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1、第45卷第1期船海工程Vo1．45No．12016年2月SHIP&0CEANENGINEERINGFeb．2016DOI：10．3963／j．issn．1671-7953．2016．01．016船舶推進軸系振動與校中關鍵技術周瑞平，肖能齊，林唏晨(武漢理工大學能源與動力工程學院，武漢430063)摘要：針對齒輪嚙合傳動、萬向聯(lián)軸器傳動等對推進軸系扭轉振動的影響，建立復雜軸系耦合振動計算模型及混合動力系統(tǒng)軸系振動模型，提出推進軸系振動系統(tǒng)解決方案；通過大型船舶推進軸系彈性校中機理及計算方法的研究，得到船體變形、艉軸承支點位置及油膜
2、剛度等對軸系合理校中影響的變化規(guī)律，開發(fā)軸系振動與校中集成計算分析軟件，有效地解決了軸系設計與安裝中振動計算分析與校中問題。在理論研究的基礎上，開展了推進軸系振動測試及校中檢驗等試驗方法研究，開發(fā)了能滿足軸系振動與校中等綜合測試與監(jiān)測的儀器。關鍵詞：扭轉振動；軸系校中；萬向聯(lián)軸器；齒輪箱；軸承油膜中圖分類號：U664．21文獻標志碼：A文章編號：1671-7953(2016)01-0078-08船舶推進軸系的振動與不合理校中將對船舶代人到標準的多自由度扭轉振動方程中，而將齒動力裝置系統(tǒng)的性能和船舶航行安全帶來嚴重危輪副的嚙合剛度
3、視作準剛體處理，不考慮其時變害。目前船舶逐漸向大型化發(fā)展，船體剛性降低，性。但在實際運行過程中，齒輪副的嚙合剛度雖推進軸系的剛性增加，導致船舶推進軸系的校中然很大，而并非剛性傳動，在現(xiàn)有計算模型中將齒難度加大，傳統(tǒng)的軸系校中方法難以滿足合理校輪副剛度假定為無窮大進行振動計算與實際軸系中的要求。振動特性不相符。本文闡述了船舶軸系振動、軸系校中及計算為使推進軸系扭轉振動理論計算與軸系實際分析軟件和測試軟件的開發(fā)等方面的關鍵技術，運轉特性盡可能相符，提出基于齒輪系統(tǒng)的齒輪主要包括齒輪箱、萬向聯(lián)軸器等關鍵部件以及耦副嚙合過程中時變嚙合剛
4、度的船舶復雜推進系統(tǒng)合作用對軸系振動的影響，艉管軸承多點支撐、軸扭轉振動數(shù)學模型。齒輪副時變嚙合剛度采用有承油膜、船體變形等因素對軸系合理校中的影響，限元法計算，并借助直接計算法或經(jīng)驗公式法等以及開發(fā)具有精確度高、性能穩(wěn)定和結構簡單的獲得嚙合剛度的時變值，其建模復雜且計算量大。船舶推進軸系測試儀器技術等。為準確高效計算齒輪副嚙合剛度的時變值，齒輪副在嚙合過程中齒輪副的瞬時嚙合剛度可以根據(jù)1船舶推進軸系振動研究齒輪副接觸線長度的變化特點進行求解。1．1齒輪系統(tǒng)振動研究1．2萬向聯(lián)軸器的振動研究帶有齒輪箱的船舶推進軸系在運行過程中，
5、在船舶推進軸系中，萬向聯(lián)軸器(見圖1)用齒輪箱將在內部和外部二類動態(tài)激勵作用下]于聯(lián)接兩軸，并保證兩軸在軸線夾角發(fā)生變化時產(chǎn)生動態(tài)響應。仍可以可靠地傳遞轉矩。具有傳遞扭矩大、效率目前在帶有齒輪箱傳動軸系的扭轉振動計算高、壽命長和制造維修方便等特點。在傳統(tǒng)的船過程中，通常將齒輪箱等效后的剛度和轉動慣量舶推進軸系扭轉振動理論分析中，往往將其簡化為質量圓盤，但長期的工程實踐表明，萬向聯(lián)軸器收稿日期：2015—11—19在運轉過程中會產(chǎn)生二次激勵，且具有主從傳動修回日期：2015—12—20件之間不等速的特性。基金項目：國家自然科學基金
6、(51479154)；以單十字軸萬向聯(lián)軸器為研究對象，采用坐國家科技支撐計劃(2014BAG04B02)標變換法對主動軸叉、十字軸和從動軸叉之間的第一作者簡介：周瑞平(1964一)，男，博士，教授研究方向：船舶推進系統(tǒng)性能分析及振動噪聲控制運動關系進行分析，如圖2所示。利用第一類拉E-mail：rpzhouwhut@126．COrn格朗日方程推導出不考慮十字軸的萬向聯(lián)軸器的782第0161期年周瑞平，等：船舶推進軸系振動與校中關鍵技術船海工程第45卷考慮表1中四種工況下的載荷分布進行船體艉部通過對艉管后軸承多點支承特性的研究與分
7、變形計算分析；提取各工況下的各軸承支點處的析，在軸系合理校中基本模型的基礎之上，采用改垂向絕對變形，即得到軸系中心線的垂向絕對變進三彎矩方程法，計算可得軸系后艉軸承各支撐形值。點截面處的轉角、彎矩、剪力和軸承支反力等。據(jù)表2各工況下施加的載荷項此，所開發(fā)的通用性校中計算軟件流程見圖7。開始工況鐾貨物充質量壓小水、人員、備件等標識數(shù)據(jù)坐墩、／一一一一軸系各截面參數(shù)輸入漂浮、／、／一一一壓載、／、／一、／、／軸承、主機等參數(shù)輸入滿載、／、／、／一、／注：表中“、／”表示施加該載荷，“一”表示不施加該載荷。軸系合理校中計算時，以艉軸承
8、前／后軸承的軸優(yōu)承化變位ll變軸位承輸入IlI里墮要夏墅墮麗墨墊連線的延長線為理論中心線，軸系中各軸承垂線變位值是相對于理論中心線而言的，因此在進行軸系合理校中計算過程除了考慮垂向的絕對變形軸承支反力計算1二二=外，還需要考慮軸系中心線的相對變形。船舶在撓度、轉
