船舶推进轴系动态性能分析与研究

发布时间：2017-03-23 01:03

  本文关键词：船舶推进轴系动态性能分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 船舶推进轴系是船舶动力装置的一个重要组成部分,它的可靠工作是保证这些系统安全运行的基本条件,其工作状态历来受到人们的关注。船舶在运行过程中,推进轴系会受到螺旋桨水动力、船体变形、润滑油膜等各种动态因素的影响;舰船的推进轴系还可能会遭受到接触性爆炸、水下非接触性爆炸、自身武器发射时的反冲力等冲击载荷的作用,如果轴系设计质量欠佳,将会引起轴系校中不良以及剧烈的轴系振动,从而引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴系折断等事故,不仅会中止机械系统的正常运行,也会危及工作人员的生命安全。因此必须对轴系动态性能进行深入的研究,以利于其正确的设计、制造、安装和检验。 本文首先对轴系动态校中的影响因素进行了分析,系统研究了轴承刚性、艉轴承位置、船体变形、轴系振动对轴系校中的影响。 第二,针对船舶推进轴系上常见的纵扭耦合振动和弯扭耦合振动,研究了纵扭耦合振动的机理,建立了纵扭耦合振动模型,并对纵扭耦合振动的自由振动方程和强迫振动方程进行了求解;推导了弯扭耦合振动的振动方程,并探讨了弯曲振动对扭转振动的影响,扭转振动对弯曲振动的影响以及弯扭耦合共振情况。 第三,详细阐述了利用有限元方法求解船舶推进轴系振动问题的一般流程。并利用有限元软件对10000吨级江海直达货船推进轴系进行了纵扭耦合振动研究。 第四,对某实际大型船舶推进轴系进行了回旋振动模态分析和响应预估,探讨了旋转软化效应和应力刚化效应对轴系固有性能的影响;并结合转子动力学有关理论和有限元软件,对考虑陀螺效应的回旋振动固有频率计算进行了探讨。 最后对研究成果和有关问题进行了总结,并对今后的工作作出了展望。
【关键词】：动态校中 耦合振动 有限元法 应力刚化效应 旋转软化效应 陀螺效应
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U664.21
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究的目的、意义10-12
• 1.2 国内外研究现状分析12-16
• 1.2.1 轴系动态性能分析研究12-13
• 1.2.2 轴系耦合振动13-16
• 1.2.3 回旋振动特性研究16
• 1.3 本文的主要工作16-18
• 1.3.1 研究目标16
• 1.3.2 本文的研究工作16-18
• 第2章 船舶推进轴系动态校中研究18-32
• 2.1 轴系动态校中的影响因素18-21
• 2.1.1 轴承刚性19
• 2.1.2 船体变形19-20
• 2.1.3 温度变化20
• 2.1.4 螺旋桨水动力20-21
• 2.1.5 轴与轴承间油膜影响21
• 2.2 研究对象21-22
• 2.3 动态因素对轴系校中的影响分析22-31
• 2.3.1 轴承刚性22-23
• 2.3.2 艉轴后轴承支点位置23-26
• 2.3.3 船体变形26-29
• 2.3.4 振动29-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第3章 船舶推进轴系耦合振动研究32-50
• 3.1 作用在轴系上的激振力32
• 3.2 轴系振动模型评述32-36
• 3.2.1 Wan Dort和Visser的模型33-34
• 3.2.2 全孝重的模型34
• 3.2.3 若林克彦的模型34
• 3.2.4 Bagci等的模型34-35
• 3.2.5 中松秋丸的模型35-36
• 3.3 纵扭耦合振动研究36-41
• 3.3.1 纵扭耦合振动机理37
• 3.3.2 纵扭耦合模型简化37-38
• 3.3.3 系统激振力分析38-39
• 3.3.4 系统运动微分方程39-40
• 3.3.5 轴系纵扭耦合自由振动方程与求解40-41
• 3.3.6 轴系耦合强迫振动方程与求解41
• 3.4 弯扭耦合振动研究41-49
• 3.4.1 考虑弯—扭耦合的轴系振动模型41-44
• 3.4.2 轴系存在不平衡时弯扭振动耦合44-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第4章 有限元法在轴系振动上的应用50-62
• 4.1 船舶推进轴系振动的有限元法50
• 4.2 有限元法求解振动问题的基本思想50-51
• 4.3 有限元法求解振动问题的解算步骤51-57
• 4.3.1 振动系统的离散化51
• 4.3.2 单元特性分析51-55
• 4.3.3 建立振动系统的运动方程式55-57
• 4.3.4 求解系统方程57
• 4.4 纵扭耦合振动计算仿真57-61
• 4.4.1 计算模型57-58
• 4.4.2 模型的简化及有限元模型的建立58-59
• 4.4.3 计算仿真59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 船舶推进轴系回旋振动特性研究62-81
• 5.1 回旋振动基本概念62
• 5.2 回旋振动的激励力和不良后果62-63
• 5.3 船舶推进轴系回旋振动模态分析和响应预报63-65
• 5.4 影响船舶轴系回旋振动的因素65-68
• 5.5 应力刚化和旋转软化效应68-74
• 5.5.1 应力刚化效应68-70
• 5.5.2 旋转软化效应70-72
• 5.5.3 旋转软化及应力刚化问题的一维讨论72-73
• 5.5.4 考虑应力刚化和旋转软化效应的船舶推进轴系模态分析73-74
• 5.6 船舶推进轴系回旋振动—螺旋桨的陀螺效应74-75
• 5.7 轴系回旋振动固有频率的计算75-80
• 5.7.1 近似公式法76-77
• 5.7.2 传递矩阵法77-78
• 5.7.3 有限元方法78-80
• 5.8 本章小结80-81
• 第6章 总结与展望81-83
• 6.1 本文主要结论81-82
• 6.2 展望82-83
• 致谢83-84
• 参考文献84-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文88

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈泽彬;李志军;;GC2000LAH型柴油发电机组轴系轴向窜动的危害及故障原因分析与排除[J];广东造船;2012年01期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 欧礼坚;船舶螺旋桨及推进装置故障诊断关键技术研究与应用[D];华南理工大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前9条

1 江攀;电力推进船舶轴系振动特性及其仿真研究[D];武汉理工大学;2011年

2 梅冬炜;船体结构振动特性及声辐射研究[D];江苏科技大学;2011年

3 高亚坤;动态因素下的船舶推进轴系校中理论及应用研究[D];武汉理工大学;2012年

4 张诗洋;纵向力作用下结构振动声辐射机理与控制研究[D];中国舰船研究院;2012年

5 赵婷;船舶推进轴系静动态特性及控制研究[D];西安科技大学;2012年

6 张未军;某船推进系统非线性动力学计算与分析[D];江苏科技大学;2012年

7 宋志伟;基于拟小波方法的轴系动力稳定性研究[D];华中科技大学;2012年

8 杨金中;基于船台校装的舰船轴系校中技术研究[D];华中科技大学;2012年

9 吴谈;大型集装箱船推进轴系支承点处的变形与应力分析[D];武汉理工大学;2013年

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本文编号：262572