考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置.pdf

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1、第38卷第7期舰船科学技术Vol.38,No.72016年7月SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYJul.,2016考虑船舶轴系校中与弯曲振动的轴承优化布置刘学伟，何其伟，蒋竞超，俞翔(海军工程大学动力工程学院，湖北武汉430033)摘要:船舶在航行过程中，螺旋桨所受到的激振力通过船舶轴系传递给船体并引起尾部振动和噪声，给船舶的乘坐舒适性和安全性带来危害。本文利用传递矩阵法分别建立船舶轴系校中数学模型和弯曲振动数学模型，并使用拟定常法得到螺旋桨叶频和二倍叶频的激励力幅值比值，成比例输入到轴系系统当中，设置轴承间距和轴承标高为变量，以尾轴后轴承受力幅值

2、最小为目标函数。在满足船舶轴系校中标准下，对轴承位置的轴向和径向进行双向优化，得到实例的最优布置方案，通过比较优化前后的尾轴后轴承受力响应幅值，可以发现优化效果明显，对船舶轴系设计与布置具有一定的指导意义。关键词：船舶轴系；优化设计；传递矩阵法；弯曲振动；轴系校中中图分类号：U664.21；TB123文献标识码：A文章编号：1672–7619(2016)07–0044–05doi：10.3404/j.issn.1672–7619.2016.07.010Optimizationofshipshaftbearingslocationconsideringshafta

3、lignmentandlateralvibrationLIUXue-wei,HEQi-wei,JIANGJing-chao,YUXiang(CollegeofPowerEngineering,NavalUniversityofEngineering,Wuhan430033,China)Abstract:Theexcitingforcefrompropelleralwaystransmitsthroughtheshipshafttoshipbody,andinducevibrationofshipsternandnoise,causingdamageforther

4、idecomfortandsafety.Inordertosolvethisproblem,shaftalignmentandlateralvibrationofashaftaremodeledbythetransfermatrixmethodrespectively.Quasi-steadyempiricalmethodisusedforgettingtheratiobetweenexcitingforceofpropellerbladefrequencyanddoublebladefrequency,andthenputthemintothemodelacc

5、ordingtotheratio.Setthebearingdistanceandbearingelevationasvariables,andminimumforceofthepropellershaftrearbearingasobjectivefunction,obtainingtheoptimalsolutionforbearingslocationofthisshaftundertherequirementofshaftalignment.Theresultshowsagoodeffectafteroptimizationwhencomparingth

6、eresponseamplitudeofrearbearingforce.Itprovidesaguideforshipshaftdesignandbearingarrangementoptimization.Keywords:shipshaft；optimizationdesign；transfermatrixmethod；lateralvibration；shaftalignment0引言以螺旋桨在x向和y向的最大冲击响应和最大加速度响应作为优化目标，利用遗传算法对轴系支撑位置进螺旋桨引起的激振力通过轴系各轴承传递给船行多目标优化。体，并引起振动与噪声，是影

7、响船舶舒适性和安全性与普通高速旋转机械不同，船舶轴系由于较大的的主要因素之一。对船舶轴系各轴承位置在垂向和纵自重和出于对轴承保护的原因必须进行轴系校中，改向进行优化布置，从而控制轴承处的传递力，将有利变轴承在轴向和垂向的位置，以使各轴承的载荷在合于从传递路径上实现船体尾部的减振降噪。理的范围之内。轴系的校中优化从单一的以轴承径向轴承的纵向位置发生变化，将会改变轴系结构参变位值为变量，以尾轴后轴承受力最小为目标函数的数，使弯曲振动发生改变。周春良等[1]分析了不同轴单向单目标优化[3-4]逐渐发展成为以轴承径向和轴向位承支撑长度及间距对船舶振动特性的影响；朱小平[

8、2]移为变量，以多工况下