基于轴承变位的大型船舶挠曲轴系振动特性仿真分析

船舶大型化带来了诸多问题和挑战,外部激励引起的轴承变位对大跨度推进轴系振动的影响不容忽视。以某大型船舶推进轴系为研究对象,通过Ansys建立考虑初始挠曲的合理校中有限元模型,利用动力学模块对轴系在不同轴承变位工况下的振动响应进行仿真。结果表明:尾轴承变位引起的振动响应相比其他轴承变位引起的振动响应大,其响应大小与变位幅值、转速呈正相关且与变位方向有关,合理的轴承刚度可减小轴承变位对轴系振动响应的影响。

轴承变位对轴系振动的影响试验研究

轴系振动是船舶主要振动来源之一,其受轴系校中工艺影响显著,但采用试验方法系统研究轴承变位对轴系振动影响的研究相对较少。利用轴系试验台架,开展不同轴承变位下的轴系振动测试,分析了轴承振动加速度随轴承变位的变化趋势。结果表明,后尾轴承变位对推力轴承振动的影响较为明显,对前尾轴承和后尾轴承的影响较小。在轴系安装过程中,应尽量确保轴系处于直线状态,或后錠轴承与轴心线的偏差在4mm左右。

轴承变位对舰船轴系振动特性影响计算及试验

针对轴承变位对轴系振动特性影响较大的问题,采用有限转子动力学计算轴承变位对轴系振动特性的影响规律.以某轴系试验台为研究对象,在ANSYS中建立其有限元模型,采用有限元转子动力学分别计算轴系在直线状态下和轴承变位情况下的振动特性.根据理论计算结果,在轴系试验台上分别测试轴系在直线状态下和轴承变位情况下的振动特性.试验表明:采用有限元转子动力学计算所得的轴系振动响应规律与实测值基本一致.

带有浮动变位轴承的高速主轴系统轴承生热研究

为揭示带有浮动变位轴承的主轴系统中轴承摩擦生热规律,基于主轴系统模型与轴承热功率模型,计算了浮动变位轴承不同径向游隙、外圈沟曲率半径系数以及主轴转速、轴承预紧力下主轴系统各轴承摩擦热功率,结果表明:浮动变位轴承的径向游隙、外圈沟曲率半径系数以及角接触球轴承的预紧力显著影响系统中各轴承的滑动摩擦热功率;主轴转速对轴承滑动摩擦热功率和总摩擦热功率有较为显著的影响;由润滑剂黏滞阻力产生的摩擦热功率是轴承总摩擦热功率的主要来源。

计入船体变形影响的轴系动态校中研究

船体变形是影响船舶推进轴系校中质量的一个非常重要的动态因素.在研究船舶装载、波浪荷载及环境温度作用下船体变形计算方法的基础上,提出了一种轴承变位的计算方法,用以进行轴系动态校中研究.以76 000t成品油轮为例,计算了极限装载状态下的重力分布和常遇较大海况时的波浪荷载,并分析了环境温度荷载分布.通过对整船有限元模型合理施加荷载及模拟水弹性约束,得到船体二层底的变形.在此基础上,分别拟合船体二层底变形曲线及其随船体产生的纵倾,求解轴承变位,并以空船静水状态作为船体变形的基本状态,实现了计入船体变形影响的轴系动态校中.

船体艉部变形计算及其在轴系坞内校中技术中的应用

阐述了与轴系合理校中技术有关的弯矩影响系数的概念。提出利用弯矩影响系数与轴系截面上的弯矩值计算轴承变位的方法。在实船上用应变片测量了轴截面弯矩,根据实船测量的弯矩数值与弯矩影响系数确定了不同状态间船体艉部在轴承处的相对变形。最后进行了实船验证,结果表明船体艉部变形数据的正确性与坞内校中工艺的可行性。这为轴系坞内校中工艺的实施奠定了理论基础。

某集装箱船的船体变形对轴承支撑位置的影响分析

本文以某集装箱船为研究对象,通过建立船体的三维模型,然后根据实际情况进行压载、满载和80%载货这三种工况的施加,计算出三种工况下的船体变形。最后根据船体变形结果分别提取三种工况下的轴承位置变形。计算结果表明,船舶在压载工况下轴承最大相对变位为11.3 mm,船舶在满载工况下轴承最大相对变位为6.6 mm,船舶在80%载货工况下轴承最大相对变位为5.0 mm。

基于机器学习的船舶多支撑轴系智能装调方法

针对船舶多支撑轴系装调效率低、校中调整方案难确定问题,开展基于机器学习的中间轴承精确变位值计算方法研究。通过轴系装调问题分析明确机器学习的任务,选取GA-BP神经网络作为机器学习的模型,调查轴系设计计算、制造检验、实船装调过程中产生的可用于机器学习的数据类型、数量和质量,并以由轴系设计模型计算得到的仿真数据样本集、结合仿真数据与实船装调实测数据的复合样本集,来分别训练轴系装调机器学习模型,提出基于轴系装调机器学习模型的轴承变位值计算方法。以一艘汽车滚装船的轴系校中为例进行验证,结果表明:机器学习模型通过对已有数据的学习能较精确地预测出各个中间轴承的变位值,从而快速形成轴系调整方案,减少调整次数,有助于提升船舶多支撑轴系的安装质量和效率。

动态因素对轴系校中的影响分析

轴系校中状态是影响舰船安全可靠运行的重要因素,运行状态下的轴承变位、不平衡量和转速对轴系动态校中均有重要影响,因此分析获得动态因素对轴系校中的影响是保障轴系校中状态的前提。基于二维Reynolds方程给出艉轴后轴承油膜刚度特性等效形式,并基于此建立计入水膜刚度特性的轴系动态校中模型,分析了轴承变位、螺旋桨不平衡力以及转速对轴承支反力的影响规律,最后结合测力板试验结果验证了校中模型的正确性,分析结果可为轴系动态校中优化提供理论参考。

基于灰色系统理论的推进轴系负荷预测分析

[目的]推进轴系是船舶的重要组成部分,而轴承负荷直接影响着推进轴系的运行状态和使用寿命。为此,采用灰色系统理论预测船体变形下的轴承负荷。[方法]首先,根据某57000 DWT油轮船体变形引起各轴承相对变位的经验公式,计算轴承相对变位,并将其输入有限元仿真模型,输出各轴承负荷值。在此基础上,引入灰色系统理论中的灰色关联度分析法研究船体变形对各轴承负荷的影响程度,分析各轴承负荷因船体变形引起的相对变化。之后对考虑轴承变位工况下的轴承负荷建立GM(1,1)预测模型,进行船体变形-各轴承负荷的拟合与预测。[结果]结果表明:灰色关联度分析能够有效反映船体变形后对各轴承负荷的影响;船体变形-各轴承负荷GM(1,1)预测模型精度高,预测误差小于6.0%,各模型检验指标能够在一定程度上表征轴承负荷的预测精度。[结论]灰色系统理论在推进轴系负荷研究中是有效且实用的,可以准确预测轴承变位下的轴承负荷,对于实际航行状态下的轴承负荷研究具有一定参考价值。