船舶推进轴系纵振计算方法及影响因素分析.pdf

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1、第6卷第6期中国舰船研究V01．6No．6垫!!竺!兰星曼堕坠!竖』竺兰翌堂堂兰垒歪垦!兰!堡垒望竺：垫!!doi：10．3969／j．issn．1673—3185．2011．06．004船舶推进轴系纵振计算方法及影响因素分析周瑞江棉管文生中国舰船研究设计中心。上海201108摘要：根据船舶推进轴系纵向振动的运动微分方程．推导了组成推进轴系的刚性均质圆盘、推力轴承以及轴段单元的传递矩阵，给出了利用传递矩阵求解推进轴系纵向振动固有频率和同有振型的方法。为进一步分析推进轴系正常运行时各轴段的纵向振幅和交变轴向力。对刚性均质圆盘、推力轴

2、承以及轴段单元的传递矩阵进行了扩展．进而给出了基于扩展传递矩阵的推进轴系纵向强迫振动响应计算方法。以某型船的推进轴系为研究对象，采用所提出的方法进行了推进轴系固有频率、振型以及强迫振动响应的计算，并且对螺旋桨附连水质量以及推力轴承刚度对纵向振动计算结果的影响进行了分析。结果表明，轴承刚度的升高和附连水质量的降低会提高推进轴系的纵振同有频率．同时推力轴承纵向刚度的变化对于强迫振动响应计算的轴向位移以及轴向推力幅值的影响更为显著。关键词：推进轴系；纵向振动；传递矩阵；临界转速中图分类号：U661．44文献标志码：A文章编号：1673—

3、3185(2011)06—17—06CalculationMethodofShipPropulsionShaftingLongitudinalVibrationandInfluencingFactorsZhouRuiJiangYiGuanWen-shengChinaShipDevelopmentandDesignCenter，ShanghaiDivision，Shanghai201108，ChinaAbstract：Accordingtothemotiondifferentialequationsoflongitudinalvib

4、rationofshippropulsionshafting，thetransfermatrixoftherigidhomogeneousdisk，thrustbearingandshaftsegmentwerede—rived，andthemethodforsolvingthenaturalfrequenciesandmodeshapesarepresented．Forfurtheran—alyzingthelongitudinalvibrationamplitudesandalternatingaxialforcesofeac

5、hshaftsegments，thetransfermatrixofrigidhomogeneousdisk，thrustbearingsandshaftsegmentelementwereextended．Us-ingthepresentedmethodcalculatethenaturalfrequencies，modeshapesandtheforcedvibrationre-sponseofshippropulsionshafting．Finallytheinfluenceoftheaddedmassofpropeller

6、andthethrustbeatingstiffnessonthelongitudinalvibrationcalculationresultswasanalyzed．Theresultsshowthattheincreasedbearingstiffnessandreducedaddedmasswillincreasethenaturalfrequencyoflongitudinalvi-bration，andtheeffectoflongitudinalstiffnessforthethrustbearingismoresig

7、nificant．Keywords：propulsionshafting；longitudinalvibration；transfermatrix；criticalspeed1引言船舶推进轴系是一个弹性系统．因此在推进主机产生的径向力以及在不规则伴流中螺旋桨产生的周期性变化的纵向推力作用下．推进轴系将产生纵向振动现象㈣]。当轴向激振力频率与纵向振动固有频率相同时，轴系就会发生纵向共振。此时。推力轴承、传动齿轮及推进主机都将承受附加的轴向交变负荷和弯曲应力。从而引起疲劳破坏。同时，对于水面舰艇而言．纵向振动还会增大船体尾部结构的水下

8、辐射噪声．降低舰船的声隐身性能[5]。因此，在推收稿日期：201l一03—09基金项目：海军装备关键技术研究项目作者简介：周瑞(1980一)，男，博士，工程师。研究方向：船舶动力系统。E-mail：hit_zhourui@163．com江榨(198