唐斌[1]2003年在《双机并桨复杂分支轴系扭转振动计算》文中研究表明在现代船舶业和内燃机行业的发展中，出现了越来越多的复杂分支轴系。双机并桨、且一台主机输出端还带有轴带发电机的复杂分支船舶推进轴系可以说是一种较为复杂的轴系。因此如何很好的建立该复杂分支轴系的数学模型，如何选用高精度、高效率的数值计算方法，如何编制使用方便的可视化程序进行扭转振动的计算便成为本文的主要研究目的。 本论文讨论了目前国内外在复杂分支轴系扭转振动计算中所应用的诸多方法，并对这些方法的使用过程作了简单的论述，比较了各自的优缺点。在此基础上，提出应用集中质量法建立双机并桨复杂分支轴系的简化模型，应用改进的动态矩阵法建立该复杂分支轴系的系统运动方程。通过较多实例证明，该方法能更加简单、方便地建立船舶复杂分支推进轴系的扭转振动计算方程组。进行复杂分支船舶推进轴系的扭振计算时，运用雅可比过关法求解系统自由振动的所有固有频率值和各结振型。在论述了自由振动计算的理论基础上，还列举了实际算例的扭振计算，证明此方法在解决复杂分支轴系自由扭振计算方面是一种有效、方便的方法。在进行复杂分支轴系的强迫扭转振动计算之前，论文中先论述了对示功图进行简谐分析获得简谐系数的方法，并通过了实例的计算。强迫振动的计算方法为振型迭加法，通过正规化振型的正交特性将系统的转动惯量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵模态化，变成对角矩阵，然后可方便求解。论文在理论分析的基础上开发了基于Visual C++环境下的应用程序，用户输入计算所需的数据后程序就可按照要求进行各种状态的计算，并输出相应的图形供用户编辑使用。该程序还进行了较多实际算例的校核计算，计算结果稳定可靠。最后论文以双机并桨复杂分支轴系正常工作状态为例，计算了整个轴系的扭转振动特性，其中包括前十结自由振动的固有频率与振型，强迫振动时系统的第一质量振幅和轴系中各轴段的扭振应力值或扭矩值，计算结果精度较好。
陆叶[2]2013年在《船舶轴系扭转振动分析软件开发及试验验证》文中指出柴油机在整个船舶中占据着如同“心脏”的重要位置,而其轴系的扭转振动是关系着整个船舶能否安全航行的重要因素。随着现代船舶行业的迅速发展,涌现出许多类型各不相同的动力装置,而其复杂度也逐渐增高。由于船舶轴系的扭转振动在严重的情况下会引起轴的断裂等重大事故,关系着船舶的营运以及众多人员的人身安全。因此,人们非常重视船舶轴系扭转振动问题。世界多数国家的船舶检验机构规定：“大于150马力的内燃机装置的扭转振动计算和测量资料必须向该组织机构提出审批。”同样,我国《钢质内河船舶建造规范》以及《海船建造规范》等规范也都规定了,要求在送审相关船舶建造的图纸时必须向相关机构提交轴系扭振测试分析报告。因此,开发一个具有强通用性、高集成度且界面友好、能进行完善的后处理的船舶轴系扭振分析软件变得十分重要。本文在研究了船舶轴系扭振的基本理论的基础上,对轴系扭振的测试以及分析方法进行了深入的研究。同时,基于Windows下的开发环境,在MATLAB及其GUI的平台上,开发了船舶轴系扭振分析软件,并对其进行实例验证。主要进行的研究工作有：(1)根据用户日常测试以及分析的需求和软件工程的要求,对该软件的各功能模块进行划分;(2)了解当前普遍所使用的扭转振动测试方法,结合接触式测量法和非接触式测量法的优缺点,选取了非接触式测量法作为论文的测试分析依据；(3)研究了扭转振动的多种计算方法,分别选取霍尔茨法和放大系数法来进行系统的自由振动和强制振动的计算；(4)采用MATLAB的GUI模块来对软件进行界面设计,结合MATLAB所具有的程序开发功能,编写了船舶轴系扭转振动分析软件,并对实船进行扭转振动测试从而对所编写软件计算结果的有效性进行了验证。
张驰[3]2012年在《基于VB.NET的船舶轴系扭振计算软件研究及实现》文中认为船舶推进轴系是船舶动力装置的重要组成部分,轴系振动对船舶运行是否安全可靠有着非常关键的影响。虽然国内外许多单位和专家对船舶轴系振动问题进行了大量的研究,并掌握了相对完整的推进轴系振动计算方法,但由于舰船动力装置的发展,产生了许多复杂的推进轴系,因此,进一步掌握轴系振动机理和计算方法变得尤为重要,对相关计算软件的开发也提出了更高的要求。本文在研究船舶轴系扭转振动基本理论的基础上,基于现有的成果,以Visual Studio2008为开发平台,采用VB.NET与MATLAB混合编程的方法开发了船舶推进轴系扭振计算软件。通过对复杂轴系进行扭振计算和分析研究,验证了软件计算方法的正确性。主要研究内容包括：1)对船舶轴系扭转振动计算模型和计算方法进行了概述,对各种方法进行了比较和分析,采用解析法进行软件开发。分析了双机并车两机相位差、气缸负荷不均匀性以及螺旋桨激励等对轴系扭振的影响规律。2)采用模块化思想建立轴系扭振当量模型,使复杂轴系多工况的计算效率大大提高；研究了柴油机自定义气体压力简谐系数处理方法,综合比较了各船级社以及中国船舶行业标准规定的轴系扭振应力衡准值计算方法,并集成到软件中。3)研究了扭振计算软件开发的主要问题,包括界面设计,MATLAB与VB.NET的程序接口,二维图形和叁维图形的处理方法等。借助第叁方控件以及自定义模块实现了多级分支轴系扭振当量图的拖动功能,避免了绘图受到分支数量或级数限制的问题。4)分析和比较了Xml语言和SQL在数据存储和数据管理上的优缺点,运用SQL Server建立了轴系部件数据库系统框架。通过模块化思想建立轴系扭振当量模型,轴系部件参数可实时保存到数据库中,同时可对部件信息进行查询和调用。5)以单机单桨带齿轮箱和双机并车推进轴系为例进行计算,并与测试结果和原有计算报告对比,验证了算法的正确性。针对某复杂轴系,对同一种复杂工况建立不同的当量模型(改变主支与分支的顺序和质点数),将计算结果进行对比,验证了数据处理方法的正确性。
丁言辉[4]2002年在《现代船舶轴系扭振程序的开发与工程应用》文中研究表明本课题来源于大连辽渔集团修船厂为叁艘俄国渔轮(“特伯里”、“达娜夫”、“霍达卡”号)更换主发动机后的轴系扭转振动研究课题。在该项目中，主动力装置轴系扭转振动危险程度的确定至关重要。对于远洋捕捞作业的船只，这直接关系到其安全性、可靠性及船舶轴系的寿命。 本文分析了我国轴系扭转振动研究的情况及与世界先进水平相比较的差距；简单介绍了扭转振动的一些理论和计算方法。编写了一套可通用于各类型内燃机轴系自由扭转振动、强制扭转振动计算的软件。并以“特伯里”号为实例进行了计算。用计算结果数据做校核计算，并与俄罗斯列宁格勒大学提供的计算说明书进行比较，得出结论。
王磊[5]2011年在《船舶复杂推进轴系扭振机理及计算软件研究》文中提出近年来,我国船舶工业得到了迅猛发展,新的动力装置类型不断出现,某些动力装置复杂度较高。虽然船舶推进轴系扭转振动基本理论已相当成熟,但由于船舶复杂推进轴系相对于普通的直链式轴系存在较大不同,计算中涉及因素更多,因而振动机理更加复杂,许多问题尚未得到权威解释。而船舶推进轴系扭转振动事关船舶的营运安全。因此,船舶复杂推进轴系扭转振动问题越来越受到重视。深入掌握船舶复杂推进轴系扭转振动的机理,并以此为基础开发出通用性强、集成度高、模块化、结构化且计算精确的推进轴系扭转振动计算软件显得愈加重要。本文在研究船舶复杂推进轴系扭振基本理论基础上,对复杂轴系扭转振动涉及的一系列理论问题进行了深入的研究,基于研究成果,以GUI Design Studio、Visual Studio 6.0为软件的开发环境,以数据库技术、XML技术建立软件数据系统,开发了船舶复杂推进轴系扭转振动计算软件,并通过实例进行了验证。主要的研究工作：1.在总结船舶推进轴系类型的基础上,阐述了扭转振动计算的基本理论,比较了各种方法的优劣。2.研究了柴油机激励力矩的计算方法,总结了柴油机激励力矩计算的示功图法、模拟示功图法与经验公式法。对柴油机气缸负荷不均匀性问题及双机系统的相位角问题进行了研究,给出了计算的基本方程。3.基于螺旋桨激励力矩计算基本理论,总结了螺旋桨激励力矩经验公式计算法中激励力矩系数的取值,并结合以往经验,给出了较合理的取值范围。4.研究了复杂推进轴系扭振计算中涉及的功率分配的问题,给出了实际计算中常出现的两种情况的处理方法；研究了全回转推进轴系中万向联轴器的二次激励问题,提出了相应的处理方法；系统研究了扭振系统的阻尼问题,总结了扭振计算中涉及的各种阻尼的计算及各表示方法之间的关系。5.采用GUI Design Studio为软件的界面设计工具,以Visual Studio 6.0为开发环境,并基于数据库技术、XML技术等,开发了可用于船舶复杂推进轴系扭振计算的通用软件,并通过实测及实例验证了软件的正确性。
边克勤[6]2008年在《8DKM-（28）F船舶柴油机轴系扭振计算研究》文中提出近年来,随着科学技术,特别是计算机技术的迅猛发展,再加上柴油机技术同样日新月异的发展,对扭转的研究也出现了新的观点和发展,但国内却很少有人在这一领域进行进一步的研究。根据世界各国规范要求,对于船舶推进轴系,必须进行振动校核计算,并提供相应的计算报告。而这些工作,采用传统的手工计算方法,烦琐且误差较大,效率低,周期长,难以满足现代数字化造船的要求,只有借助于计算软件才能实现高效、准确的计算。因此,对轴系振动的理论进行深入系统的研究,开发相应的计算软件,解决船舶动力装置设计、制造、安装中的技术难点,具有一定的理论意义和较高的实用价值。本文首先介绍了柴油机轴系扭转振动的危害,及对船舶所产生的影响;接着着重研究了船舶轴系扭转振动计算的基本方法和基本过程,并以霍尔茨(Holzer)法作为船舶轴系自由扭转振动计算的方法,加以深入的研究,开发了基于Visual Basic语言的霍尔茨(Holzer)法自由扭转振动的计算软件,可以方便快捷的计算各种轴系的自由振动频率及各质量振幅等参数。最后计算8DKM-28(F)船舶柴油机轴系扭转振动,计算出各节振动频率及振型等参数。船舶推进轴系振动计算可对轴系的设计、施工和安装提供预报,检验和指导作用,是船舶推进轴系设计、制造、安装和检验必不可少的环节之一,为推进装置的可靠、安全运行提供了有力的保障,对进一步深入研究船舶推进轴系的可靠性、动力装置故障诊断、动力装置仿真计算等有指导意义。
胡旭钢[7]2008年在《柴油机轴系扭振监测方法研究》文中进行了进一步梳理柴油机作为整个船舶的“心脏”,其可靠性直接关系到船舶的航行安全性,而曲轴作为柴油机最重要的零部件之一,其可靠性则直接关系到整机的安全运转。随着船舶柴油机功率的不断提高,配套式样也愈来愈多,出现严重扭转振动的现象逐步增加,已经成为柴油机动力装置故障的重要原因之一。同时曲轴角振动信号作为柴油机各缸激振力矩的响应,直接反映了柴油机整体的工作状态,对其进行信号分析处理可以获得其工作过程和相关故障的信息。开展曲轴角振动诊断技术的研究,解决信号测量、处理及监测诊断的关键技术对柴油机的状态监测与故障诊断具有重大意义和工程应用价值。本文以新型中速柴油机为研究对象,进行了曲轴轴系扭转振动监测方法的研究,主要包含以下内容:1)对扭振信号的后处理方法进行了深入的研究,包括插值方法、窗函数的选择,周期平均、齿平均的处理等,通过信号的后处理使用较小的采样频率就可以得到较准确的测量结果,从而降低了采集系统的硬件成本;2)开发了一套基于LabVIEW的虚拟扭振测试分析仪,并通过试验验证了其计算精度,满足实际测量分析的要求;3)研究了基于NI采集系统的角振动测量方法,该方法具有测量精度较高、硬件成本低、通用性强、测量持续时间长的优点,并能实现角振动信号与其它信号的同步测量;4)扭振测量仪可以通过采集大量的柴油机工作循环数,进行稳定工况角振动测量分析以准确地得到故障诊断参数,可利用曲轴扭角振动信号进行柴油机的状态监测和故障诊断;5)通过试验结果分析得到0.5谐次扭振幅值对柴油机各缸工作状态最为敏感,验证了基于0.5谐次扭振幅值进行柴油机状态监测与故障诊断的方法,并应用于柴油机失火故障的诊断;6)利用ADAMS/Engine模块对6L16/24型柴油机曲柄连杆机构进行了动力学仿真分析,通过对仿真结果的对比分析,进一步验证了基于扭振的故障诊断方法的可行性,同时也为柴油机工作状态监测与故障诊断方法提供了一些新的思路与参考。
赵旭东[8]2015年在《船用低速柴油机轴系扭振及其冰区特性的研究》文中研究说明船舶轴系扭转振动的研究已经历一个多世纪,严重的扭转振动会造成曲轴、中间轴、螺旋桨轴断裂,齿轮磨损,过大噪声等危害,这些危害将影响船舶的安全航行。此外,随着北极航道的逐渐开通,冰区船舶的需求愈来愈大,船舶在冰层的冲击下,螺旋桨与冰块的相互作用使得推进轴系的扭振状态更加复杂,船舶推进轴系系统面临着更大的考验。因此,研究船用柴油机轴系扭转振动及其冰区特性对于冰区航运乃至世界经济的发展具有非常重要的意义。本文对扭振计算理论进行研究和整合,系统分析了影响扭振计算的各个因素并比较了多种扭振计算方法。同时,基于MATLAB的GUI开发平台,开发了船舶轴系扭振计算软件,并以6S70MC-C型柴油机为例进行了实例计算验证。最后,对船舶轴系扭振的冰区加强理论进行了深入的研究,并以6S70MC-C型柴油机为研究对象,结合所开发扭振计算软件,对船用低速柴油机的冰区扭振特性进行了计算分析。本文涉及的主要工作内容包括扭振当量系统计算模型的建立,霍尔茨法、场矩阵法的自由扭振计算对比,简谐系数和阻尼计算方法的探讨,扭振软件编程,船用低速柴油机冰区扭振计算的研究等。通过计算和验证,认为场矩阵法和动力放大系数法具有较高的计算精度,且具有很好的可编程性；通过分析和对比现有资料,对四叶螺旋桨冰块扭矩激励的计算和设计冰块扭矩随转速的变化关系提出了合理的建议和讨论；最后采用稳态频域求解方式,针对四叶螺旋桨,通过对6S70MC-C型柴油机轴系扭振的冰区加强计算,结果表明90。单冰块冲击工况对轴系扭振状态影响最大,在发生叶片次共振时,中间轴和螺旋桨轴的扭振应力大幅上升,轴系运行状态较危险。
张禄禄[9]2011年在《便携式船舶轴系振动测量分析仪器研究》文中研究表明随着我国航运业的日益发展和人们对轴系振动危害的认识越来越深入,人们对船舶轴系振动信号的测量分析技术提出了越来越高的要求。本文首先从分析船舶轴系振动的形成和危害入手阐述了研究便携式船舶轴系振动测量分析仪器的目的和意义,然后讨论了轴系振动测量技术的发展现状和发展趋势。然后对轴系振动测量技术原理进行了研究,并完成了一套便携式船舶轴系振动测量分析仪器的初试设计。该仪器采用激光传感器实现扭振信号的实时精确采集;CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件实现系统的信号采集、处理功能;单片机对系统进行控制;并使用FLASH实现数据文件的大容量存储;LCD(Liquid Crystal Display)液晶显示屏实现振动波形和数据的实时显示;USB(Universal Serial Bus)通用串行总线接口实现便携机与PC机(Personal Computer)的高速数据传输。便携机可对信号进行简单信号处理,如波形显示、FFT(Fast Fourier Transform)变换、幅值谱显示等;PC机信号处理系统的分析功能包括时域分析、频谱分析、相干分析和时频分析中的短时傅立叶变换和小波分析等。本文给出了系统的硬件设计、软件设计以及PC机信号处理系统设计。并对系统进行了部分功能仿真和数据处理验证,验证表明系统运行稳定可靠,各项功能工作正常,数据分析结果准确、运算速度快、精度高,达到了预期设计目的。
刘振勇[10]2012年在《基于参数化的船舶轴系强度及扭振特性研究》文中指出船舶推进轴系包括主机减速齿轮箱输出法兰到螺旋桨之间的传动轴及其上附件，它的主要功能是将主机发出的功率传递给螺旋桨，同时又将螺旋桨旋转产生的轴向推进力传递给船体从而借助水的反作用力推进船舶前进。可见，船舶轴系的设计与分析有着特殊的重要性。为此，本文对船舶轴系的参数化设计及其基于参数化模型的轴系强度与扭振特性进行研究。主要工作包括：（1）在对轴系结构特点分析的基础上，获得基于参数化的轴系特征参数，包括几何、属性及载荷等，在此基础上实现轴系的参数化建模。（2）通过对轴系强度校核和扭振产生机理的分析，重点研究了有限元法在轴系强度和扭振分析方面的应用。利用ANSYS的二次开发语言APDL编制出参数化命令流文件，实现了基于参数化的轴系强度校核和扭振特性计算。包括：利用VisualC++6.0开发出友好的人机交互界面，通过输入轴系特征参数，自动完成对相关参数的驱动，生成新的命令流文件；通过所编制的程序实现以批处理方式调用ANSYS，完成了计算过程的后台运行；以及通过界面方便快捷地查看计算信息和结果图像。（3）基于所建的参数化模型，以某轴系为例，对该轴系进行了强度校核和扭振特性计算，包括强度校核、扭转自由振动与强迫振动以及轴系结构参数对扭转特性的影响。结果表明，强度计算满足要求，并通过与代数计算值对比，证明了其误差在许可值范围内；在螺旋桨激振力矩作用下的扭转振动角位移和应力均小于扭振许用值。所开发的有限元轴系计算程序，实现了轴系参数化建模、强度校核和扭振分析的自动化和智能化，减少了轴系设计过程中重复的繁琐劳动，大大提高了工作效率。
参考文献：
[1]. 双机并桨复杂分支轴系扭转振动计算[D]. 唐斌. 大连理工大学. 2003
[2]. 船舶轴系扭转振动分析软件开发及试验验证[D]. 陆叶. 大连理工大学. 2013
[3]. 基于VB.NET的船舶轴系扭振计算软件研究及实现[D]. 张驰. 武汉理工大学. 2012
[4]. 现代船舶轴系扭振程序的开发与工程应用[D]. 丁言辉. 大连理工大学. 2002
[5]. 船舶复杂推进轴系扭振机理及计算软件研究[D]. 王磊. 武汉理工大学. 2011
[6]. 8DKM-（28）F船舶柴油机轴系扭振计算研究[D]. 边克勤. 大连海事大学. 2008
[7]. 柴油机轴系扭振监测方法研究[D]. 胡旭钢. 武汉理工大学. 2008
[8]. 船用低速柴油机轴系扭振及其冰区特性的研究[D]. 赵旭东. 大连海事大学. 2015
[9]. 便携式船舶轴系振动测量分析仪器研究[D]. 张禄禄. 华中科技大学. 2011
[10]. 基于参数化的船舶轴系强度及扭振特性研究[D]. 刘振勇. 华中科技大学. 2012