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船舶推进轴系轴承动载荷与振动耦合研究
| 论文题名： | 船舶推进轴系轴承动载荷与振动耦合研究 |
| 关键词： | 船舶推进轴系;轴承动载荷;振动耦合;轴心轨迹;时域特征 |
| 摘要： | 船舶推进轴系是连接主机与螺旋桨的动力传递装置。随着船舶的大型化，为了满足更大的扭矩传递需求，轴系和螺旋桨的直径增加，轴系相对于船体的刚度增大，轴线的变形量增大，导致轴承的载荷变化愈加剧烈，轴系的可靠性降低。对实船轴系的轴承载荷进行实时测量几乎不可能，而振动的检测则相对简单，且轴承载荷的变化直接影响着轴系及轴承振动，因此有必要研究轴承载荷变化与轴系及轴承振动之间的耦合关系，探索通过振动检测识别轴承载荷变化的可能性。 研究轴系实验台轴承径向位置变化与轴承载荷变化间的耦合关系，首先通过集中质量法对轴系实验台进行离散化，然后运用传递矩阵法建立轴系受力及变形的传递矩阵，结合两端自由的边界条件计算得到负荷影响系数矩阵。 对实船轴系中轴承的振动激励源进行分析与归纳；基于流体润滑理论，计算不同载荷下油膜的主动特性参数，由此分析轴承载荷变化对油膜刚度和阻尼的影响。建立转子-油膜-支承的振动数学模型，分别以阶跃载荷和正弦载荷为激励进行数值仿真并利用龙格-库塔法求解，研究两种形式的载荷变化对转子及支承运动的影响，其中阶跃载荷对应轴承的静态位移，正弦载荷对应轴承的动态位移。在ANSYS软件中建立轴系实验台的有限元模型，针对轴承的载荷变化改变轴承的径向位置，同时考虑油膜刚度的变化，研究轴承载荷变化对轴系回旋振动固有频率的影响。 在轴系实验台上搭建数据采集系统，提取轴系回旋振动及轴承振动的时域特征参数，验证前面的数值仿真结果，同时分析载荷变化对这些时域特征参数的影响；对轴承的振动信号进行功率谱分析，对轴系回旋振动信号进行阶次分析，进一步研究载荷变化对两种振动信号频率分布的影响；通过回旋振动信号合成轴心轨迹并对轴心轨迹进行提纯，定义能够表征轴心轨迹形状特征的参数，分析载荷变化对这些特征参数的影响；对轴系扭振信号进行时域分析和阶次分析，研究载荷变化对扭振的影响。 |
| 作者： | 邱博 |
| 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： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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