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船舶轴系—油膜—轴承结构系统模态仿真分析

作者2019-03-27 09:59未知
航运业的发展使得船舶在交通运输中地位凸显,船舶推进系统作为船舶航行的动力系统,其稳定性成为行业关注的对象。目前,研究人员多集中在船舶轴系校中、轴系振动等影响的研究,相对船舶大型化发展,越来越多的实际工程问题越来越复杂化。研究船舶轴系轴承的问题通常要结合转子动力学的相关理论,但大型船舶属于低速转子系统,与转子动力学研究内容并不完全符合,所以结合船舶轴系研究内容并引入转子理论知识,研究船舶轴系轴承的动力学特性。本论文以船舶轴系轴承为研究对象,通过对船舶轴承—油膜的动力学耦合研究方法,进行船舶轴系轴承的油膜力、油膜特性系数以及轴系-油膜-轴承系统的模态分析。首先从理论上推导轴系轴承动力学的量纲关系,其次运用MATLAB和ANSYS软件对所涉及的理论进行仿真分析,最终通过试验台架的实验分析对其理论验证。为船舶动力学系统安全、可靠运行及故障诊断方法提供理论支持。本文主要研究内容如下:1.根据径向滑动轴承的润滑机理,对根据二维Reynolds方程求解,得出分析油膜力的解析公式。并介绍五点差分原理并对Reynolds方程编程的基本原理及思想。分析船舶轴承-油膜-轴承动力学特性参数解析解的数学模型,并讨论船舶轴承几何参数对轴承动力学系数的相关性。2.船舶轴承-油膜-轴承系统属于转子理论范畴,因此应用转子模态的分析理论,对多支撑的理论进行探讨。首先分析单转子的运动学刚度支撑方程,加入油膜力的影响拓展到多支撑转子模态分析。转子模态分析是对船舶轴系稳定性分析的关键,因此在模态理论基础上分析模态振动实验和信号处理原理。3.针对船舶轴承-油膜-轴承系统参数对其动力学特性的影响分析,结合实验室某船型的试验台架,利用MATLAB进行试验台架的数值仿真模拟,分析不同艉轴承的设计间隙的船舶轴系-油膜-轴承系统的动力学参数,同时采用ANSYS workbench进行模态仿真。进一步验证理论,设计模态振动试验,进行试验台架的扭转振动、纵向振动和横向振动分析。
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