船舶推進(jìn)軸系校中優(yōu)化.pdf

《船舶推進(jìn)軸系校中優(yōu)化.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第39卷第3期2010年6月船海丁程SHIP&OCEANENGINEERINGVoL39No．3JurL2010DOI：10．3963／j．issn．1671—7953．2010．03．013船舶推進(jìn)軸系校中優(yōu)化陸金銘h2，周海港2。顧衛(wèi)俊3，馬捷1(1．上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院，上海200030；2．江蘇科技大學(xué)船舶與海洋工程學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212003)3．江蘇新世紀(jì)造船有限公司，江蘇靖江214514)摘要：提出一種基于反力影響數(shù)矩陣的確定軸承位置及偏移量的優(yōu)化逼近方法，先用有限元方法確定校中模型中曲軸的等效直徑，再用反力綜合影響系數(shù)矩陣來確定中間軸承最佳軸向位置，用優(yōu)化方法

2、確定中間軸承及主軸承垂向偏移量，實(shí)船數(shù)據(jù)分析表明，該方法簡便并且有效。關(guān)鍵詞：軸系校中；軸承反力；反力影響數(shù)；有限元方法；優(yōu)化中圖分類號：U664．21文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：1671—7953(2010)03—0051—04軸系校中一般通過調(diào)整軸系各軸承的高度使得各軸承的靜負(fù)荷分配較為合理并且符合制造廠的要求，同時柴油機(jī)輸出法蘭的剪力，彎矩也要在柴油機(jī)制造廠許用范圍內(nèi)‘1

3、。校中軸系時，必須先確定軸承軸向位置及初始偏移量。許多船廠在實(shí)際安裝時憑經(jīng)驗(yàn)確定初始偏移。；。量【2u引。為此，提出一種基于反力z黑影響數(shù)矩陣的確定軸承位置及偏雜恕oo移量的優(yōu)化逼近方法。瑟200暴：nn501曲軸模

4、型簡化‘菇O在校中計(jì)算時，一般用等效圓軸代替曲軸。然而，至今仍沒有合適的等效簡化曲軸的方法，1、2為艉管軸承，軸承3為中間軸承，軸承4---11為主機(jī)軸承，計(jì)算中考慮全部主軸承。圖1表明，等效直徑取值對艉管軸承及中間軸承負(fù)荷影響不大，對主軸承負(fù)荷影響較大，這就是說，曲軸建模的不同，會對主軸承負(fù)荷的準(zhǔn)確性產(chǎn)生重要影響。在某些情況下，簡單地用直徑等于曲軸軸頸的圓軸代替。但由于曲拐的存在，曲軸彎曲剛度會低于直徑等于曲軸軸頸的圓軸，對于長曲軸，情況更嚴(yán)重。為了防止由于軸系校中偏差而引發(fā)的主軸承故障，有必要準(zhǔn)確計(jì)算主軸承負(fù)荷。因此，必須確定與曲軸彎曲剛度相等的等效軸。圖1為某散貨船的主機(jī)曲軸等效直

5、徑分別取40％(a)、50％(b)、60％(c)、80％(d)、90％(e)、100％(f)曲軸直徑時，各軸承反力變化情況。軸承收稿日期：2009—04—30修回日期：2009-06—02作者簡介：陸金銘(1967一)，男，博七，副教授。研究方向：船舶動力裝置設(shè)計(jì)、性能仿真、故障診斷等。E-mail：ljm2801jm@163．corn圖1曲軸等效直徑對軸承反力影響確定等效直徑的目的是為了保證軸承變位時各軸承負(fù)荷計(jì)算的準(zhǔn)確性。為此，先建立有限元曲軸模型，見圖2。a)曲軸有限元模型▲固定約束{垂直偏移約束l234567b)圓軸有限元模型圖2有限元模型51第3期船海工程第39卷左端完全約束，

6、每一軸承支承點(diǎn)給強(qiáng)迫垂直位移。同時建立具有理想邊界條件的圓軸有限元模型，逐漸減小圓軸軸徑，直至計(jì)算結(jié)果與精細(xì)模型一致，此時的軸徑即為等效直徑。由圖3可見，當(dāng)光軸軸徑為60％曲軸軸徑時，兩者反力較接近，即60％曲軸軸徑可作為等效光軸軸徑。用以上方法對不同曲軸進(jìn)行分析，一般等效光軸軸徑為50％～60％曲軸軸徑。200150堇100R50淫。舞一50一100—150碡瓣t>、一．從．／Nr—13、j5．6龜＼／’k—一軸承號圖3曲軸與不同直徑光軸的反力比較2中間軸承軸向位置優(yōu)化對于大型貨船軸系(如圖4)，通常設(shè)2個艉管軸承，1個中間軸承，主機(jī)安裝成水平狀態(tài)，各主軸承偏移量相同，縱向位置可調(diào)整的

7、一般只有中間軸承。中間軸承的縱向位置對主機(jī)后軸承的負(fù)荷變化影響較大，船舶投入運(yùn)行后，最后主軸承迅速損壞的原因之一是中問軸承與最后主軸承靠得太近。中間軸承的位置通常由經(jīng)驗(yàn)確定，沒有嚴(yán)格科學(xué)的逼近方法。因此，應(yīng)盡可能使中間軸承遠(yuǎn)離主機(jī)，減少中間軸承對后主軸承的影響；另一方面兇靠近艉軸承，中間軸自身的影響會增加，需要綜合考慮確定。圖4軸系校中模型中間軸承軸向位置變化時，中間軸承對各軸承的負(fù)荷會產(chǎn)生影響。圖5為某大型散貨船中間軸承(3號軸承)軸向位置對艉管軸承(1，2號軸承)影響情況。可見，中間軸承軸向位置對各軸承的影響程度是不同的，可用下列綜合影響數(shù)S表示：式中：N-，Nz——所考慮的起始軸承

8、號，終止軸承．號；優(yōu)——中阿軸承號；52●R婦——中間軸承m對i軸承影響數(shù)?！?-≤：：：：?十?}?}-一一-●●-：：：：-●●●-●●驀要---：：：：≮葉?卜¨}?●●_●●蕊：：：：裝土。-●-／?■_j‘-LIma)負(fù)荷影響數(shù)1≤荔尊‘—’÷、k≮-●-?Z一}¨÷一{?■●-_．√j?j?÷?；?；?_-●“毒000--●f一00辜?0■-●_t．

9、mb)負(fù)荷影響數(shù)2圖5中間軸承對其他軸承的影響數(shù)計(jì)算結(jié)果見圖6，考慮2