電力推進(jìn)船舶軸系振動(dòng)特性及其仿真研究.pdf

1、船舶推進(jìn)軸系是船舶動(dòng)力裝置的組成部分，它的可靠運(yùn)行是保證船舶安全工作的基本條件，所以軸系工作狀態(tài)一直受到人們的關(guān)注。船舶在營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，推進(jìn)軸系受到螺旋槳水動(dòng)力、潤(rùn)滑油膜、船體變形各種動(dòng)態(tài)因素的影響；同時(shí)對(duì)于某些艦船的推進(jìn)軸系可能會(huì)遭受接觸性爆炸以及水下非接觸性爆炸或者自身武器發(fā)射產(chǎn)生的反沖力沖擊載荷的作用，如果其軸系設(shè)計(jì)質(zhì)量欠佳，將會(huì)引起軸系校中不良及劇烈的軸系振動(dòng)，進(jìn)而引起機(jī)體振動(dòng)、傳動(dòng)系統(tǒng)零件損壞、軸承過(guò)度磨損、甚至軸系斷裂等事故，

2、不僅會(huì)中止機(jī)械系統(tǒng)的正常運(yùn)行，也會(huì)危及工作人員的生命安全。因此必須對(duì)軸系動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行深入的研究，以利于其正確的設(shè)計(jì)、制造、安裝和檢驗(yàn)。電力電子技術(shù)的日益成熟促使電力推進(jìn)船舶也有了較快的發(fā)展，越來(lái)越多的船舶開(kāi)始使用推進(jìn)電機(jī)作為原動(dòng)力代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柴油機(jī)推進(jìn)。電力推進(jìn)較傳統(tǒng)的推進(jìn)方式振動(dòng)已經(jīng)明顯減弱，但是在某些特殊艦艇上對(duì)軸系振動(dòng)要求更高。
　　 本文以電力推進(jìn)船舶推進(jìn)軸系為研究對(duì)象，在查閱國(guó)內(nèi)外大量研究資料的基礎(chǔ)上，對(duì)軸系彎曲和縱向振

3、動(dòng)的機(jī)理、計(jì)算方法以及一些關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了研究，其主要的工作包括：⑴基于Autocad與CATIA軟件，對(duì)船舶軸系進(jìn)行了精確的建模，由于在計(jì)算過(guò)程中將螺旋槳簡(jiǎn)化為勻質(zhì)圓盤(pán)處理，所以本文的建模方法對(duì)同類問(wèn)題的相關(guān)研究有一定的參考意義。⑵在考慮軸向伴流的情形下，利用切比雪夫多項(xiàng)式擬合得到了電力推進(jìn)船舶螺旋槳產(chǎn)生的力和力矩的計(jì)算表達(dá)式。并在matlab/simulink環(huán)境中對(duì)電力推進(jìn)船舶螺旋槳的負(fù)荷特性進(jìn)行仿真，得到了電力推進(jìn)船舶在正常運(yùn)行時(shí)

4、螺旋槳產(chǎn)生的軸向推力和轉(zhuǎn)矩。⑶基于傳遞矩陣法計(jì)算了船舶軸系彎曲振動(dòng)固有振動(dòng)特性，且分別考慮軸承間距、軸承剛度等因素對(duì)軸系彎曲振動(dòng)特性的影響。利用laplace變換計(jì)算船舶軸系縱向振動(dòng)，得出了軸段的速度幅頻曲線與速度時(shí)域曲線，由軸段的速度幅頻曲線與速度時(shí)域曲線，可以得出：①振動(dòng)幅值隨著軸承縱向阻尼參數(shù)的增大而減小，②從速度時(shí)域曲線分析知，振動(dòng)沿軸系傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)軸承作用時(shí)振動(dòng)傳播速度會(huì)明顯減小。⑷利用ANSYS對(duì)軸系進(jìn)行有限元分析，分別得