電力推進(jìn)船舶軸系振動特性及其仿真研究.pdf

1、船舶推進(jìn)軸系是船舶動力裝置的組成部分，它的可靠運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。船舶在營運過程中，推進(jìn)軸系受到螺旋槳水動力、潤滑油膜、船體變形各種動態(tài)因素的影響；同時對于某些艦船的推進(jìn)軸系可能會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)計質(zhì)量欠佳，將會引起軸系校中不良及劇烈的軸系振動，進(jìn)而引起機體振動、傳動系統(tǒng)零件損壞、軸承過度磨損、甚至軸系斷裂等事故，

2、不僅會中止機械系統(tǒng)的正常運行，也會危及工作人員的生命安全。因此必須對軸系動態(tài)性能進(jìn)行深入的研究，以利于其正確的設(shè)計、制造、安裝和檢驗。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，越來越多的船舶開始使用推進(jìn)電機作為原動力代替?zhèn)鹘y(tǒng)的柴油機推進(jìn)。電力推進(jìn)較傳統(tǒng)的推進(jìn)方式振動已經(jīng)明顯減弱，但是在某些特殊艦艇上對軸系振動要求更高。
　　 本文以電力推進(jìn)船舶推進(jìn)軸系為研究對象，在查閱國內(nèi)外大量研究資料的基礎(chǔ)上，對軸系彎曲和縱向振

3、動的機理、計算方法以及一些關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，其主要的工作包括：⑴基于Autocad與CATIA軟件，對船舶軸系進(jìn)行了精確的建模，由于在計算過程中將螺旋槳簡化為勻質(zhì)圓盤處理，所以本文的建模方法對同類問題的相關(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)生的力和力矩的計算表達(dá)式。并在matlab/simulink環(huán)境中對電力推進(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)船舶在正常運行時

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