船用汽轮机-行星齿轮减速器轴系动力学特性研究
发布时间：2022-07-27 16:07
随着我国对舰船机动能力、载弹能力和声隐性能要求的不断提高,船用动力系统需要向着高输出功率、低空间占用率和低振动的方向发展。其中,高功率和低空间占用率指的是提高船用汽轮机系统和行星减速器系统的输出功率以及减小系统的体积,声隐性能主要指降低系统的振动。因此,降低船用汽轮机的振幅、振动加速度,提高行星减速器系统的输出扭矩、减小系统的体积、降低汽轮机和行星减速器的振动是解决问题的主要手段。本文以理论建模、数值仿真和实验相结合的方法研究了人字齿封闭差动行星减速器和船用汽轮机的振动特性,分析了船用汽轮机常见的不平衡质量偏心和复杂工况对汽轮机轴系振动特性和稳定性的影响规律,考虑船用汽轮机和行星减速器系统的耦合动力学特性,深入研究了系统的耦合振动特性和相互影响规律。主要研究内容如下:采用集中参数法,综合考虑时变啮合刚度,齿轮的偏心误差、安装误差、齿频误差以及误差初始相位角,左右侧斜齿轮的错位啮合关系等影响因素,根据齿轮啮合变形协调关系建立五自由度人字齿两级封闭差动行星减速器系统的动力学模型。针对人字齿封闭差动行星齿轮减速器的结构特点,考虑斜齿轮副接触面几何特性及啮合齿距等因素,建立渐开线斜齿轮副的时变...
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源和背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景及研究的目的和意义
1.2 研究现状与存在问题
1.2.1 行星齿轮减速器研究现状
1.2.2 船用汽轮机研究现状
1.2.3 联轴器研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 人字齿封闭差动行星齿轮减速器动力学模型
2.1 引言
2.2 人字齿封闭差动行星齿轮减速器差动级动力学模型
2.2.1 差动级太阳轮—行星轮动力学模型
2.2.2 差动级内齿圈—行星轮动力学模型
2.2.3 差动级行星架—行星轮动力学模型
2.2.4 行星架支撑轴承动力学模型
2.3 人字齿封闭差动行星齿轮减速器封闭级动力学模型
2.3.1 封闭级太阳轮—行星轮动力学模型
2.3.2 封闭级内齿圈—行星轮动力学模型
2.3.3 封闭级行星架—行星轮动力学模型
2.4 人字齿封闭差动行星齿轮减速器联轴器动力学模型
2.4.1 直齿联轴器动力学模型
2.4.2 斜齿联轴器动力学模型
2.5 人字齿封闭差动行星齿轮减速器系统动力学模型
2.6 齿轮重力和啮合间隙对减速器输出轴动力学特性的影响
2.7 行星齿轮减速器振动特性实验验证
2.8 本章小结
第3章 人字齿封闭差动行星减速器动力学特性研究
3.1 引言
3.2 斜齿轮传动的时变啮合刚度计算
3.3 齿轮误差对减速器输出轴动力学特性的影响
3.3.1 齿轮误差的等效位移计算
3.3.2 齿轮误差对输出轴动态特性的影响
3.3.3 左右侧斜齿轮误差相位对输出轴动态特性的影响
3.4 斜齿轮错位啮合对减速器输出轴动力学特性的影响
3.5 本章小结
第4章 船用汽轮机转子—轴承系统动力学特性研究
4.1 引言
4.2 船用汽轮机转子—轴承系统动力学模型
4.2.1 刚性圆盘单元动力学模型
4.2.2 弹性轴段单元动力学模型
4.2.3 轴承单元动力学模型
4.2.4 汽轮机转子—轴承系统动力学模型
4.3 JEFFCOTT转子—轴承系统固有特性计算
4.4 轮盘偏心相位对单跨JEFFCOTT转子系统稳定性的影响
4.5 单跨JEFFCOTT转子系统实验验证
4.6 轮盘偏心相位对多跨JEFFCOTT转子系统稳定性的影响
4.7 船用汽轮机转子—轴承系统动态特性研究
4.8 本章小结
第5章 船用汽轮机—行星减速器耦合振动特性研究
5.1 引言
5.2 船用汽轮机—行星减速器系统耦合动力学模型
5.3 船用汽轮机—行星减速器系统轴系的固有特性研究
5.4 船用汽轮机在耦合动力系统中的振动特性
5.4.1 无外激励时船用汽轮机的耦合振动特性
5.4.2 偏心轮盘位置对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.3 轮盘偏心距对汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.4 偏心轮盘相位差对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.5 船体浮摆对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.5 行星齿轮减速器在耦合动力系统中的振动特性
5.5.1 无外激励时行星减速器的耦合振动特性
5.5.2 齿轮误差对行星减速器耦合振动特性的影响
5.5.3 左右侧斜齿轮错位啮合对行星减速器耦合振动特性的影响
5.6 船用汽轮机轴系与行星减速器振动特性的相互影响研究
5.6.1 齿轮误差对轴系振动特性的影响
5.6.2 船舶浮动和摆动对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.6.3 联轴器不对中对行星齿轮减速器系统振动特性的影响
5.6.4 轮盘偏心位置对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.6.5 轮盘偏心相位对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.7 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆工况下两种舰船转子轴承系统的安全性与稳定性研究[J]. 张磊,裴世源,徐华. 中国科学:技术科学. 2018(04)
[2]气囊-浮筏耦合船用转子-轴承系统的非线性动力学研究[J]. 李明,赵文,何琳. 振动工程学报. 2015(04)
[3]联轴器不对中故障转子系统的动力学试验[J]. 李明,李自刚. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[4]功率分流人字齿行星传动系统的固有特性研究[J]. 蒋立冬,王冀,岳彦炯,赵永强. 机械传动. 2013(12)
[5]基于齿面摩擦的斜齿轮传动动力学特性分析[J]. 王一,王奇斌,张义民. 机械设计与制造. 2013(10)
[6]船用汽轮机发电机振动原因分析与研究[J]. 赵晓龙. 中国水运(下半月). 2013(06)
[7]弹性联轴器不对中转子-轴承系统的非线性动力特性及稳定性研究[J]. 万召,荆建平,孟光,白晖宇. 振动与冲击. 2012(24)
[8]转子轴系弯扭耦合振动的次同步谐振分析[J]. 李军,陈予恕. 振动与冲击. 2012(23)
[9]斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析[J]. 马辉,朱丽莎,王奇斌,张义民. 中国电机工程学报. 2012(29)
[10]汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动问题研究综述[J]. 陈予恕,李军. 汽轮机技术. 2012(03)
博士论文
[1]封闭式行星齿轮传动系统动态特性研究[D]. 黄启林.山东大学 2014
[2]复杂转子耦合系统有限元建模及其动力特性研究[D]. 费钟秀.浙江大学 2013
[3]舰船用大功率两级串联混合行星传动系统动力学研究[D]. 赵永强.哈尔滨工业大学 2010
[4]转子—联轴器—轴承—隔振器系统耦合动力学特性研究[D]. 赵广.哈尔滨工业大学 2009
[5]超超临界汽轮机组转子系统振动特性及若干故障转子非线性特性的研究[D]. 沈小要.上海交通大学 2007
[6]两级星型齿轮传动系统分流特性及动力学研究[D]. 鲍和云.南京航空航天大学 2006
[7]基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究[D]. 王世宇.天津大学 2005
[8]EORD支承转子动力学特性分析及其在超高速旋转机械中的应用研究[D]. 宣海军.浙江大学 2004
硕士论文
[1]滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化[D]. 董永乐.兰州理工大学 2014
[2]同轴对转行星齿轮传动动力学分析[D]. 刘敬.重庆大学 2013
[3]轴承—转子系统与舰船结构耦合振动特性研究[D]. 吕帅.哈尔滨工程大学 2013
[4]具有完整约束的复杂转子—轴承耦合系统非线性动力学研究[D]. 李自刚.西安科技大学 2012
本文编号：3665764
【文章页数】：165 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题来源和背景及研究的目的和意义
1.1.1 课题来源
1.1.2 课题研究背景及研究的目的和意义
1.2 研究现状与存在问题
1.2.1 行星齿轮减速器研究现状
1.2.2 船用汽轮机研究现状
1.2.3 联轴器研究现状
1.3 本文主要研究内容
第2章 人字齿封闭差动行星齿轮减速器动力学模型
2.1 引言
2.2 人字齿封闭差动行星齿轮减速器差动级动力学模型
2.2.1 差动级太阳轮—行星轮动力学模型
2.2.2 差动级内齿圈—行星轮动力学模型
2.2.3 差动级行星架—行星轮动力学模型
2.2.4 行星架支撑轴承动力学模型
2.3 人字齿封闭差动行星齿轮减速器封闭级动力学模型
2.3.1 封闭级太阳轮—行星轮动力学模型
2.3.2 封闭级内齿圈—行星轮动力学模型
2.3.3 封闭级行星架—行星轮动力学模型
2.4 人字齿封闭差动行星齿轮减速器联轴器动力学模型
2.4.1 直齿联轴器动力学模型
2.4.2 斜齿联轴器动力学模型
2.5 人字齿封闭差动行星齿轮减速器系统动力学模型
2.6 齿轮重力和啮合间隙对减速器输出轴动力学特性的影响
2.7 行星齿轮减速器振动特性实验验证
2.8 本章小结
第3章 人字齿封闭差动行星减速器动力学特性研究
3.1 引言
3.2 斜齿轮传动的时变啮合刚度计算
3.3 齿轮误差对减速器输出轴动力学特性的影响
3.3.1 齿轮误差的等效位移计算
3.3.2 齿轮误差对输出轴动态特性的影响
3.3.3 左右侧斜齿轮误差相位对输出轴动态特性的影响
3.4 斜齿轮错位啮合对减速器输出轴动力学特性的影响
3.5 本章小结
第4章 船用汽轮机转子—轴承系统动力学特性研究
4.1 引言
4.2 船用汽轮机转子—轴承系统动力学模型
4.2.1 刚性圆盘单元动力学模型
4.2.2 弹性轴段单元动力学模型
4.2.3 轴承单元动力学模型
4.2.4 汽轮机转子—轴承系统动力学模型
4.3 JEFFCOTT转子—轴承系统固有特性计算
4.4 轮盘偏心相位对单跨JEFFCOTT转子系统稳定性的影响
4.5 单跨JEFFCOTT转子系统实验验证
4.6 轮盘偏心相位对多跨JEFFCOTT转子系统稳定性的影响
4.7 船用汽轮机转子—轴承系统动态特性研究
4.8 本章小结
第5章 船用汽轮机—行星减速器耦合振动特性研究
5.1 引言
5.2 船用汽轮机—行星减速器系统耦合动力学模型
5.3 船用汽轮机—行星减速器系统轴系的固有特性研究
5.4 船用汽轮机在耦合动力系统中的振动特性
5.4.1 无外激励时船用汽轮机的耦合振动特性
5.4.2 偏心轮盘位置对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.3 轮盘偏心距对汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.4 偏心轮盘相位差对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.4.5 船体浮摆对船用汽轮机耦合振动特性的影响
5.5 行星齿轮减速器在耦合动力系统中的振动特性
5.5.1 无外激励时行星减速器的耦合振动特性
5.5.2 齿轮误差对行星减速器耦合振动特性的影响
5.5.3 左右侧斜齿轮错位啮合对行星减速器耦合振动特性的影响
5.6 船用汽轮机轴系与行星减速器振动特性的相互影响研究
5.6.1 齿轮误差对轴系振动特性的影响
5.6.2 船舶浮动和摆动对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.6.3 联轴器不对中对行星齿轮减速器系统振动特性的影响
5.6.4 轮盘偏心位置对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.6.5 轮盘偏心相位对行星齿轮减速器振动特性的影响
5.7 本章小结
结论
参考文献
附录
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
【参考文献】：
期刊论文
[1]摇摆工况下两种舰船转子轴承系统的安全性与稳定性研究[J]. 张磊,裴世源,徐华. 中国科学:技术科学. 2018(04)
[2]气囊-浮筏耦合船用转子-轴承系统的非线性动力学研究[J]. 李明,赵文,何琳. 振动工程学报. 2015(04)
[3]联轴器不对中故障转子系统的动力学试验[J]. 李明,李自刚. 振动.测试与诊断. 2015(02)
[4]功率分流人字齿行星传动系统的固有特性研究[J]. 蒋立冬,王冀,岳彦炯,赵永强. 机械传动. 2013(12)
[5]基于齿面摩擦的斜齿轮传动动力学特性分析[J]. 王一,王奇斌,张义民. 机械设计与制造. 2013(10)
[6]船用汽轮机发电机振动原因分析与研究[J]. 赵晓龙. 中国水运(下半月). 2013(06)
[7]弹性联轴器不对中转子-轴承系统的非线性动力特性及稳定性研究[J]. 万召,荆建平,孟光,白晖宇. 振动与冲击. 2012(24)
[8]转子轴系弯扭耦合振动的次同步谐振分析[J]. 李军,陈予恕. 振动与冲击. 2012(23)
[9]斜齿轮–平行轴转子系统模态耦合特性分析[J]. 马辉,朱丽莎,王奇斌,张义民. 中国电机工程学报. 2012(29)
[10]汽轮发电机组轴系弯扭耦合振动问题研究综述[J]. 陈予恕,李军. 汽轮机技术. 2012(03)
博士论文
[1]封闭式行星齿轮传动系统动态特性研究[D]. 黄启林.山东大学 2014
[2]复杂转子耦合系统有限元建模及其动力特性研究[D]. 费钟秀.浙江大学 2013
[3]舰船用大功率两级串联混合行星传动系统动力学研究[D]. 赵永强.哈尔滨工业大学 2010
[4]转子—联轴器—轴承—隔振器系统耦合动力学特性研究[D]. 赵广.哈尔滨工业大学 2009
[5]超超临界汽轮机组转子系统振动特性及若干故障转子非线性特性的研究[D]. 沈小要.上海交通大学 2007
[6]两级星型齿轮传动系统分流特性及动力学研究[D]. 鲍和云.南京航空航天大学 2006
[7]基于相位调谐的直齿行星齿轮传动动力学理论与实验研究[D]. 王世宇.天津大学 2005
[8]EORD支承转子动力学特性分析及其在超高速旋转机械中的应用研究[D]. 宣海军.浙江大学 2004
硕士论文
[1]滑动轴承—转子系统动态特性分析及其结构优化[D]. 董永乐.兰州理工大学 2014
[2]同轴对转行星齿轮传动动力学分析[D]. 刘敬.重庆大学 2013
[3]轴承—转子系统与舰船结构耦合振动特性研究[D]. 吕帅.哈尔滨工程大学 2013
[4]具有完整约束的复杂转子—轴承耦合系统非线性动力学研究[D]. 李自刚.西安科技大学 2012
本文编号：3665764
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