摘要：本文针对船舶推进轴系轴承动载荷准确识别的难题开展研究,提出一种基于频响函数求逆并采用全实测数据的频域反演识别方法及相应的数据处理和评价方法;然后,针对推进轴系振动试验台架,开展三种类型外激励作用下的径向轴承动载荷反演试验进行验证。试验结果表明:不平衡、随机振动、脉冲激励下轴承动载荷的反演识别结果与直接测量结果在10 Hz~1 kHz频带内的幅频和相频曲线趋势一致,吻合度高;10 Hz~1 kHz频带内,不平衡激励下的轴承动载荷反演误差为0.21~3.5 dB,随机振动激励下为2.03~2.53 dB,脉冲激励下为2.16~4.64 dB,验证了反演识别方法的可行性和准确性。

摘要：针对碳纤维复合材料重量轻、强度大、吸振能力强的特性,以某舰船推进轴系为研究对象,对碳纤维复合材料在推进轴系中的应用进行研究。基于Ansys Workbench的ACP模块对碳纤维复合材料进行铺层建立了碳纤维轴段计算分析模型。通过对不同铺层方案、不同搭接长度、不同连接方法进行分析,研究不同情况下的碳纤维轴段抗扭转与抗拉压能力,寻找碳纤维轴系的设计方案,最后将设计出的碳纤维轴系与纯钢轴进行对比研究,形成碳纤维轴系设计分析流程。研究表明,当碳纤维轴段选用混合连接且搭接长度为160 mm,铺层方式为[(15°/45°/60°/90°/-60°/-45°/-15°);14;]时,能显著提高此推进轴系的抗扭转和抗拉压能力,碳纤维轴系较于普通纯钢轴轴系自重轻,有较好减振能力。所得结果可为后续同类型推进系统的设计与计算校核提供参考。

摘要：为了明确回旋振动在船舶轴系设计中的重要性,避免影响船舶航行安全,采用文献收集和调研的方法,分析国内外关于回旋振动的主要研究成果。针对回旋振动的原理、计算方法、规范要求及测试技术等进行论述,总结影响回旋振动的主要因素和消减振动的控制方法,以便于研究人员在设计阶段全面考虑相关计算要求及控制措施。此外,对今后的研究进行展望,基于多学科交叉的耦合振动研究和轴系大数据模型参数整定的应用研究仍需要进一步探索,也为今后船舶减振降噪相关研究提供参考。

摘要：船舶的推进轴系是船舶的动力核心,齿轮是推进轴系的关键部件,齿轮的选型决定着推进轴系的设计成功与否。船舶在冰区运行时受到的冰载荷激励非常大,冰载荷传递到轴系上很容易导致齿轮失效,因此对齿轮的设计要求进一步提高。首先,介绍了冰区齿轮材料和类型的选型,弧齿锥齿轮强度高、耐磨性好,比较适合冰区推进轴系使用。接着,通过有限元仿真计算PC2冰区某推进轴系,加载冰区载荷谱到推进轴系上作为输入载荷,采用频域计算方法计算轴系扭转振动,先后做了自由振动的固定频率计算、强迫振动的扭矩计算、强迫振动的扭转应力计算,比较不同齿数的齿轮对轴系扭转振动的结果影响,最终选出合理性齿轮。最后,计算了第3组齿轮在冰区载荷工况下的疲劳寿命。

摘要：针对船舶推进轴系轴向振动试验中需要在旋转状态下加载轴向静推力并进行动态激振的实际需求,开展了一种非接触式磁力激振器的设计研制、性能试验及轴系台架应用研究。首先对激振器的结构和绕组参数进行设计,然后加工实物样机并设计测力装置对其进行动性能测试,最后将激振器应用于轴系台架激振试验。提出一种非接触作动力的动态换算方法,研究了静推力、动态激励力大小以及旋转状态对激振特性的影响,并与力锤激振方式进行了对比。研究结果表明,非接触激振力的获取需要考虑激振器安装结构的动力学弹性并进行动态换算;研制的激振器性能良好,实现了设计和使用目标;试验结果及影响规律合理,验证了设计、计算和试验方法的适用性和准确性。

摘要：在含高弹性联轴器的舰船推进轴系抗冲击设计中,针对高弹性联轴器位移补偿指标难以确定的问题,开展了高弹性联轴器当量模型与推进轴系抗冲击模型的研究;提出了当量模型的建立方法,将高弹性联轴器2种模型与推进轴系组合建立成推进轴系4种模型,分别对4种模型进行抗冲击计算,确定实体等效模型是最佳模型,并对其进行抗冲击性能分析。研究表明,高弹性联轴器当量模型建立方法和实体等效模型能快速、高效地预估含高弹性联轴器的推进轴系的抗冲击性能,设计方法可为高弹性联轴器的选型设计提供指导。

摘要：[目的]针对推进轴系一阶纵向振动控制难题,采用碟簧负刚度动力吸振器进行振动控制并进行试验验证。[方法]建立推进轴系纵向振动负刚度动力吸振器试验台架,根据所需控制的轴系一阶纵振模态,设计并研制负刚度动力吸振推力轴承,然后开展不同转速、不同静推力、不同负刚度下的振动传递试验,从而获得推力轴承基座和轴系上的振动加速度响应数据。[结果]结果显示,所研制的负刚度动力吸振推力轴承能以1.6%的吸振器质量使轴承座上一阶纵振轴系的振动响应下降7.8 dB;在轴系固有频率变化5%、静推力变化40%的情况下,负刚度动力吸振器仍能保证3.3 dB的控制效果;在非最优负刚度下,不会恶化轴系和轴承座的振动响应。[结论]研究表明负刚度动力吸振可有效抑制不同转速下轴系一阶纵振处的振动传递。

摘要：针对目前舰船推进轴系轴承服役载荷与设计载荷差别大、现有轴承载荷识别方法精度低等问题,开展舰船推进轴系轴承载荷识别法的优化与精度提升研究。基于转轴应变信号建立推进轴系轴承载荷识别力学模型,提出综合有限元法与三弯矩法的轴系轴承载荷识别法的仿真验证方法,分析载荷识别精度的影响因素和影响规律,完成轴承载荷识别系统的标定试验,获得轴承载荷识别的修正模型。研究结果表明:轴承载荷识别值与三弯矩法计算值最大相对差小于3%;应变测试误差对轴承载荷识别精度的影响较大;识别模型中后尾轴承等效支点位置取值对相邻轴承的载荷识别值影响较为明显;载荷识别误差随应变修正系数增加存在先减小后增大的现象,当应变修正系数取值在1.08~1.11时,轴承载荷识别相对误差从10%减小到1%以下,识别精度得到大幅提升。

摘要：针对船舶推进轴系纵向低频隔振难的问题,将具备负刚度特性的碟簧与正刚度螺旋弹簧并联,设计了一种高承载准零刚度隔振器。建立了轴系-准零刚度隔振系统的动力学方程,利用谐波平衡法求解了系统的稳态响应,并用数值方法验证了求解的有效性。对于系统响应稳定性的问题,首先研究了准零刚度隔振器的非线性刚度、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并结合推进轴系的纵向静变形限制,确定了非线性刚度取值;其次基于静力学理论设计了一组碟簧与螺旋弹簧的结构参数;最后分析了准零刚度隔振器的阻尼比、外激励力幅值对系统响应稳定性的影响规律,并确定了合适的阻尼比。结果表明:当非线性刚度、阻尼比分别设计为1×10^(12) N/m^(3)、0.05时,系统主共振不再出现跳跃现象,稳态响应的解在200 Hz内都是稳定的;在承受10000 N载荷时,准零刚度隔振器仍然可以有效隔离10~200 Hz低频段的振动。

摘要：[目的]针对传统的船舶推进轴系确定性振动分析存在安全性与可靠性不足的问题,开展轴系在不确定性激励下的振动响应分析。[方法]采用基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法,以区间上下界的形式描述不确定性激励和振动响应,降低对大量激励样本数据的依赖。与相关文献的计算结果对比,验证所编求解二自由度系统响应边界程序的正确性,并基于在此,探究轴系的不确定振动问题。[结果]当轴系受到螺旋桨[-30 N,30 N]的横向激励力激励时,在轴承处产生了量级约为10-6m的位移响应,表明轴系受到某一区间的激励,则必会产生某一区间的响应。[结论]将基于非概率凸模型过程的非随机振动分析方法应用于船舶推进轴系不确定性振动分析领域,可求得轴系受到不确定性激励时的振动位移响应边界,并可在激励样本较少的情况下为提高轴系系统动态响应预测的稳健性提供有益参考。