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考虑校中状态的推进轴系动态性能分析与实验研究
| 论文题名： | 考虑校中状态的推进轴系动态性能分析与实验研究 |
| 关键词： | 船舶推进轴系;校中状态;静压轴承;固有频率;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，其运行状态对动力装置的稳定运行具有显著的影响。由于船舶推进轴系有大长径比的特点，轴系校中计算是保障其稳定运行的重要手段之一。轴系校中质量直接影响轴承支承特性，进而对轴系整体动力学特性产生影响。因此，研究推进轴系校中状态对轴承刚度及轴系整体动力学特性的影响具有现实意义。本文在轴系校中状态改变引起轴承载荷变化的基础上，建立静压轴承油膜支承刚度模型，分析轴承载荷变化对静压轴承油膜刚度的影响，进而分析校中状态对船舶推进轴系固有频率和动态响应的影响。本文的主要研究内容为： （1）基于欧拉-伯努利梁单元模型，建立考虑轴系校中状态的船舶推进轴系动力学模型。通过传递矩阵法分析轴系校中状态对各轴承载荷的影响，建立轴系静压轴承在不同载荷作用下的支承刚度模型；分析不同校中状态对静压轴承支承刚度及轴系整体动力学特性的影响。 （2）建立静压轴承支承特性数值分析模型，采用有限差分法对静压轴承建立离散雷诺方程，根据流量连续性方程确定油腔压力，考虑轴承结构参数及所受载荷情况，采用超松弛迭代法求解径向静压轴承油膜压力分布，进而分析静压轴承油膜力学特性，并结合弦截法及载荷增量法分析静压轴承所受不同载荷对支承刚度的影响规律。 （3）针对船舶推进轴系建立动力学模型，采用等效相似性原则和有限元法对其进行分析，并采用子空间迭代法求解动力学方程，分析不同校中状态对转子固有振动特性的影响，并通过Newmark-β法分析转速、轴承刚度、轴承变位等状态参数对不同节点时频响应的影响。 （4）搭建船舶推进轴系实验平台及信号采集系统，基于虚拟仪器技术开发推进轴系振动测试程序，并进行推进轴系固有振动特性和动态响应测试实验。通过对比实验数据和仿真结果，验证本文提出的考虑轴系校中状态的推进轴系动力特性模型的有效性。 |
| 作者： | 王博文 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王少军 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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