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电力推进船舶轴系振动特性及其仿真研究
| 论文题名： | 电力推进船舶轴系振动特性及其仿真研究 |
| 关键词： | 船舶推进;电力推动;轴承刚度;船体振动 |
| 摘要： | 船舶推进轴系是船舶动力装置的组成部分，它的可靠运行是保证船舶安全工作的基本条件，所以轴系工作状态一直受到人们的关注。船舶在营运过程中，推进轴系受到螺旋桨水动力、润滑油膜、船体变形各种动态因素的影响；同时对于某些舰船的推进轴系可能会遭受接触性爆炸以及水下非接触性爆炸或者自身武器发射产生的反冲力冲击载荷的作用，如果其轴系设计质量欠佳，将会引起轴系校中不良及剧烈的轴系振动，进而引起机体振动、传动系统零件损坏、轴承过度磨损、甚至轴系断裂等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危及工作人员的生命安全。因此必须对轴系动态性能进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。电力电子技术的日益成熟促使电力推进船舶也有了较快的发展，越来越多的船舶开始使用推进电机作为原动力代替传统的柴油机推进。电力推进较传统的推进方式振动已经明显减弱，但是在某些特殊舰艇上对轴系振动要求更高。 本文以电力推进船舶推进轴系为研究对象，在查阅国内外大量研究资料的基础上，对轴系弯曲和纵向振动的机理、计算方法以及一些关键问题进行了研究，其主要的工作包括：⑴基于Autocad与CATIA软件，对船舶轴系进行了精确的建模，由于在计算过程中将螺旋桨简化为匀质圆盘处理，所以本文的建模方法对同类问题的相关研究有一定的参考意义。⑵在考虑轴向伴流的情形下，利用切比雪夫多项式拟合得到了电力推进船舶螺旋桨产生的力和力矩的计算表达式。并在matlab/simulink环境中对电力推进船舶螺旋桨的负荷特性进行仿真，得到了电力推进船舶在正常运行时螺旋桨产生的轴向推力和转矩。⑶基于传递矩阵法计算了船舶轴系弯曲振动固有振动特性，且分别考虑轴承间距、轴承刚度等因素对轴系弯曲振动特性的影响。利用laplace变换计算船舶轴系纵向振动，得出了轴段的速度幅频曲线与速度时域曲线，由轴段的速度幅频曲线与速度时域曲线，可以得出：①振动幅值随着轴承纵向阻尼参数的增大而减小，②从速度时域曲线分析知，振动沿轴系传播过程中经过轴承作用时振动传播速度会明显减小。⑷利用ANSYS对轴系进行有限元分析，分别得出了轴系在轴向力的作用下以及垂向和水平方向力作用下轴系的纵向和弯曲振动合位移与合应力云图。 |
| 作者： | 江攀 |
| 专业： | 船舶电力推进及其自动化 |
| 导师： | 姚玉南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2011 |
| 正文语种： | 中文 |
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