘冪修正公式；曲軸部分采用二次多項(xiàng)式修正公式。

6、r>　　這是因?yàn)?，中間軸處影響扭振應(yīng)力經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算精度的因素主要是物性參數(shù)以及平衡力矩，采用線性修正后應(yīng)力誤差最??；整個船舶軸系中，螺旋槳軸處扭角最大，可以視為大變形的情況，所以采用乘冪修正后應(yīng)力誤差最??；曲軸處應(yīng)力二次方項(xiàng)的系數(shù)對精度影響較大，所以采用二次多項(xiàng)式修正后應(yīng)力誤差最小。
　　利用此應(yīng)力修正公式進(jìn)行軸系扭振應(yīng)力計(jì)算，對提高經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算精度，及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行船舶軸系扭振應(yīng)力工程預(yù)報(bào)具有重要現(xiàn)實(shí)意義，對船舶軸系的設(shè)計(jì)、施工