某船舶推进轴系扭振计算分析.pdf

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1、第22卷第5期(总第131期)船舶Vo1．22No52011年1O月SHIP＆B0ATOctober，2011[船舶轮机]某船舶推进轴系扭振计算分析金立平(吉林省地方海事局长春130061)[关键词]船舶推进轴系；有限元；转动惯量；扭振[摘要]提高轴系扭振计算精度，必须有精确的原始参数，以准确掌握船舶轴系扭振情况。在有限元分析软件中，建立曲柄半拐等的三维模型，用有限元分析方法精确的确定了各质量、轴段的转动惯量、扭转刚度等精确原始参数。基于建立的实船轴系当量系统，计算出了各结自由振动的频率及对应的共振转速，自由端和飞轮输出端的振幅，分析了轴段应力和扭矩随曲轴转角及转速

2、的变化关系。结果表明在整个转速范围内，扭转振幅小于限定值，轴段的最大扭矩和应力均小于材料许用值，本船舶轴系扭转振动状况是良好的。[中图分类号]U664．21[文献标志码]A[文章编号]1001—9855(2011)05—0046—04TorsionalvibrationcalculationandanalysisofashippropulsionshaftJINLi—ping(JiLinLocalMaritimeSafetyAdministration，Changchun130061)Keywords：marinepropulsionshafting；FEM；ine

3、rtiamoment；torsionalvibrationAbstract：Thepreciseoriginalparametersarecriticalforimprovingthecalculationaccuracyofshafttorsionalvibration．Athree—dimensionalmodeofahalfcrankisestablishedinthefiniteelementanalysissoftwaretoaccuratelycalculatetheoriginalparameterssuchasthemomentofinertiaan

4、dtorsionalstiffnessofeachshaftsection．Basedontheestablishedrealshipshaftingequivalentsystem，thispapercalculatedthefreevibrationfrequencyandthecorrespondingresonancespeed，aswellasthevibrationamplitudeofthefreeendandtheflywheeloutputend，analyzedtherelationshipofthestressandtorqueofshafts

5、andthecrankangleandenginespeed．Theresultsshowthatinthewholespeedrange，thetorsionalamplitudeislessthantheallowablevalueandthelargestshafttorqueandstressarelessthanlimitedvalueofthemateria1．SothattheshipshaftingtorsionalvibrationiSinagoodsituation．扭转振动进行了准确的分析计算。0引言1转动惯量和刚度等原始参数的计算船舶推进轴系

6、振动一直是船舶界十分关心的问题．扭振分析的精度关键在于模型的准确性。提高对于曲轴等复杂形状的物体，转动惯量传统的模型扭振计算精度的方法，一方面是增加集中质量计算方法是用许多以曲轴中心为中心的、间隔为d尺的数量，另一方面是各质量、轴段的转动惯量和刚度的圆弧．划分成许多弧形小块。然后分别求得各弧等原始参数的精确计算_1I。本文采用有限元分析形小块对曲轴中心的转动惯量，再将其相加即可得法，精确计算了曲轴半拐的原始参数，对船舶轴系的其相对于中心线的转动惯量。很显然，对于曲柄等[收稿日期]2011—07—22_[修回日期]2011—08一O1[作者简介]金立平(1981一)，

7、男，汉族，工程师，主要从事水上安全监督及海事信息化工作。某船舶推进轴系扭振计算分析复杂形状的物体，传统计算方法实际操作上非常不便，难以准确求解[31制。对于单位曲柄扭转刚度的计算，目前均采用半经验公式进行计算，由于各种经验公式都有各自特定的使用机型，有一定的适用范围。因此很难用统一的公式来计算曲柄的扭转刚度[。本文采用Ansys有限元软件进行分析计算。为减少计算工作量，采用半拐进行分析，包含1／2主轴颈、曲柄臂和1／2曲柄销；建立的半拐三维模型如图1所示；然后定义材料属性，划分模型，并细化过度圆角处网格，施加约束和扭矩，如图2所示；最后求解计算，得出主轴颈端面节