考虑常见故障的船舶输出轴系的刚柔耦合动力学模型

摘要

针对船舶输出轴系的不对中和不平衡故障进行动力学仿真,基于刚柔耦合方法建立船舶输出轴系的动力学模型。首先,将刚柔耦合模型与多刚体模型进行对比分析可知,基于刚柔耦合模型的船舶轴系的转速会出现速度波动且横向振动会出现多倍频现象;其次,研究转子不平衡和不对中故障对轴系振动特性的影响及振动对故障因素的敏感程度可知,船舶输出轴系只存在不平衡故障时,其弹性支撑的横向和垂向振动频谱只呈现单一的倍频,且幅值随着不平衡量的增加而呈增大趋势。当轴系存在不对中时,其轴向和垂向振动对转子不对中的敏感度较低,其弹性支撑的振动除了1倍频外还出现多倍频成分。随着平行不对中量的增大,转子系统1倍频幅值和多倍频幅值呈增大趋势,随着角度不对中量的增加,转子系统的2倍频幅值和多倍频幅值呈增大趋势。不对中量对转子系统2倍频及多倍频幅值贡献较大,当不对中严重时,其2倍频特征幅值明显超过1倍频幅值。此研究可为船舶推进轴系的设计和故障诊断提供理论依据和参考。