船舶推進(jìn)軸系是船舶動(dòng)力裝置的重要組成部分,對(duì)船舶的穩(wěn)定運(yùn)行有很大的影響[1]。由于軸和螺
旋槳的重力在艉管軸承處產(chǎn)生的單邊載荷,校中計(jì)算彈性連軸器,會(huì)造成軸承的邊緣磨損。通過校中計(jì)算可解決軸承間載
荷分布不均問題。但是,軸承自身的偏磨會(huì)顯著影響軸承的承載性能,并對(duì)軸系的動(dòng)態(tài)校中性能和
船體振動(dòng)造成影響。
Piggot[6]的研究結(jié)果表明,滑動(dòng)軸承的軸承孔和軸頸之間的相對(duì)夾角達(dá)到0.0002rad ,軸承的承載性
能將下降40%。J. Bouyer 和M. Fillon[7]則認(rèn)為由于校中不良引起的軸承和軸頸之間的夾角和附加彎矩
會(huì)對(duì)滑動(dòng)軸承性能的顯著影響,試驗(yàn)表明,70Nm 的附加彎矩能使直徑100mm 的軸承中截面的承
載能力下降20%,油膜厚度下降80%,容易造成油膜,引起軸承磨損。
在我國(guó)的船舶行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CB/Z 338-2005 中建議艉管后軸承支承點(diǎn)處的截面轉(zhuǎn)角不超過
-4 3.5 10 rad 。如果計(jì)算值不超過此值,軸承按直線布置,即忽略軸承和軸線之間的夾角;如果超過
此值則需要對(duì)軸承進(jìn)行斜鏜孔處理,使軸承轉(zhuǎn)角符合要求。盡管如此,由于當(dāng)前的軸系校中工藝技術(shù)
及安裝精度的限制,軸承和軸頸仍不能做到完全順應(yīng),存在一定的夾角和附加彎矩,達(dá)不到軸承的性
能使用要求,常引起軸承偏磨,使其固有頻率下降,甚至引起共振。
徑向軸承及推力軸承處邊界條件的準(zhǔn)確建立是船舶推進(jìn)軸系校中計(jì)算的***與難點(diǎn)。基于流體動(dòng)壓
潤(rùn)滑理論,分析不同運(yùn)行工況下考慮軸頸傾斜的徑向軸承潤(rùn)滑特性,將軸承間隙、油膜厚度、支承基座及船體柔
性以等效軸段撓度的形式計(jì)入軸系校中過程,并與剛性支承、彈性支承模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析;計(jì)算因推
力軸段轉(zhuǎn)角、支承基座變形而引起的推力軸承附加力矩,并分析其對(duì)軸系校中的影響;建立軸承潤(rùn)滑與軸系校
中耦合計(jì)算方法。結(jié)果表明:由徑向軸承間隙、軸頸傾斜而引起的支點(diǎn)位置改變、潤(rùn)滑油膜厚度、推力軸承處附
加力矩對(duì)軸系校中具有重要影響。
船舶推進(jìn)軸系校中是設(shè)計(jì)軸承軸向間距、徑
向變位以獲得運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下合理的軸段應(yīng)力及軸承
反力的過程。良好的軸系校中狀態(tài)是推進(jìn)軸系安
全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要保證,校中狀態(tài)不良的軸系將
會(huì)引起軸段應(yīng)力過大、軸承受力不均和磨損,以及
軸系振動(dòng)噪聲過大等問題,嚴(yán)重影響船舶運(yùn)行安
全,且還將引起巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
隨著船舶振動(dòng)噪聲要求的提高,現(xiàn)有的靜態(tài)校中設(shè)計(jì)方法不再適用,需要考慮軸系校中過程中不對(duì)
中量對(duì)軸系振動(dòng)的影響.通過對(duì)彈性聯(lián)軸器處三種不對(duì)中型式進(jìn)行受力分析,獲得了不對(duì)中激勵(lì)力數(shù)學(xué)模
型,通過臺(tái)架試驗(yàn)驗(yàn)證了數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確性.研究表明:軸系不中激勵(lì)作用下,1倍頻和2倍頻以及通頻振動(dòng)
計(jì)算結(jié)果與臺(tái)架試驗(yàn)相對(duì)誤差小于20%;校中過程中彈性聯(lián)軸節(jié)處不對(duì)中量越大,所產(chǎn)生的激勵(lì)的
幅值越大,造成的振動(dòng)也越大.
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