船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计

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1、船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计班级：轮机0801班学号：U200812201姓名：李弘扬一．设计任务及意义：在推进装置中，从主机到推进器之间，用传动轴及保证推进装置正常工作所需的全部设备连接在一起的中间机构成为轴系。船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分之一。轴系的工作好坏，将直接影响船舶的推进特性和正常航行，并对船舶主机的正常工作也有直接的影响。如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴件折断等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危

2、急工作人员的生命安全。因此对轴系必须进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。船舶轴系振动控制就是设计及安装中采取措施，以保证动力装置的振动限制在容许的范围内。这次设计主要是针对简化实际系统后的理想的轴系当量系统图进行分析，采用其参数，通过各种方法（矩阵特征值特征向量、HOLZER法、专门解微分方程的软件等）求出系统的各阶频率及其主阵型，通过对着2个参数进行分析，得出所需的数据，并总结归纳出轴运转过程中要注意的问题，以保证轴能够安全有效的运转。——————————————————————————————

3、—————————————————二．柴油机推进轴系布置图：图1所选主机的型号为6350ZC-1，其额定功率为661Kw，额定转速为350r/m。三．轴系当量系统图：为了方便对船舶的推进轴系进行分析和振动计算，将实际的船舶推进轴系简化成当量系统，如下图：图2其中：1.空气压缩机2.水泵3.变速齿轮4-8.柴油机气缸9.飞轮10.减速器11.联轴节12.螺旋浆各当量参数如下表：表1转动惯量与扭转刚度的等效计算原理：a，转动惯量：轴系作扭转振动时，其运动部件可分为旋转运动件和往复式运动件，其中，旋转运动件的转动惯量一般

4、都是对圆盘这类有规则几何形状的物体进行积分：J=.比如真空心圆轴的转动惯量为J=ρ（）L（kg·m）。往复运动件的等效转动惯量按照动能守恒的原则进行等效，一般，往复式运动件的等效转动惯量近似等于一半的往复质量集中在曲柄销中心时所具有的转动惯量，即：=.b，扭转刚度：轴段扭转刚度———————————————————————————————————————————————k=G/L，其中，G为轴段材料剪切弹性模数，，L为轴段长度。所以，决定扭转刚度的三个参数都是轴段的结构与材料参数，对于一根具体的轴来说，刚度是不随运

5、转条件变化的定植。一次，扭转刚度的等效过程比较容易计算。四．轴系转动惯量矩阵、刚度矩阵及振动微分方程：?J1??转动惯量矩阵为：?[J]??????J2...??0??????Jn?刚度矩阵为:?K1,2??K1,2??0?[K]????0??0?0??K1,2K1,2?K2,3?K2,3?000———————————————————————————————————————————————0?K2,3K2,3?K2,3?000???????000??Kn?3,n?2?Kn?2,n?1?Kn?2,n?1000??Kn

6、?2,n?1Kn?2,n?1?Kn?1,n?Kn?1,n??0??0????0??Kn?1,n?Kn?1,n??0根据表1的当量参数，将数据带入两矩阵，得：转动惯量矩阵：[J]=刚度矩阵为：[K]=X系统微分方程为：[J]{}+[K]{}=F(t)其中，F(t)整个系统受到的激励力。五．用matlab求解微分方程：我们知道系统的固有特性与系统受到的激励力无关，即忽略F(t)———————————————————————————————————————————————项，则有一下形式：[J]{}+[K]{}={0}两

7、边同乘以，则有[J]{}+[K]{}={0}令[W]=[K]，有[I]{}+[W]{}={0},[I]为单位矩阵，[W]称为刚度动力矩阵，假设系统自由振动的主阵型为简谐振动，则，设{}={}cos(wt-φ),假设λ=，则最后有[W]{}=λ{}.从上式可以看出系统固有频率就是系统特征值λ的开二次方，系统的主阵型阵列就是系统的特征向量{}。按照这个思路，很容易用matlab求解。建立的m文件代码为：function[x,a]=tttj=diag([5.98,1.08,1.04,2.913,2.913,2.913,2

8、.913,2.913,51.463,0.6,1.115,3.944]);m=[8.2,400.4,542.2,262.78,225.56,225.56,225.56,282.44,170.16,1,50.79,50.29];n=[-8.2,-392.2,-150,-112.78,-112.78,-112.78,-112.78,-169.66,-0.5,-0.