船舶軸系振動計算問題

發(fā)布時間：2021-01-28

目前在推進軸系振動計算中主要存在的問題有：

(1)在推進軸系的振動計算中根據(jù)人為劃分的振動形式選取計算模型，忽略了振動之間耦合的影響，船舶推進軸系耦合振動的機理尚未研究清楚，缺乏合適的計算模型與計算方法。不少學(xué)者提出了扭轉(zhuǎn)——縱向——回旋三者之間的耦合研究模型，但其研究成果大多是三種振動計算結(jié)果的簡單疊加，在研究者所給出的振動模型及方程中缺乏藕合項的表述，同時也缺少軸系振動的耦合模型及相應(yīng)的仿真計算。

(2)為提源利用，船舶推進軸系的結(jié)構(gòu)不斷復(fù)雜，其功能不斷完善加強，對于主機帶PTO的結(jié)構(gòu)存在功率分配的問題：對于雙機并車的結(jié)構(gòu)又存在負荷分配的問題，但這方面的研究較少。

(3)對于軸系中存在的萬向聯(lián)軸器，在模型簡化時將其簡化為單質(zhì)量元件處理，但是從相關(guān)萬向聯(lián)軸器的專著中可以知道，在利用萬向聯(lián)軸器傳遞扭矩的過程中，只要主動軸和從動軸之間存在的夾角，即使主動軸轉(zhuǎn)速恒定，從動軸也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)速波動，同時也會產(chǎn)生二次激勵以及附加轉(zhuǎn)矩等，夾角大小對軸系振動有何影響，目前還未形成明確的結(jié)論。

(4)振動計算中的動力學(xué)參數(shù)如轉(zhuǎn)動慣量、阻尼、剛度等的確定大都依靠經(jīng)驗公式，一般以常數(shù)的方式出現(xiàn)。但是，現(xiàn)今材料的性能與以前相比有很大的改進，所采用的經(jīng)驗公式中的系數(shù)是否需要重新修正，例如傳統(tǒng)計算中聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度是以定值的形式給出，但是越來越多的聯(lián)軸器廠家給出的是分段線性剛度，線性振動的計算方法存在的局限性，需要對計算方法進行改進。如何的振動計算中的動力學(xué)參數(shù)，這將是一項很困難的工作，也是提高軸系振動計算準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。

(5)在處理變速系統(tǒng)，即含有齒輪傳動時，將嚙合齒輪間通過等效換算的原則(轉(zhuǎn)換前、后系統(tǒng)和元件的動能和變形能相等)按照單一元件進行處理，或?qū)Ш淆X輪間的剛度設(shè)定為大(一般比系統(tǒng)中其它一個數(shù)量級)，但是通過研究表明，齒輪嚙合傳動時，不僅嚙合剛度和嚙合阻尼可以計算，并且其剛度、阻尼是時變的，同時還存在嚙合誤差的激勵，盡管關(guān)于齒輪傳動的研究較多，圍繞著各種類型齒輪嚙合參數(shù)的計算，齒輪嚙合模型的簡化等，但如何將齒輪系統(tǒng)動力學(xué)的理論，引入到船舶推進軸系振動計算中，還是值得關(guān)注和研究的問題。

(6)如果考慮軸系的耦合振動、彈性聯(lián)軸器的分段線性、萬向聯(lián)軸器的復(fù)雜運動以及齒輪嚙合的時變性等，都可能給振動方程帶來非線性項，需要借助相關(guān)理論或數(shù)值計算的方法的進行分析，但是目前的非線性理論往往集中在單自由度或二自由度上，多自由度的研究相對較少。而船舶推進軸系的自由度一般較多，如何軸系振動的非線性近似解析解還需要考慮。

(7)上面一系列的問題都是在理論分析上存在的因素，盡管我們在實船測試中遇到一些類似的干擾因素，但還缺少合適的試驗裝置進行驗證。