柴燃联合动力传动装置运行切换冲击仿真研究

发布时间：2020-09-25 10:16

　　柴燃并车(Combined Diesel and Gas Turbine,简称CODAG)是一种典型的柴燃联合动力系统,是目前世界上最先进的远洋作战水面舰船动力形式之一。在国外已经进入了成熟的实船应用阶段,而在我国则仍处于理论研究阶段,专门针对其核心设备CODAG传动装置的研究则更少。随着我国海军向“蓝水”海军的战略转型,自主研制CODAG动力舰船势在必行。因此,开展CODAG传动装置的动态性能研究,对推动我国CODAG动力系统的实船应用具有重大的意义。本文研究内容围绕CODAG传动装置在运行切换过程中的动态冲击特性展开。在分析典型柴燃并车传动装置工作特性和技术特点的基础上,确定了并车传动装置动态性能试验原理,设计了由电机、同步自动离合器、双速齿轮箱、增速齿轮箱、并车齿轮箱、水力测功机、测扭仪等组成的试验台。在SimulationX软件中,基于集中质量法建立了CODAG传动装置运行切换冲击仿真模型。通过稳态运行试验和运行切换试验,验证了上述仿真模型的准确性,确定了CODAG传动装置的动态冲击特性。此外,还通过试验验证了缩短活塞轴向尺寸、增加径向排油孔等结构优化措施,对双速齿轮箱摩擦离合器带排扭矩的影响规律。本文研究结果表明:(1)当双速齿轮箱由低速摩擦离合器接合状态向高速摩擦离合器接合状态直接切换时,会产生一个明显的扭矩冲击,且冲击值的大小与输出端联接转动惯量的大小成正比。(2)在SimulationX软件中所建立的运行切换冲击仿真模型精度较高,稳态仿真误差不大于3%,动态冲击峰值仿真误差不大于8%。(3)在双速齿轮箱运行过程中,摩擦离合器存在较为明显的带排现象。通过缩短活塞轴向尺寸、增加径向排油孔等结构优化措施可以显著降低带排扭矩,且带排扭矩的降低量随双速齿轮箱输入转速的增大而增大,但基本不随进油压力的变化而变化。
【学位单位】：中国舰船研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U674.703.2
【部分图文】：

动力系统

周期性稳态响应，它可以很好的诠释激励、响应与系统三力学分析软件层出不穷，对于齿轮系统动力学的研究提供联合案例级护卫舰是德国联邦国防军海军隶下的多用途防空护卫舰0 吨，是德国海军迎合海上作战发展形势建造的最新型护卫舰所采用的 CODAG 动力系统简图如图 1.1 所示。系统中，配备了 1 台 22MW 级燃气轮机和 2 台 8MW 级柴右 2 台双速齿轮箱和 1 台平行轴功率分流齿轮箱组成。在2 台齿腹式离合器、1 台液力偶合器，在平行轴功率分流齿器和 1 台同步自动离合器。在这种 CODAG 传动装置中，多种不同类型的连接、离合元件，结构复杂。与此同时，柴燃并车等多种工况，及各工况间的多种切换模式，运行

功率流向,传动装置,工况,摩擦离合器

主要依靠双速齿轮箱中的齿腹式高速比摩擦离合器和低速比摩及功率分流齿轮箱上的串接摩擦离合器和同步自动离合器的接况切换。不同工况下的功率流如图 1.2 所示：a)单柴油机驱动两桨工况 b)两台柴油机分别驱动两桨工况

结构图,增速箱,结构图,增速齿轮箱

以确保在不同的工况之间能够顺利的完成切换，确保试验台的可靠性有相对较小的转动惯量，保证切换时具有良好的动态响应[39]。速齿轮箱到电机输出转速较低，故在电机侧加装一增速齿轮箱来模拟燃气轮机，齿轮Ⅰ级传动，具体参数如下：表 2.2 增速齿轮箱具体参数参数数值参数数递功率 2000 kw 额定功率 240轴转速 0-1100r/min 高速轴转速 0-330动比 3 使用系数轮模数 6 螺旋角 29轴齿数 29 低速轴齿数

【参考文献】