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ANAYS船舶轴系支撑基座结构设计与性能分析(4)

时间:2023-01-14 20:14来源:毕业论文
3。1。1 船舶推进轴系以及主机的振动形式 船舶推进轴系振动的形式有扭转振动、纵向振动、和回旋振动。 由于柴油机的间歇性喷油燃烧、输出扭矩的不均

3。1。1 船舶推进轴系以及主机的振动形式

船舶推进轴系振动的形式有扭转振动、纵向振动、和回旋振动。

由于柴油机的间歇性喷油燃烧、输出扭矩的不均匀性及螺旋桨负荷扭矩的不均匀性,使推进轴系在周期性交变力矩的作用下运转,当交变力矩的频率和推进轴系的扭转固有频率相同时,将会产生共振。在这种共振情况下,包括曲轴在内的整个轴系的多个轴段将发生来回摆动的强迫振动现象,这就是推进轴系的扭转振动。

    轴系在螺旋桨的交变推力及柴油机运动件产生的等效轴向激振力等的作用下,激起轴系的纵向来回振动。当扭转振动频率与纵振频率相同或者相接近时,产生扭振与纵振的耦合振动。

回旋振动实质上是轴系的进动,即轴系一方面以某一角速绕其自身的几何中心线(即动挠度曲线)旋转,同时弯曲的几何中心线有以某一角速度绕支撑中心线旋转。前一种旋转相当于自转,后一种旋转相当于公转。公转角速度又称为进动角速度或者回旋角速度。

船舶推进轴系的尾部是带有一个巨大螺旋桨的悬臂端,当轴系做回转振动时,螺旋桨轴中心线在空间的轨迹是一个以轴系中心线为对称轴的圆锥面或者椭圆做锥面,螺旋桨盘面将随转轴的回转产生偏转,螺旋桨的动量矩矢量的方向将不断变化。此时,螺旋桨对转轴除有惯性力作用外,还有惯性力矩的作用。中间轴段中由于质量偏心,如由于安装误差原因引起的法兰盘处的质量偏心等,也会引起中间轴段的回旋振动[[]]。来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-

3。1。2 基座减振降噪的原理

对于一套特定的推进装置(由主动力装置和推进轴系轴承),总会存在一自振频率,也称作为固有频率。这一频率与主动力装置的转速无关,只与系统本身的参数有关,当干扰力矩的频率和推进装置的某一自振频率相同时, 就会发生共振。柴油机干扰力矩是复杂的简谐力矩,可分为=1,2,3。。。。(二冲程),或者=0。5,1。5,2。5。。。(四冲程)的各种谐次的简谐力矩。某一谐次干扰力矩可表示为,其中的主动力装置相应的圆频率,;是次干扰力矩的圆频率,它随着发动机的转速变化而成线性变化。单柴油机在安全工作转速范围内运转时,将会遇到很多临界转速,即推进系统推挤系统会有很多机会遇到共振工况[[]]。

因此,在设计基座的过程中,不仅要考虑到基座的刚度满足要求,更重要的是使整个基座结构的固有频率不能和轴系以及主动力装置的固有频率相同或者相近,通过设计出不同板厚的基座,分析其强度时候满足要求,并且进行模态分析和谐响应分析,得出其固有频率和不同模态下的振型,然后进行比较,最终选出最符合使用要求基座。

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