资源描述：
《船舶轴系扭振计算和测试实例分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、船舶轴系扭振计算和测试实例分析陈锡恩高级工程师中国船级社武汉规范研究所[430022]摘要船级社规范对轴系扭振提出了计算和实测的要求。本文对若干轴系固有频率的实测值与计算值不一致的船舶进行了分析,并给出了对影响其相应计算精度的减振器、曲轴、联轴节刚度等扭振参数进行了修正的实例;通过实测,对无阻尼自由振动计算的振型精度亦进行了分析,按振型推算系统响应超规范要求的船舶,可根据实测振幅来调整阻尼参数并用解析计算法来评价轴系扭振特性。结果表明,精确测定出系统的固有频率和振幅,从而核定轴系的扭振参数,是提高扭振计算精度的关键所在。关键词扭振固
2、有频率刚度惯量振型阻尼解析计算法中图分类号U664.2166.53Hz,远高于实测频率。由于此工况仅由“主机0引言+飞轮+离合器的主动部件”组成,质量弹性系统较船舶轴系动力设计阶段,当部件选型和结构尺为简单,单结点频率精度取决于主机的扭振参数。寸初步确定以后应进行系统的扭振固有频率计算,单位曲柄由主轴颈、曲柄臂、曲柄梢三部分组成,但使其远离干扰力矩的频率,在轴系工作转速范围内在扭矩作用下的变形计算十分复杂,用经验公式估避免出现柴油机主谐次的临界转速,否则应采取避算出的曲柄刚度应进行直接或间接实测修正。计算振措施,使运动部件的响应符合
3、规范要求。固有频率高于实测值,显然曲柄刚度取值偏大,经与目前广泛采用霍尔茨(Holzer)表算法来计算轴系扭转振动的固有频率、固有振型。由于这种算法是建立在相对简化了的力学模型基础上,与实际系统存在一定的差别,加之一些难以确定的(曲轴刚度等)或不确定的(非线性刚度的减振器,联轴节等)因素影响,使得实测与计算固有频率的相对误差大于5%的事例不时出现。由于不满足规范相关的要求,测试方无法出具测试报告,验船师无法及时签发检验报告和证书,影响了船舶的正常航行。1根据实测的固有频率来修正频率计算时图1的参数1.1修正曲轴刚度调整单结点频率某轮
4、轴系为双机并车带调距桨系统,系统和运行工况较为复杂。在主机自由端布点测试,所测各工况的固有频率与计算值的相对误差均在10%以上。系统简化的质量弹性系统见图1。该轮进行了单机离合器脱开工况的测试,6次的转速-振幅曲线见图2。由图2可知,在597r/min时清晰测得单结6次最大幅值,单机离合器脱开工况单结固有频率为9.95×6=59.7Hz,扭振计算书该工况单结频率为图2·22·《船舶工程》2002年第1期表1曲柄刚度(54MNm/rad)曲柄刚度(49MNm/rad)实测共振转速实测共振频率工况振型(r/min)(Hz)计算共振频率相
5、对误差计算共振频率相对误差(Hz)(%)(Hz)(%)单机离合器脱开单结59759.766.5-10.362.7-4.9单机零螺距肆结60260.266.6-9.662.8-4.1双机零螺距伍结58858.866.6-11.662.8-6.3单机满螺距肆结59459.466.6-10.862.8-5.4双机满螺距伍结59559.566.6-10.662.8-5.3计算方商议将单位曲柄刚度由54修正到49MNm/橡胶高弹性联轴轴节由于材料自然特性的影rad(降低9%),计算结果见表1。响,实际的动态刚度值往往与计算时选取值有较大另外,
6、由图1所示的系统的单机离合器脱开工的偏差,通常计算值选取偏低。脱排单结、航行双结况的单结频率相当于单机带桨工况的肆结点频率,的结点均在联轴节内,调整结点处的刚度对该结点也相当于双机并车带桨工况的伍结点频率,当修正频率会有较大的影响,经与联轴节制造商(亦是计算5曲柄刚度使单机离合器脱开工况的固有频率计算值方)商议,将联轴节刚度由2.52×10Nm/rad修正5与实测值一致时,其他各工况固有频率的计算值与到4×10Nm/rad(提高58%),脱排单结计算频率实测值的相对误差也就能基本满足规范要求。为23.08Hz(相对误差3.4%),航
7、行双结计算频率1.2修正联轴节刚度调整各工况的单、双结点频率某大型工作船简化的质量弹性系统见图3。图3在主机自由端布点测试,脱排工况单结点、航行工况双结点实测共振频率与计算共振频率出现较大图4误差,见表2。表2脱排脱排航行航行单结双结双结叁结计算共振频率(Hz)14.3358.6519.4558.65实测共振频率(Hz)23.8659.2024.3361.73相对误差(%)66.50.925.15.2图3所示的系统脱排工况(I1-I4)双结频率相当于主机系统(I1-I3)单结频率,脱排工况双结频率计算值与实测值相吻合(相对误差<5%
8、),表明计算时主机的扭振参数选取较准确,航行叁结频率计算值与实测值较吻合也证实上述的判断。因为一般“主机+高弹+齿轮箱+桨”系统的叁结点频率相当图5于主机系统单结点频率。《船舶工程》2002年第1期·23·为23.33Hz(相对误差4
