摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析.pdf

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1、第35卷第3期噪声与振动控制、，0l35NO．32015年6月NOISEANDVIBRAT10NC0NTR0LJun．2015文章编号：1006—1355(2015)03．0117．04摩擦激励下螺旋桨推进轴系自激振动特性分析陈锋，张振果，张志谊，华宏星(上海交通大学振动、冲击、噪声研究所，上海200240)摘要：水润滑轴承摩擦诱导的螺旋桨推进轴系振动是造成舰艇艉部高频振动噪声的重要诱因。针对摩擦诱导的螺旋桨推进轴系非线性自激振动特性进行研究。基于拉格朗日方程和模态叠加方法建立摩擦激励下螺旋桨推进轴系的非线性动力学方程，轴承一轴颈的动摩擦特

2、性采用速度依赖型的Stribeck摩擦模型进行描述，同时考虑非线性摩擦、扭转振动和横向振动的耦合作用。运用Newmark-和Newton．Raphson迭代相结合的方法求解系统非线性动力学响应。分析结果表明，在摩擦激励自激振动作用下系统动力学特性均被激发，系统的弯扭耦合振动特性易诱发螺旋桨推进轴系产生摩擦自激振动现象。关键词：振动与波；螺旋桨推进轴系；摩擦；自激振动；水润滑轴承中图分类号：00322；00323；TB53文献标识码：ADOI编码：10．3969~．issn．1006．1335．2015．03．025Study0ntheSel

3、f-excitedOscillation0faPropeller-shaftSystem11一●J●1n‘··‘UnderrlCtl0nEXcitati0nCHENFeng，ZHANGZhen-guo，ZHANGZhi-yi，HUAHong-xing(InstituteofVibration，Shock&Noise，ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200240，China)Abstract：Friction-inducedself-excitedvibrationinapropeller-shaftsy

4、stemsupposedbywater-lubricmedstem·tubebearingwasstudied．Nonlineardynamicequationsofthepropeller-shaftsystemwereformulatedbyusingtheLagrangeapproachinconjunctionwiththemodalsuperpositiontechniquetoexhibittheexcitationmechanism．Themodelaccountedforthelateral-torsionalvibrati

5、onsinteractionoftheshaftandthebearing—sha矗frictionrepresentedbythevelocity-dependentStribeckfrictionmodelinthelowvelocityregion．DynamicanalyseswerecarriedoutusingtheNewmark一启methodwiththeNewton-Raphsoniteration．Analyticalandnumericalinvestigationsrevealthattheinstabilityin

6、ducedbythenegativefrictiondampinggivesarisetotheself-excitedvibrationsandthelateral-torsionalvibrationsinteractionisareasonablesourcetoenhancetheinstability．Keywords：vibrationandwave；propeller-shaftsystem；friction；self-excitedoscillation；water-lubricatedbeating水润滑橡胶轴承具有成本低

7、、耐磨损、摩擦系数轴承的摩擦特性除依赖于轴承材料，还与转子小、良好的缓冲吸振性能及润滑系统简单等优点，因涡动、运动参数等相关。对螺旋桨推进轴系摩擦诱此自上世纪中叶开始，国外就大量使用水润滑橡胶导振动、噪声的研究多集中于水润滑轴承摩擦、承载轴承作为推进轴系艉部支承形式“。但在开、停机和润滑机理的一般性实验研究p】，由此提出了多种以及低速重载工况下，过大的轴承负荷往往会破坏描述摩擦行为的力学模型，其中尤以Stribeck曲线轴颈与艉轴承间良好的水膜润滑状态[2】，使其落入最为经典。目前对摩擦噪声主要从粘滑运动的角边界或混合润滑区域，导致系统产生

8、异常高频振动度解释，，认为水润滑轴承．轴颈摩擦副的固有特与噪声，从而严重影响舰船的隐身性能u。性是引起推进轴系振动噪声的根本原因。另外从非线性摩擦和轴系整体动力学耦合的角度解释摩