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1、哈尔滨工,吻第卷第期程大学学报年月,船用柴燃联合动力装置试验台齿轮箱的动态仿真王国学李淑英郑群兰如基哈尔滨工程大学动力工程系哈尔滨哈尔滨研究所,哈尔滨巧摘要】,讨论了系统以柴燃联合动力装笠试验台并车齿轮箱为研究对象动力学模型,用模态分析法与状态空间法,对多自。由度时变非线性方程组求解利用所建的动态分析仿真模型,分别、燃方式运行,以柴对针齿圆柱齿轮传动进行动态仿真,其结果与实验结果。①相近关键词柴燃联合并车齿轮箱动态仿真模态分析状态空间中国图书资料分类号引言柴燃并车动力装置是护卫舰、驱逐舰,,。用得较多的一种动力装置柴油机和燃气轮机交替使用以获得最大的
2、经济性柴一燃或燃一柴切换动,。态过程的优劣关系到动力装置性能和安全试验台中并车齿轮箱承受同步切、、,。换下的冲击扭转振动垂直和轴向振动负荷其中扭转振动是最主要的物理模型与齿轮箱数学模型、、、试验台是由一燃气轮机柴油机液力偶合器带有两台离合器的并车齿轮箱、水力测各自功器等组成,是某舰动力的缩型。柴油机和燃气轮机分别将功率传给并车齿轮箱中各自的同步超越离合器。转速较高者,离合器中主动齿轮,螺旋齿套相啮合,,其离合转速大于从动齿轮输出功率给水力测功器而转速低者器从,,。动齿轮转速高于主动齿轮螺旋齿套脱开该主机退出传动工作线运动方式的切换与转速一一①收稿日期
3、责任编辑徐若冰哈尔滨工程大学学报第卷,。有关在选择切换点时要兼顾传动系的固有频率。图示出带有离合器的柴憔联合动力装置的并车齿轮箱传动系统,,同时旁柴油机运行时负荷传递顺序为齿轮一一一一一一一一路是齿,。,轮一在齿轮一之间的离合器脱开燃气轮机运行时传递顺序为齿轮一一一,,在齿轮一之间的离合。一一一同时旁路传动是齿轮一一一器脱开为,首先将分,,便于计算叉旁路传动的转动惯量折算到齿轮上柴油机运行时为燃机运兔,,行时为然后再把轴的转动惯量按动能等效原理分配到该轴的齿轮上经换算处理的系统动力学模型如图和图所,为输出轴所有负荷转动惯量,示较其它转动件转动惯量大,
4、。很多故作固定端处理燃机侧输入,⋯⋯、一孑以酬,、负荷输出柴油机侧输入图带有两台离合器的齿轮箱传动系统凡凡,图柴油机运行传动来统动力学模型忿价凡与’’’,,‘汀图燃气轮机运行传动系统动力学模型系统的运动微分方程写成矩阵形式歹夕,。以柴油机运行方式工作时如图所示式中,,,,,,,,夕夕,。丁,,,,几一介凡介一凡介凡几,。,一介。几。,。丁凡,小第期··王国学等船用柴燃联合动力装置试验台齿轮箱的动态仿真﹁卫,一。了二‘二式中,柴油机侧、嫉气轮机侧输入端转子转动惯量,,—⋯,,,⋯,齿轮的转动惯量,—、内人柴油机侧燃气轮机侧输入端转子角位移,,—,,,,
5、⋯齿轮⋯的角位移,,,—、几柴油机侧嫩气轮机侧输入转矩,—,,⋯,。,,‘,,。,,,凡凡凡为了齿轮啮合点处的激振力,,。,,,—。⋯齿轮⋯的基圆半径—,。阻尼矩阵【与综合刚度矩阵〔此处从略燃气轮机运行时,如图所,式中各量与上述类似,。示从略‘。齿轮综合刚度采用动态啮合刚度所谓动态啮合刚度是指考虑齿轮的振动位移,。。和误差对刚度的影响以及啮合的轮齿所表现的综合刚度对于重迭系数在成区间的齿轮传动,其计算式为孕兰‘’人一‘嘴。‘“‘镇,,式中分别为综合误差较小的和较大的轮齿对的单齿刚度‘,勺—较小的和较大的齿轮综合误差—。沿啮合线方向的振动位移—,为了计
6、算方便将斜齿圆柱齿轮传动的综合刚度简化为分别以单齿啮合区平均刚度和。双齿啮合区平均刚度为常量的矩形刚度模型运动微分方程的求解方法。,系统振动有弹性藕合由于齿轮啮合刚度的时变性系统振动微分方程为多自由度时。,,变方程组对此方程本文采用模态分析法和状态空间法相结合的方法进行求解将刚度周期分段,每一段用模态分析法解祸,然后用状态空间法求动响应,根据每两段交接处的协调条件每两段联接点的位移,速度相等条件,将系统联成,一个周期从而求解出时变系。统解哈尔滨工程大学学报第卷令,使式无量纲化白白日丁利用特征方程式可求得系统的或阶,分别为柴油机、燃气轮机运行方式传动系
7、统夕阶数。,,。固有频率和个或个主振型把这或个主振型建成模,,,。态矩阵经正规化得正则模态矩阵【甄〕以〔蜘」作为坐标变换矩阵得正则坐标一‘口。日一‘如甄〕丁。甄由此,得正则模态方程丁白丁。,,氏旧卜护玩〕经上述变换,原来互相藕合的方程组变成独。立的方程式为了用状态空间法求相邻两段的解,将原或护维空间扩展成或。维空间,原或,二段引维正则模态矩阵扩展成或矩阵【甄对于入状态空间坐标二,,,。二,,⋯,。,丁介场二,。,,,⋯,,,,,,,丁,,⋯,丙占二,此时坐标变换为几中阮,。,⋯,则式可写成状态空间表达式九二珠杭二,,⋯,式中,,二,,户一⋯氛,,二。
8、二一。,。二一田矽叮二二彭二,⋯,,二。,马“,、悦,卜匀田矽。一‘,。气用状态空间法求式解,再用式转换成原
