船舶軸系扭振特性與應力工程預報研究.pdf

1、船舶推進軸系是船舶動力裝置的重要組成部分，包括從主機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，將船舶主機發(fā)出的功率傳遞給螺旋槳，使螺旋槳產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，同時又將螺旋槳旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的推力傳給船體，推動船舶航行。在船舶航行過程中，推進軸系受多種復雜載荷的作用，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的臨界轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)，則可能導致軸系動態(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)振動作為機械振動的一種類型，它的計算大概可以追溯到牛頓時代，但作為一個生產(chǎn)實際問題，它的出現(xiàn)要晚的多。船舶推進軸系扭振計算可對軸系的設計、施工和安裝過程提供預報、檢驗和指導作用，是船舶推進軸系設計、制造、安裝和檢驗必不可少的環(huán)節(jié)之一，為推進裝置的可靠、安全運行提供了有力的保障，對進一步深入研究船舶推進軸系的可靠性、動力裝置故障診斷、動力裝置仿

3、真計算等有指導意義。
　　扭振計算的方法很多，但不管采用何種計算方法，其所涉及的公式基本上是相似的。扭振應力計算中存在很多經(jīng)驗公式，尤其是在船廠中，這種應力公式的應用更是非常廣泛，然而有些經(jīng)驗公式并不準確，應力計算值與扭振實測值存在一定誤差。因此，為了提高經(jīng)驗公式對船舶軸系扭振應力計算的精度，提高應力工程預報精度，必須在船舶扭振實測的基礎上，對相關經(jīng)驗公式進行修正研究。
　　本文利用一種傳統(tǒng)的船舶軸系扭振應力經(jīng)驗公式，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力作了計算，結合對兩艘散貨船的扭振實測，將實測結果與經(jīng)驗公式計算結果比較分析發(fā)現(xiàn)，經(jīng)驗公式得到的中間軸、螺旋槳軸及曲軸處扭振應力誤差均在8％以上，最大的達到15%以上，此經(jīng)驗公式存在誤差較大，將導致該經(jīng)驗公式的扭振應力工程預報精度降低，從而對船廠船舶整個軸系的設計、施工和安裝過程均有較大影響。
　　針對此經(jīng)驗公式存在較大

5、計算誤差，根據(jù)不同情況，提出線性修正、二次多項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行實測，將實測得到的中間軸、螺旋槳軸和曲軸處的應力值與修正公式計算值進行比較分析，發(fā)現(xiàn)修正后的應力公式增加了計算精度，并且在不同軸系部位采用不同應力修正方式得到的精確度最高，從而得到一個新的扭振應力修正公式，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式修正公式。

6、r>　　這是因為，中間軸處影響扭振應力經(jīng)驗公式計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力誤差最小；曲軸處應力二次方項的系數(shù)對精度影響較大，所以采用二次多項式修正后應力誤差最小。
　　利用此應力修正公式進行軸系扭振應力計算，對提高經(jīng)驗公式計算精度，及時、準確地進行船舶軸系扭振應力工程預報具有重要現(xiàn)實意義，對船舶軸系的設計、施工