考慮彈性聯軸器的船舶軸系耦合振動特性分析

研究船舶推進軸系耦合振動主要從系統整體的角度出發，將推進軸系簡化為等效的離散系統進行研究。所采用方法基本為集總參數法、能量法、傳遞矩陣法、有限元法，并結合數值計算與實驗分析。很少有文獻從連續系統的角度對推進軸系進行耦合振動分析。在考慮彈性聯軸器時，也只是考慮其實變剛度，其對軸系振動的影響研究也較少?；谝陨戏治?，本文考慮彈性聯軸器對軸固有頻率及其振型的影響，并從連續體角度出發分析軸的耦合振動問題。目前對船舶軸系研究主要集中在以下幾個方面：1、橫向振動研究。橫振頻率較低，出現共振幾率大，屬于傳統振動研究范疇。其研究內容廣泛，理論深入，方法多樣，多與回旋振動一起研究，其體系成熟；2、扭轉振動研究。主要集中在柴油機軸系振動的分析上，由于其存在內外扭矩激勵源，研究也多集中在扭振受迫振動分析等問題；3、縱向振動研究。主要集中在推進軸系縱向激勵力引起的強迫振動問題分析方面，如螺旋槳所受外部激勵引起的縱向振動問題；、耦合振動分析。屬于新興的研究方向，其研究課題廣泛。包括軸系-船體耦合，軸系各部件之間的耦合，彎-扭耦合，縱-扭耦合，彎-縱耦合，彎-縱-扭耦合等內容。目前研究手段主要為有限元法、當量等效法和實驗法。例如，彎扭耦合研究碰摩問題、裂紋轉子問題居多，縱扭耦合僅局限于曲軸和階梯軸問題。、彈性聯軸器作為推進軸系的重要組成，其對軸系振動的影響巨大，但是關于其振動影響機理研究仍不完善。在某船廠的復雜推進軸系中渦輪機傳動軸發生異常振動，在運營過程中發生明顯振動故障。經分析主要原因是彈性聯軸器引發的耦合振動?；谏鲜龇治?，本文考慮彈性聯軸的影響，對渦輪機傳動軸耦合振動進行分析。分析內容主要包括：1、分析了船舶推進軸系中耦合振動的不足，從連續體角度出發，應用彈性力學基本理論，建立了考慮彈性聯軸器的渦輪機傳動軸的剛柔耦合振動模型，了扭振、縱振、橫振在自由與受迫情況下的解析解，分析了聯軸器對振動固有頻率及振型的影響。2、分析了船舶推進軸系中彎扭、縱扭、彎縱耦合振動研究的現狀與不足，分別建立了渦輪機傳動軸彎扭、縱扭、彎縱耦合振動的新型理論模型，給出了耦合振動的解析解，并進行了數值仿真計算。3、提出了一種振動方程的新解法，并將其應用于基本振動方程的解答中，取得了成功，結合數學物理方法驗證了其正確性。