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船舶推进轴系模拟台架的开发和纵横耦合振动特性研究
| 论文题名： | 船舶推进轴系模拟台架的开发和纵横耦合振动特性研究 |
| 关键词： | 船舶推进轴系;纵横耦合振动;光栅位移传感器;幅频特性 |
| 摘要： | 由于船体艉部明显低频线谱振动的产生机理不明，特别是未完全掌握由推进轴系纵横耦合效应所引起的低频线谱振动的振动特性，导致国产船舶推进轴系存在低频耦合振动噪声大、运行稳定性不佳以及轴承偏磨的问题。而且，船舶推进轴系较长，船体内部结构复杂，加剧了上述问题的复杂性。因此，需要针对船舶推进轴系纵横耦合振动的产生机理和振动特性开展研究工作。 为更好地开展实验研究，分析船舶推进轴系的振动特性，本文完成了工程化设计并开发了船舶推进轴系模拟缩比台架，构建了船舶推进轴系的纵横耦合振动模型，利用数值法和解析法研究轴系的纵横耦合振动特性，并在此基础上提出了轴系纵横耦合振动的消减措施。同时，搭建轴系振动实验台，开展轴系的振动实验，复现并验证轴系的耦合振动特性。本文具体的研究内容如下： （1）参考某型号船舶多支承轴系的结构参数，遵循两轴系动静力学相似的原则，对原轴系结构进行比例缩小和等效替换，开发船舶推进轴系模拟缩比台架。并对模拟缩比台架轴系进行校中计算，提出曲线校中工艺，以此指导轴系的安装和调试，对调试后的轴系开展性能测试，证明该校中安装方法的有效性。 （2）设计轴系挠曲轴线测量方法，以无衍射光为基准，用光栅位移传感器测量各测点的挠度差，并用CCD相机对无衍射光进行测量以修正各点挠度差，从而获得准确的测量轴线，将测量轴线与理论轴线进行对比，进一步检验轴系校中安装的效果。 （3）基于平面梁单元的力学特性，构建考虑边界条件的船舶推进轴系纵横耦合振动模型，并用数值法和解析法对模型进行分析。以模拟缩比台架轴系为例，研究纵横耦合振动的幅频特性，探究轴系参数及轴系校中因素对耦合振动的影响，并从减弱纵横耦合效应、调频或设置禁速区、良好的轴系校中三个方面提出了轴系纵横耦合振动的消减措施。 （4）搭建模拟缩比台架轴系振动实验台，基于理论分析的结果，对模拟缩比台架轴系的自由振动和纵横耦合振动进行实验，以验证理论分析的正确性，复现轴系的纵横耦合振动现象。 |
| 作者： | 杨勇 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 张新宝 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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