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大型化船舶的发展,导致一些船舶的轴系变为长轴系,这使得船舶轴系安装参数的精确化变得尤为重要,常见的轴系安装参数包括轴承标高、法兰偏移、螺栓数量或预紧力、螺旋桨质量偏心等,这些都将对轴系回旋振动造成直接影响,成为影响船舶轴系运行稳定性和安全性的重要因素。本文以某集装箱船轴系为研究对象,采用有限元分析方法研究了轴承、联接法兰、联接螺栓、螺旋桨等安装参数对轴系回旋振动的影响。主要研究内容及结论如下:
(1)轴承标高引起的支承刚度变化对轴系回旋振动的影响。首先分析了轴承安装标高和刚度之间的影响关系,之后研究了各轴承刚度变化对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:抬高轴承标高会使轴承刚度增加;改变轴承的刚度会明显改变轴系回旋振动的固有频率,但不同轴承对固有频率的影响情况不同;轴系低阶回旋振动共振幅值明显高于高阶,增加轴承刚度会使轴系共振幅值降低,其中艉轴承刚度变化对共振幅值的影响程度远大于中间轴承。
(2)法兰联接偏移对回旋振动的影响。研究了法兰安装偏移对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:轴系的固有频率会随着法兰偏移量的增加而减小;轴系不同位置的共振点分布情况及共振幅值大小不同;法兰偏移量的增加会使轴系的共振幅值增大,对低阶共振幅值的影响情况大于高阶,但对共振点的分布情况并无明显影响。
(3)联接螺栓数量对轴系回旋振动的影响。研究了螺栓数量对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:增加螺栓数量会使轴系低阶固有频率增大,高阶固有频率减小,但对振型并无明显影响;增加螺栓数量会使轴系共振幅值降低,但对振动幅值的减弱效果随螺栓数量的增多而降低。
(4)螺旋桨安装偏心对轴系回旋振动的影响。保持偏心距不变,通过在螺旋桨盘面上施加不同的偏心质量,研究了螺旋桨偏心质量对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:轴系回旋振动幅值随螺旋桨偏心质量的增加而增大,且偏心质量与轴系回旋振动幅值的大小呈线性且正比关系。
(1)轴承标高引起的支承刚度变化对轴系回旋振动的影响。首先分析了轴承安装标高和刚度之间的影响关系,之后研究了各轴承刚度变化对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:抬高轴承标高会使轴承刚度增加;改变轴承的刚度会明显改变轴系回旋振动的固有频率,但不同轴承对固有频率的影响情况不同;轴系低阶回旋振动共振幅值明显高于高阶,增加轴承刚度会使轴系共振幅值降低,其中艉轴承刚度变化对共振幅值的影响程度远大于中间轴承。
(2)法兰联接偏移对回旋振动的影响。研究了法兰安装偏移对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:轴系的固有频率会随着法兰偏移量的增加而减小;轴系不同位置的共振点分布情况及共振幅值大小不同;法兰偏移量的增加会使轴系的共振幅值增大,对低阶共振幅值的影响情况大于高阶,但对共振点的分布情况并无明显影响。
(3)联接螺栓数量对轴系回旋振动的影响。研究了螺栓数量对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:增加螺栓数量会使轴系低阶固有频率增大,高阶固有频率减小,但对振型并无明显影响;增加螺栓数量会使轴系共振幅值降低,但对振动幅值的减弱效果随螺栓数量的增多而降低。
(4)螺旋桨安装偏心对轴系回旋振动的影响。保持偏心距不变,通过在螺旋桨盘面上施加不同的偏心质量,研究了螺旋桨偏心质量对轴系回旋振动的影响情况。结果表明:轴系回旋振动幅值随螺旋桨偏心质量的增加而增大,且偏心质量与轴系回旋振动幅值的大小呈线性且正比关系。