桨—轴系统回转振动特性及不平衡响应研究

摘要

船舶桨-轴系统回转振动是影响船舶轴系正常运转的重要因素，其中偏心质量是造成桨-轴系统回转振动的主要原因。论文以某型船舶桨-轴系统为研究对象，基于ANSYS平台建立了桨-轴系统有限元模型，计算了系统固有频率和模态，分析了系统回转振动特性和偏心质量产生的不平衡响应特性。基于ADAMS平台对比分析了刚性轴和柔性轴对于偏心质量产生的不平衡响应特性。
　　根据具体设备参数，建立了桨-轴系统有限元模型，研究了系统的固有特性，分析了支撑刚度、支撑位置对系统固有频率的影响，以及回正力矩和旋转阻尼对临界转速的影响。结果表明在靠近螺旋桨位置的支撑、其刚度对桨-轴的低阶固有频率影响较大。
　　在建立的有限元模型上施加偏心质量进行不平衡响应分析，研究了偏心质量大小对不平衡响应的影响。结果表明：偏心质量越大，系统振幅越大，且振幅的变化值与偏心质量的大小基本成线性变化；不同偏心质量的相位响应曲线基本重合，偏心质量的变化对相位无影响。
　　创新性的将轴分别按刚性和柔性处理，在临界转速以下，分析偏心质量对刚性轴和柔性轴不平衡响应的影响规律。结果表明：一阶临界转速之前，刚性轴和柔性轴振幅随频率的变化趋势均比较平缓，但柔性轴的振幅明显大于刚性轴。因此，在对振动控制要求较高的轴进行振动分析时，在临界转速以下不能简单地将其按刚性轴进行简化，而是要根据实际刚性分析轴的振动情况。

目录

声明

1 绪 论

1.1 概述

1.2 船舶推进轴系回转振动产生原因及危害

1.3 选题目的及意义

1.4 国内外研究现状

1.5 转子动力学的研究方法

1.6本文主要工作

2 桨-轴系统有限元建模

2.1 ANSYS平台简介

2.2 桨-轴系统振动模型的建立

2.3 本章小结

3 桨-轴系统模态分析

3.1 模态分析

3.2 桨-轴系统固有特性的影响因素

3.3 桨-轴系统临界转速的影响因素

3.4 本章小结

4 桨-轴系统的不平衡响应分析

4.1 单盘转子的不平衡响应

4.2 桨-轴系统有限元模型的不平衡响应分析

4.3 本章小结

5 桨-轴系统刚性与柔性的不平衡响应对比

5.1 ADAMS平台介绍

5.2 桨-轴系统模型柔化处理

5.3 桨-轴系统刚性与柔性的不平衡响应仿真计算对比

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录1 攻读学位论文期间发表的学术论文