船舶推进轴系多体动力学和扭振特性.pdf

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1、第36卷第12期2014年12月舰船科学技术SHIPSCIENCEANDTECHNOLOGYV01．36．No．12Dec．．2014船舶推进轴系多体动力学和扭振特性孙长飞，刘文科(江苏海事职业技术学院，江苏南京211170)摘要：在深入分析推进轴系扭振特性及其动力学理论的基础上，将在solidworks中建立的船舶推进轴系三维实体模型导入ADAMS中形成轴系的多体动力学模型，并对该模型进行自由模态分析、动力学特性分析和轴系在不同工况下的扭振特性分析。结果表明，推进轴系在施加负载后轴系的扭转角呈周期性变化趋势，振幅较大且峰值可

2、达O．650。在旋转副失效的条件下，扭转角在0．9。附近波动。当轴系终端螺旋桨受到冲击时，轴系的扭转角也将产生较大幅值的波动，最大扭转角达到了4．50左右。关键词：船舶；轴系；多体动力学；扭振中图分类号：U664．21文献标识码：A文章编号：1672—7649(2014)12—0082一04doi：lO．3404／j．issn．1672—7649．2014．12．018ResearchofshippropulsionshaftingdynamicsandtorsionaIVibrationcharacteristicsSUNC

3、hang-fei，LIUWen-ke(JiangsuMaritimeInstitute，Nanjing21l170，China)Abstract：Thetorsionalvibration舳ddyllarIlicstheoryoftheshippmplllsionshaftingarefirsdyaIIalyzedmomugllly．net}lree—dimensionalemi哆modelof岫propulsionsh幽ingwasestablishedinS0lidworksand惴tllenintroducedint0A

4、DAMStofo珊mIllti—bodydynamicsmodel．’Iheanalysisoftwent)r—stepf南emodal，dyn锄iceh啪cteristicsandshippmpulsionsh甜mlgtorsionalVibmtioncharacteristicswerepresented．Theresultshowthatthetorsionall直eoftllesh柚ingch肋gesperiodicallywhilebeingapplied10ad。111eamplitude0fVibmtionis1

5、a唱eaIldtIlepeakValuecanreach0．65。．．11letorsionangleoftheshmingmaintainedatabout70％tlleconcussionincondition0fwear—outofabe碰ng．Thetorsion锄gle诵llalsoproduce丑uctuationwitlllargeamplitudewhenthescrewpmpeⅡerwasimpactedarIdt}Iemaximuman对ecanreach4．50．Keywords：ship；shaftsy

6、stem；multi．bodydynamics；torsionalVibmtionO引言船舶推进轴系起着船舶动力传递的关键作用，轴系动力学性能的好坏直接决定着整个船舶的可靠性，甚至影响着船舶的航行安全¨。21。例如：目前船舶发动机系统的主要故障源就是轴系因扭振现象的严重变形日。4·，此外，扭振问题还可能导致包括曲轴、螺旋桨轴在内的多轴系的断裂、传动件的磨损、联轴器的失效和发动机噪声等问题的产生，严重影响着船舶的动力性能和航行安全性能¨“1。采用虚拟样机技术和多体动力学技术进行船舶推进轴系动力学特性分析具有计算过程高效、准确、工

7、作效率高和设计周期大幅缩短等优点，成为目前研究的热点和难点¨1。国内外轴系扭振变形计算模型主要包括集总参数和质量沿轴线连续分布参数¨’1刮两大类。集总参数模型将经离散化的轴系质量等效在惯性圆盘系上，圆盘之间用轻质弹性杆件相连，每个圆盘所受阻力来源与轴系内部和外部2个方面；质量沿轴线连续分布模型中轴系质量沿轴纵向连续分布，更符合实际情况。本文在深入分析推进轴系扭振特性及其动力学理论的基础上，将在Solidworks中建立的船舶推进收稿日期：2014—09—17：修回日期：2014一ll一24作者简介：孙长飞(1979一)，男，硕

8、士，讲师，研究方向为轮机工程技术。第12期孙长飞，等：船舶推进轴系多体动力学和扭振特性·83·轴系三维实体模型导人ADAMS中形成轴系的多体动力学模型并对该模型进行不同工况下的扭振特性分析。1轴系扭振变形特性轴系扭振的根本原因是统一轴系沿轴向不同坐标处重心不一致导致的扭转角不