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大型船舶推进轴系扭振运行模态分析
| 论文题名： | 大型船舶推进轴系扭振运行模态分析 |
| 关键词： | 船舶推进轴系;振动响应;固有频率;运行模态;状态监测 |
| 摘要： | 随着船舶大型化的发展，船用低速柴油机的单缸功率增大，推进轴系传递的扭矩增大且更不均匀，轴系振动问题也更加突出，严重影响着船舶的正常运营。开展推进轴系振动的实时状态监测是确保轴系正常工作的重要一环。当轴系出现故障征兆时，其固有属性（刚度或者阻尼）通常会发生变化，从而导致振动固有频率的变化，因而可以利用固有频率作为状态监测的指示因子。采用运行模态分析技术识别大型船舶推进轴系的振动固有频率并用于状态监测，只需对轴系正常工作时的振动响应信号进行处理，不存在试验模态分析所遇到的激励不充分问题，方便快捷，且能实现在线测量，因而具有很大的工程意义。 论文提出使用基于数据的随机子空间法识别大型船舶推进轴系扭振的固有频率，对运行模态分析技术用于大型船舶推进轴系振动的实时状态监测作了初步探索。第一，论文概述了扭振的产生原因以及测量方法和运行模态分析技术的国内外研究现状。第二，分析了大型船舶推进轴系在工作过程中受到的来自低速柴油机、螺旋桨和轴承的激励；分析了运行模态分析中的重要概念“白噪声”；讨论了采用运行模态分析技术识别包括船舶推进轴系在内的旋转机械模态参数时可能遇到的谐波问题，包括其产生原因、影响、识别和去除。第三，针对运行模态分析技术在大型船舶推进轴系的具体应用，拟定先对扭振响应数据去除趋势项，然后利用基于数据的随机子空间法和稳定图确定轴系扭振的稳定频率和模型阶次，最后利用概率密度曲线检测谐波频率并确定轴系固有频率的数据处理过程；编写了基于LabVIEW的大型船舶推进轴系扭振运行模态分析程序，并通过仿真验证了算法和程序的可行性；第四，在船舶推进轴系试验台通过多种加载工况使推进轴系的轴线发生变化，分别进行试验模态测试和运行模态测试；对比相同加载工况下试验模态分析和运行模态分析结果，验证运行模态分析技术用于大型船舶推进轴系扭振固有频率识别的可行性和有效性；对比不同加载工况下试验模态分析和运行模态分析结果，探究轴线改变时扭振固有频率的变化规律，验证运行模态分析技术用于大型船舶推进轴系状态监测的可行性和有效性。 |
| 作者： | 范江彬 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 王志华 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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