原文传递
大功率复杂推进轴系扭振特性的研究
| 论文题名： | 大功率复杂推进轴系扭振特性的研究 |
| 关键词： | 扭转振动;改进传递矩阵法;船舶动力装置;推进轴系;动态性能 |
| 摘要： | 船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,包括从主机输出端推力轴承直到螺旋桨之间的传动轴以及轴上的附件。在船舶航行过程中,推进轴系受多种复杂载荷的作用,轴系扭转振动是影响舰船动力装置可靠性的重要因素之一。如果轴系长期工作于危险的临界转速区域内,则可能导致轴系动态性能的下降,产生变形及其疲劳失效,甚至发生扭断现象。这些都直接影响船舶航行性能和安全性,所以对轴系扭转振动计算的研究具有十分重要的意义。 本文在对传统轴系扭转振动计算及船标作了详细研究和分析的基础上,结合轴系计算的需求针对大功率复杂推进轴系的特点,分别在建模及算法方面进行了改进,并根据改进结果编制了相应的计算软件。 在建模和参数确定方面的改进包括:提出基于拟定场法计算不平衡激励力矩的方法,不仅解决了调距桨在变螺距工况下的计算,而且将船标中涉及的螺旋桨激励力计算由叶频分量扩展到了高谐次的分量;细化了传统计算中齿轮箱的建模,不仅计入了齿轮啮合刚度的影响,更给出了齿轮啮合引起的额外激励的计算方法,使得大规模齿轮箱的建模与实际情况更吻合;结合结构力学与粘性流体力学理论,推导了带套管且内充液压油的轴段的等效刚度计算公式,填补了船标计算的不足。 在算法改进方面的改进包括:根据计算发现传统传递矩阵法在分支结构计算中存在易发生“漏根”的缺点,经理论分析及算例对比找到了该方法产生漏根计算的根本原因。并在此基础上改进了传统的传递矩阵法,通过增加判定有效地解决了“漏根”缺陷,并通过某行政船的实船计算对比验证了改进的有效性。 随后,在前两项工作的支持下,利用结合 VB.net与matlab的混合编成方法编写了适用于任意大型复杂推进轴系扭振计算的软件,该软件发挥了两种开发工具的特点,将参数输入输出模块与计算核心模块分离,分别利用VB.net与matlab对其进行开发,再通过接口程序将其整合得到最终软件。这样做充分发挥了VB.net在人机界面处理上的特长及matlab在矩阵计算方面的优势,不仅保证了输入输出效率及界面的友好度,同时也提高了计算精度,节约了计算资源。该软件最后被应用到某大型分支透平推进轴系的扭振计算中,其计算结果与某国外船级社认证软件输出结果相比基本一致,误差在可接受范围内,且更偏于安全性。 本论文的研究成果有效地弥补了现有船舶标准在扭振计算方面的不足,扩展了传统算法的应用范围,为保障大功率复杂分支传动轴系的振动计算精度乃至其可靠性提供了理论及应用支持。 |
| 作者： | 沈小寒 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 王俊雄;车驰东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 上海交通大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
