论文船舶推进轴系扭振影响因素分析是关于轴系方面的论文题目、论文提纲、轴系扭振论文开题报告、文献综述、参考文献的相关大学硕士和本科毕业论文。
摘 要：本文以轴系扭振理论计算为依据,分析影响扭振的各项因素,并以此提出解决轴系扭振问题的一些建议
关键词：712所推进电机；柴油机；船舶；推进轴；扭振；影响因素
中图分类号：U664.21 文献标识码：A
1 前言
船舶推进轴系主要由动力装置、传动轴及螺旋桨组成.传动轴用于将动力装置发出的动力传递给螺旋桨,以使其旋转产生推进力.为了使推进系统能安全、高效地长期运行,需要对机、桨、轴进行匹配设计,其中轴系的扭振问题对该系统的使用寿命至关重要.为此,船舶规范对此也作出了规定,在轴系设计时需要进行理论计算,安装完成后往往还需要进行扭振测试,因此,轴系扭振计算是船舶设计中重要的一环.轴系设计时需要对各种影响因素进行分析,尽量降低扭振问题给船舶运行带来的 影响.本文以采用推进电机和船用柴油机两种船舶动力装置的推进轴系为例,对轴系扭振有较大影响的几个主要因素进行分析.
2 轴承扭振计算方法
要了解影响轴系扭振的因素,首先要清楚扭振的基本原理和计算方法.扭振是在变化扭矩的作用下所产生的周期性运动,凡是不均匀输出扭矩及吸收扭矩的机械装置,均有可能出现扭振现象.
实际轴系的质量是沿轴分布,计算复杂.为此,常用的办法是将其转化成集中质量式的当量系统,即用圆盘串以轴段的模型代替原轴系,新生成的模型就是原轴系的当量系统,通过当量系统的扭振计算,可反映实际系统的扭转振动特性.
下面分别以某180TEU集装箱船和39 000 DWT系列油轮的轴系为例作分析.
2.1 180TEU集装箱船（电机推进）轴承扭振计算
2.2 39 000 DWT邮轮（柴油机推进）轴承扭转计算
39 000 DWT系列油轮采用船用柴油机为动力装置,其轴系当量系统共分成11个质量块（图2）,其中38、1-6、27、32分别代表主机曲轴上法兰、气缸和活塞、推力轴及飞轮的转动惯量,43代表中间轴及螺旋桨轴的转动惯量,73代表螺旋桨浸水后的总的转动惯量.各质量块之间的百分数表示作用在该处的内、外阻尼,数字表示连接各质量块的轴径.
3 轴承扭转主要影响因素
从上面的公式可以看出,影响扭振的主要因素有四个：质量块的转动惯量（I）；各部件的阻尼（C）；连接各质量块的轴的刚度（K）；及外部激振力矩（T）.
下面分别对采用推进电机和船用柴油机为动力装置的轴系扭振各影响因素进行分析.
3.1 外部激振力矩的影响
3.1.1 电机推进船舶
对于采用推进电机为动力装置的船舶轴系来说,推进电机是主要的动力源,因此也是主要的外部激励力矩源.根据交流异步推进电机的运行原理,其电机的扭矩表达式如下：
3.1.2 柴油机推进船舶
对于采用船用柴油机为动力装置的船舶轴系来说,其扭振的外部激振力矩主要有以下几种：
（1）气缸内周期变化的气体膨胀压力在曲轴上形成的交变扭矩；
（2）活塞连杆往复惯性力所引起的曲轴交变扭矩；
（3）低速大型柴油机活塞连杆的重量所引起的交变扭矩；
（4）螺旋桨运动所产生的周期性变化的扭矩.
前三项是轴系的驱动扭矩,后一项是轴系的负荷扭矩.经验表明,其中影响较大的激振力矩为前两项,后两项所占比例较小,因此,在实际计算中,通常只考虑前两项,而忽略后两项.
对二冲程柴油机,简谐次数ν等于1,2,3,等∞.在扭振计算中,通常只需考虑到12次简谐以下的扭矩情况即可,但也有少部分大功率中速机考虑到16次.
由各次简谐扭矩引起的强制扭转振动称为阶振动.发生强制扭振时,轴系按照哪一种振型振动,由该激振力矩的频率决定.
当υ次干扰力矩的频率Nυ和轴系的固有频率N固接近或相等时,相应的柴油机转速应确定为临界转速,此时转速为n等于Nυ/υ.对一个轴系而言,也许会出现多个临界转速.
当干扰力矩频率和固有频率接近或相等时,此时轴系发生共振,即轴系上的扭转应力最大,若应力超出许用许可,可配备相应的减震设备,如阻尼减震器等,以改变轴系固有频率,避开干扰扭矩的频率.对减震设备参数的选取,要依据共振频率值N.
通过以上对比可知,推进电机自身的激振力矩波动很小,选用推进电机为动力装置有益于降低船舶轴系扭振.
3.2 转动惯量及刚度的影响
当轴系不受外力作用的时候,则扭振的控制方程可以写成下式：
IΦ+KΦ等于0
以最 况为例,即方阵I及K均为1阶的,此时系统为扭摆,则系统存在单一的固有频率N固等于 .由上式可知,系统的固有频率只和当量质量的转动惯量和该轴的刚度有关,和其他参数无关.该结论同样适用于有多个当量质量的系统,对多个质量系统,其固有频率的数量和当量质量块的数量相对应.
3.3 阻尼的影响
阻尼在扭振系统中的主要作用是对扭转振动能量的转换,由机械能转换为热能,随着能量的转换,对无激振力的扭转轴系,其振幅是逐渐衰减的,直至消失.
推进电机及柴油机轴系的阻尼存在着共性,主要有：轴承中的液体摩擦、空气对运动部件的阻力、间隙引起的冲击消耗及轴段内部分子间摩擦的迟滞阻尼、水对螺旋桨的阻力等.
柴油机轴系还存在着活塞环和汽缸套之间的摩擦阻尼,以上各方面均以阻尼系数c来代替,出现在扭振控制方程中.
4 减振和避振
以上分析了影响轴系扭转振动的主要因素,针对这些因素,可以作出相应对策来降低轴系的扭转振动.其主要对策有几个方面.
4.1 减少简谐激振力矩
激振力矩是扭振的动力根源,减少激振力矩,就可以直接减小扭转振幅.其方法有：
总结:此文是一篇轴系论文范文,为你的毕业论文写作提供有价值的参考。
参考文献：
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