汽力装置回汽制动工况下主减速齿轮装置轮齿应力模型.pdf

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1、汽力装置回汽制动工况下主减速齿轮装置轮齿应力模型陈博，朱泳（海军驻江南造船（集团）有限责任公司军事代表室，上海201913）摘要：针对蒸汽动力船舶回汽制动工况下主减速齿轮装置运行可靠性问题，通过回汽制动过程主减速齿轮装置运行状态的分析，建立回汽制动工况下主减速齿轮装置轮齿应力模型，并基于Matlab-Simulink环境，建立主减速齿轮装置的轮齿齿根弯曲应力及齿面挤压应力的仿真模型。仿真结果表明，回汽制动工况下，高压侧齿轮不会出现可靠性问题，而低压齿轮轮齿的弯曲及挤压应力可能超出最大许用值，可能导致齿轮装置的损伤，影响

2、船舶的安全运行，因此需对倒车汽轮机回汽时机进行限制。关键词：主减速齿轮装置；回汽制动工况；轮齿应力；建模仿真中图分类号：TK267文献标志码：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2015.05.002ToothStressModeloftheMainReductionGearsinBack-steamBrakingConditionsCHENBo,ZHUYong(NavelRepresentativesOfficeofJiangnanShipyard(Group)Co.,Ltd.,Shanghai

3、201913,China)Abstract:Forthedefectofoperationalreliabilitysafetyintheback-steambrakingconditionintraditionalbrakingmethodofsteam-poweredships,operatingstateofthemainreductiongearintheback-steambrakingconditionisanalyzed,andtoothstressmodelsofmainreductiongearsar

4、ecreated.MathematicalmodelsofbendingstressandcontactstressarecreatedbasedontheMatlab-Simulink.Itisindicatedinthesimulationresultsthathighpressuregearsworksnormally,whilebendingstressandcontactstressofthelowpressuregearsmayexceedthemaximumallowablevalue.Solowpres

5、suregearsmaydamageandaffecttheoperationsafetyoftheships.Therefore,back-steamopportunityofasternturbinesshouldberestricted.Keywords:mainreductiongear;back-steambrakingcondition;toothstress;modelingandsimulation0引言消耗正车汽轮机功率，促使正车汽轮机很快减速至指船用蒸汽动力装置的回汽制动是利用正、倒车进定转速或停止

6、，从而快速实现蒸汽动力船舶的制动或[1]汽阀的独立执行机构，在正车汽轮机迅速停止供气且换向。由于回汽制动过程中，主齿轮减速装置的受力仍有进汽的情况下，通过倒车汽轮机进汽并产生负载，变化剧烈，可能导致主齿轮减速装置的失效或损坏。作者简介：陈博（1983-），男，本科。研究方向：舰船动力及热力系统的科学管理。2015/5机电设备6AcademicResearch技术交流1回汽制动过程主减速齿轮装置运行状态分析小甚至变为倒车方向的负转矩，也增加了高压缸转子回汽制动过程中，船用蒸汽动力装置各组成装置的转矩，因此，在正倒车汽轮机

7、同时进汽的状态、尤之间，除主汽轮齿轮机组和轴系由于其高压汽轮机、其是倒车汽轮机刚刚发出回汽制动负载功率而大幅度低压汽轮机、主减速器、隔音联轴器及轴系之间通过降低转速时，高、低压缸侧的齿轮负载会突然增加。机械固定连接之外，大量采用热工水力耦合的方式连在正倒车切换的瞬间，由于倒车汽轮机进汽阀打接，通过蒸汽、凝水、给水、空气、烟气、燃油、滑开的速度很快，倒车汽轮机产生制动负载的速度也很[2]油等相互耦合，形成一个有机的整体。例如：通过船快，因而在轴系和高压汽轮机转子释放惯性能量时，体运动和海水流动及螺旋桨效应，在各主汽轮机之

8、间可能伴随着低压汽轮机功率输出端轴颈超扭矩的情建立流体力学耦合关系；增压锅炉与主汽轮机之间通况，在减速器的低压汽轮机部分减速齿轮上，出现齿过过热蒸汽管路形成的以过热蒸汽为工质的热力耦合根弯曲应力及齿面挤压应力超标的可能。关系；高压汽轮机和低压汽轮机之间除通过齿轮箱机因此，在理想的回汽制动过程控制策略下，从主[3]械连接外，还通过蒸