船舶轴系振动教学演示实验台架设计与实验分析
船舶轴系试验台纵向耦合振动特性研究
船舶轴系试验台纵向耦合振动特性研究李良伟，赵耀，张赣波(华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉 430074)摘要：船舶轴系试验台是开展轴系设计及振动特性分析的重要平台。
运用振动测试与有限元法研究船舶轴系试验台传动轴与基座的耦合下的纵向振动特性。
通过宽频激励实测试验台传动轴上主要测点纵向响应的传递函数并计算相应的特征频率与阻尼比；将轴系等效为单自由度系统估算推力块的纵向刚度为有限元分析提供纵向刚度输入值。
根据传动轴与试验台基座的结构形式，分析了艉轴密封处不同耦合方式下的船舶轴系试验台轴系纵向振动响应特性。
对比测试结果与数值分析结果，验证推力块刚度估算方法的合理性，为分析船舶轴系纵向振动特性时对传动轴与基座之间的耦合处理提供一定理论参考。
关键词：轴系试验台；纵向振动；刚度估算；耦合；有限单元法中图分类号：U664.21 文献标识码：AResearch of Axial Coupling Vibration Characteristic ofMarine Shaft Test BedLI Liang-wei，ZHAO Yao，ZHANG Gan-bo(School of Naval Architecture & Ocean Engineering,Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei 430074, China)Abstract：Marine shaft vibration test bed is the important equipment for designing the marine shaft and also estimating the axial vibration characteristic. Use the vibration testing technology and finite element methods, the axial vibration response characteristic are obtained when the transmission shaft coupled the foundation. With the broad-band excitation method, the axial acceleration frequency response functions of the main measuring points on the transmission shaft are calculated and also the characteristic frequency and damping ratio. Then, the axial stiffness of thrust shoes is derived when the shafting system is equivalent to a single degree of freedom based on the test result. Considering the coupling relation between transmission shaft and foundation, the dynamic characteristic of shaft test bed are solved with the finite element method under different couple. Compared with the test and numerical analysis results, the axial stiffness estimation method reasonability for shafting system is verified. Finally the conclusion present provides a reference to research the axial coupling vibration characteristic of marine shafting system. Keywords: marine shaft test bed; axial vibration; stiffness estimation; coupling; finite element method1 引言船舶轴系主要将推进器产生的推力传递给船体实现船舶的运动，因而轴系运转的可靠性和稳定性将直接影响船舶的正常航行。
船舶推进轴系振动与功率测量分析研究
讨论
根据实验结果和分析，本次演示对船舶轴系振动的原因进行了深入探讨。研 究发现，船舶轴系振动主要受到螺旋桨激振力、轴系不平衡等因素的影响。为了 有效控制船舶轴系振动，可以从以下几个方面入手：
1、优化螺旋桨设计，减小螺旋桨的激振力。通过改变螺旋桨的叶片形状、 数目等参数，降低螺旋桨运转过程中产生的激振力，从而降低船舶轴系振动的幅 度。
文献综述
近年来，国内外学者针对船舶推进轴系振动问题进行了广泛的研究。研究内 容主要包括推进轴系的模态分析、振动特性分析、振动故障诊断等方面。
在模态分析方面，研究者通过有限元方法对推进轴系进行模态模拟，得到了 轴系的固有频率和振型。研究表明，推进轴系的模态特性与船舶的动力学特性密 切相关。
在振动特性分析方面，研究者对推进轴系在不同工况下的振动响应进行了测 量和分析。结果表明，推进轴系的振动响应受到船舶运行工况、推进轴系结构及 材料等因素的影响。
在振动故障诊断方面，研究者通过对比正常和故障轴系的振动数据，利用谱 分析、小波变换等信号处理方法，实现了对推进轴系故障的早期发现和诊断。
然而，现有研究大多于推进轴系的振动特性和故障诊断，而对推进轴系振动 的抑制方法研究较少。因此，本研究将针对这一问题展开探讨。
研究方法
本研究采用实验测试与数值模拟相结合的方法，对推进轴系的振动进行抑制 研究。首先，利用振动测试设备对推进轴系的振动响应进行实验测试，获取丰富 的实验数据。然后，通过有限元方法对推进轴系进行建模，并对模型进行动力学 分析，得到轴系的模态频率和振型。
1、在实验测试方面，由于测试设备和条件的限制，未能对不同类型和规模 的船舶推进轴系进行全面的测试和分析。因此，未来的研究可以进一步拓展实验 测试的范围，以验证方法的普适性和有效性。
船舶主机中间支架轴向振动故障监测实例分析
船舶主机中间支架轴向振动故障监测实例分析摘要:文章介绍了某船主机中间支架轴向振动大故障的监测与修理过程，从结构原理出发对故障原因、故障性质进行了分析，而后总结了振动监测中的经验教训，并基于这些认识就此类故障振动监测分析给出了相关建议。
关键词:船舶主机;中间支架，轴向振动某船在航行过程中突发柴油主机故障，由于故障严重，加上该船需承担后续任务，修理厂家进行了紧急修理。
修后开展航行试验，试验过程中对主机及后传动装置进行了振动监测，根据监测结果发现该主机中间支架存在振动偏大问题。
事后承修单位进行了多次检查和调整，并进行了第2、3次航行试验，问题仍未得到解决。
考虑到承担任务时间临近，业务部门不得不以较大代价解决这一问题，协调设备原厂家参与修理。
问题虽最终得到解决，但相关经验教训值得总结。
1.基本过程1.1第1次航行试验振动监测数据分析在完成该船主机抢修后，开展了修后航行试验。
结果发现，主机振动良好，而中间支架却存在轴向振动偏大问题，其中在转速1000r/min工况下，轴向振动速度有效值达到52.2mm/s，明显大于同型装备相同工况值(其它3个中间支架轴向振动速度有效值分别为17.6mm/s、10.7mm/s、34.9mm/s)，并已超过设备厂家推荐的限制值。
该中间支架的径向振动较小，在转速1000r/min工况下，水平径向(即横向)、垂直径向振动速度分别为12.5mm/s、6.4mm/s。
分析该中间支架轴向测点在转速1000r/min工况下的振动时频图，轴向测点时域波形图见图1，轴向测点频谱图见图2。
由图1、图2发现具有如下特征:时域波形呈一定谐波状;频谱图中1倍频振动分量(即16.7Hz)幅值较大，并伴有相对明显的2倍频分量(即33.6Hz)。
进一步分析轴向测点各振动参数随转速变化关系，可确认:振动速度有效值、1倍频分量与转速基本呈线性关系，轴向振动主要来源于1倍频分量，轴向测点振动参数随转速变化图见图3。
船舶柴油机的轴系扭转振动的分析与研究
船舶柴油机的轴系扭转振动的分析与研究【摘要】本文通过一些国内因轴系扭转振动而引起的断轴断桨的事故实例，来分析引起轴系扭转振动的主要原因，分析扭振主要特性，并提取一些减振和防振的基本控制措施。
【关键词】船舶柴油机轴系扭振危害分析措施在现代船舶机械工程中，船舶柴油机轴系扭转振动已经成为一个很普遍的问题，它是引起船舶动力装置故障的一个很常见的原因，国内外因轴系扭转而引起的断轴断桨的事故也屡见不鲜，随着科学水平的提高和航运业的发展，人们越来越重视船舶柴油机组的轴系扭转振动，我国《长江水系钢质船舶建造规范》和《钢质海船入级与建造规范》（简称《钢规》）和也均规定了在设计和制造船舶过程中，必须要向船级社呈报柴油机组的轴系扭转振动测量和计算报告，以此来表明轴系扭转振动的有关测量特性指标均在“规范”的允许范围内。
1 船舶柴油机轴系扭转振动现象简介凡具有弹性与惯性的物体，在外力作用下都能产生振动现象。
它在机械，建筑，电工，土木等工程中非常普遍的存在着。
振动是一种周期性的运动，在许多场合下以谐振的形式出现的，船舶振动按其特点和形式可分为三种，船体振动，机械设备及仪器仪表振动，和轴系振动。
船舶柴油机轴系振动按其形式可分为三种：扭转振动，纵向振动，横向振动。
柴油机扭转振动主要是由气缸内燃气压力周期性变化引起的，它的主要表现是轴系上各质点围绕轴系的旋转方向来回不停的扭摆，各轴段产生不相同的扭角。
纵向振动主要是由螺旋桨周期性的推力所引起的。
横向振动主要是由转抽的不平衡，如螺旋桨的悬重以及伴流不均匀产生的推力不均匀等的力的合成。
船舶由于振动引起的危害不但可以产生噪音，严重影响旅客和船员休息，还会造成仪器和仪表的损害，严重的时候甚至出现船体裂缝断轴断桨等海损事故，直接影响船舶的航行安全。
而在船舶柴油机轴系的三种振动中，产生危害最大的便是扭转振动，因扭转振动而引起的海损事故也最多，因此对扭转振动的研究也最多。
而且当柴油机轴系出现扭转振动时，一般情况下，船上不一定有振动的不适感，因此这种振动也是最容易被忽视的一种振动形式，一旦出现扭转振动被忽视，往往意味着会发生重大的事故。
第十一章船舶主机轴系振动
扭转
核算
一、扭摆扭转振动的特性
1 ．无阻尼扭转振动
节点
在某一转角位移下，圆盘受到
惯性力矩： I
弹性力矩： K / e 则得平衡方程：
k 0 I k I 0程，得：
α =360°
x=0
即 x=R
2.活塞的速度
R sin x
R
4
2 sin 2
= 0
α=0° α=180°
1 x 2 x
x
α ＜90 °或 α ＞ 270°时的某位置 3.活塞的加速度
2 x R cos
xmax x
R
4
(2 ) 2 cos 2
第十二章 柴油机及 推进轴系的振动
1.影响结构强度和正常工作；
S L
Aˊ
2.影响轴承的润滑和磨损；
3.引起船体振动、机体损坏等。
第一节 活塞、连杆的 运动及其作用力
－、活塞的运动
1．活塞的位移
R = S/2 连杆比λ
λ = R/L = 1/3~1/5
A"
x R(1 cos ) 4R (1 cos 2 )
方向向下
1 2 x x
0
max R 2 (1 ) x x max R 2 (1 ) 方向向上 180 x x 0 在 90或 270的某位置 x
二、连杆的运动
sin
2α
R
R 4
二次往复惯性力
ω ω 2ω 2α 2α 2ω
α
α
一次往复惯性力
即曲柄在上止点时，平衡重应当垂直朝下。
船舶轴系扭转振动校核及案例分析
99/0
4
1
0.123
2.539E-07
99/0
5
1
0.153
2.491E-07
99/0
6
1
0.153
2.539E-07
99/0
7
1
0.123
2.539E-07
99/0
8
1
0.153
1.474E-07
99/0
9
1
2.348
1.493E-05
0/0
10
1
0.038
1.143E-06
52/0
11
1
0.117
46
中国水运
第 21 卷
根据《钢质内河船舶建造规范》（2016），案例船有 6 缸， 应计算航行工况和离合器脱开工况及在这两种工况下每一缸 熄火工况的扭振计算。通过 COMPASS 软件的计算，得出上 述工况下的曲轴扭转振动应力、中间轴扭转振动应力、螺旋 桨轴扭转振动应力、齿轮啮合处振动扭矩、弹性联轴器振动 扭矩。
3.704E-07
82/71.5
12
1
0.041
0
0/0
13
1
0.077
1.585E-07
73/0
14
1
0.013
0
0/0
15
1.733
0.022
1.608E-06
70/0
16
1.733
0.021
1.315E-06
75/0
17
1.733
0.032
4.957E-06
100/0
18
1.733
0.040
5.364E-05
船舶振动设计实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解船舶振动的基本原理和影响因素。
2. 掌握船舶振动测试方法及数据处理技术。
3. 分析船舶振动特性，优化船舶结构设计。
二、实验原理船舶振动是指船舶在航行过程中，由于各种因素（如波浪、风力、发动机等）引起的船体、船舱等结构的振动现象。
船舶振动不仅影响船舶的舒适性和安全性，还可能对船体结构造成损害。
本实验旨在通过振动测试和分析，了解船舶振动特性，为船舶结构设计提供依据。
三、实验仪器与设备1. 振动测试仪：用于测量船体、船舱等结构的振动加速度、速度和位移。
2. 激励器：用于模拟船舶在航行过程中受到的波浪、风力等激励。
3. 数据采集系统：用于采集振动测试仪的信号，并进行实时处理和分析。
4. 船舶模型：用于模拟实际船舶的振动特性。
四、实验步骤1. 搭建实验平台：将船舶模型固定在实验台上，连接振动测试仪、激励器和数据采集系统。
2. 设置实验参数：根据实验要求，设置激励器的频率、幅值等参数，以及振动测试仪的采样频率、采样点数等参数。
3. 进行振动测试：启动激励器，模拟船舶在航行过程中受到的激励，同时采集振动测试仪的信号。
4. 数据处理与分析：将采集到的信号传输到数据采集系统，进行滤波、频谱分析等处理，得到船舶振动特性参数。
5. 优化船舶结构设计：根据振动特性参数，分析船舶结构设计中的不足，提出改进措施。
五、实验结果与分析1. 振动加速度测试结果：通过振动测试仪采集到的振动加速度信号，可以看出船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动加速度较大，尤其在波浪激励下，振动加速度更为明显。
2. 振动速度测试结果：振动速度测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动速度也较大，且随频率的增加而增大。
3. 振动位移测试结果：振动位移测试结果表明，船舶在航行过程中，船体、船舱等结构的振动位移较大，尤其在波浪激励下，振动位移更为明显。
六、结论1. 本实验验证了船舶振动测试方法的有效性，为船舶结构设计提供了依据。
船舶轴系的振动与控制分析船舶专业毕业设计毕业论文
船舶轴系的振动与控制分析摘要本文主要进行船舶轴系振动的模态分析（固有频率与固有振型），通过MATLAB 平台实现了船舶轴系纵向振动模态计算的通用程序，并且分别应用该通用程序与ANSYS中的模态分析计算了船舶轴系扭转振动与纵向振动（给定轴系）的模态，并对所计算的结果进行了对比与分析。
同时，本文也介绍了船舶轴系强迫振动的计算以及船舶轴系振动的控制分析。
本文以船舶推进轴系的振动为研究对象，查阅了国内外大量文献，首先介绍了船舶推进轴系振动的分类，接着以一种通俗的方式阐述了各种振动的机理。
其次论述了轴系振动计算的几种常用的方法：霍尔兹法、传递矩阵法与有限元法。
接着论证了传递矩阵法的可用性，以及在什么情况下使用该方法可以达到所需的精度要求。
然后通过MATLAB平台实现了船舶轴系振动（包括扭转振动与纵向振动）的通用程序。
紧随其后，使用该程序计算了一个扭转振动与纵向振动的实例，再后来使用ANSYS对同样的例子进行了计算分析，通过比对，证实了通过MATLAB平台实现的通用程序计算的结果是令人满意的。
随后介绍了轴系的强迫振动及计算强迫振动的传递矩阵法，并给出了该方法的一个简单的算例，之后介绍了避振的几种思路。
最后对研究成果和有关问题进行了总结，对研究中的不足作了说明，对今后的工作做出了展望。
关键词：纵向振动，传递矩阵法，有限元法，通用程序，强迫振动Analysis of Vibration and ControlOn Ship ShaftingAbstractThis paper is mainly researching the vibration characteristics on ship shafting (natural frequencies and mode shapes). Through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the longitudinal vibration and torsional vibration on ship shafting, and using this general program, an instance is calculated. ANSYS is applied to, too. And then both of the calculated results were compared and analyzed. At the same time, the paper also describes the calculation of the forced oscillation of ship shafting and the analysis of ship shaft vibration control.In this paper, viewing vibration of ship propulsion shafting as the research object, I consulted relevant data at home and abroad. First, I have introduced the classification of ship propulsion shafting vibration, and then described in a easy manner to various vibration mechanism.Next, several commonly used methods to vibration calculations are discussed: the Holzer method, the transfer matrix method and the finite element method.Then the availability of the transfer matrix method is demonstrated, and also is the required precision when we can achieve by the method.After that, through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the vibration (including the longitudinal and the torsional vibration) vibration on ship shafting. Then we use the general program to calculate an instance of longitudinal and torsional vibration. And then we use ANSYS to calculate the same example. By comparison, we confirm the results by the general program through MATLAB platform are satisfactory.Then we introduce the forced vibration of ship shafting and the transfer matrix method of the forced vibration, and a simple example is showed, after that we introduce several ideas to avoid vibration.Finally, a summary about the achievement and problems is presented. An explanation of imperfectness in the study and pieces of advisement for the future work is given.Key words: Longitudinal Vibration，Transfer Matrix Method，Finite Element Method，General Program, Forced Vibration目录摘要........................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................. I I 目录 ................................................................................................................ III 一绪论 (1)1.课题研究的目的和意义 (1)2.国内外研究概况 (2)3.本文主要工作 (3)二船舶轴系振动简介 (5)1.纵向振动 (5)2.扭转振动 (6)3.回旋振动 (7)三轴系振动计算方法 (9)1.霍尔兹（Holzer）法 (9)2.传递矩阵法 (11)3.有限元法 (19)四轴系振动通用程序实现 (23)1.船舶轴系的构造 (23)2.轴系振动通用程序实现 (25)3.轴系振动通用程序的应用与检验 (28)五船舶轴系振动的控制 (46)1.船舶轴系的强迫振动 (46)2.船舶轴系强迫振动的传递矩阵法 (46)3.强迫振动算例 (48)4.船舶轴系避振措施 (50)六总结 (52)1.结论 (52)2.设计评价和展望 (52)致谢 (53)附录 (54)参考文献 (62)一绪论1.课题研究的目的和意义声明：本论文中除特殊说明之外出现的所有物理量的单位均为国际制单位，即长度为米，时间为秒，质量为千克等。
船舶推进轴系纵向振动模拟装置的振动测试与分析
船舶推进轴系纵向振动模拟装置的振动测试与分析王家盛刘耀宗（国防科学技术大学机电工程研究所，湖南长沙 410073）摘要：说明了开展船舶减振降噪技术研究的重要意义；基于实验室搭建的模拟船舶推进轴系纵向振动的实验装置，对由螺旋桨推力引起的轴系纵向振动特性进行了测试；介绍了阶比分析的相关概念，并采用常规谱分析和阶比分析的方法对测得的振动信号进行了分析；研究了在螺旋桨激励下轴系纵向振动的特性，为开展船舶推进轴系纵振减振技术的研究提供了依据。
关键词：轴系；纵向振动；振动测试；阶比分析Test and Analysis of Axial Vibration Hypostatic Test Rig of TheShip’s Propelling ShaftingWang Jia sheng Liu Yao zong(Institute of Mechanical Engineering, National University ofDefense Technology, Hunan Changsha 410073)Abstract: Describe the importance to carry out the researches of the vibration and noise reduction technology of ships; Based on the hypostatic test rig to simulate axial vibration of the ship’s propelling shafting which is built in the laboratory, test the axial vibration of the shafting caused by the thrust of the screw propeller; Introduce the related concepts of order analysis, and use the methods of conventional spectrum analysis and order analysis to analyze the measured vibration signals. Study the characteristics of the axial vibration of the shafting promoted by the screw propeller, which provides the basis for researches of the axial vibration reduction technology of the ship’s propelling shafting.Keywords: Shafting; Axial Vibration; Vibration Testing; Order Analysis引言随着舰船的高速化、大型化，由于轴系转动部件的不平衡及螺旋桨在不均匀流场中工作所产生的脉动推力引起的纵向振动日趋剧烈[1]，振动通过支承传递到外壳上，由此而产生的声辐射严重影响了舰艇的隐声性能。
舰艇桨-轴系-船体耦合振动测试实尺度试验台设计
舰艇桨-轴系-船体耦合振动测试实尺度试验台设计戴明城;鞠剑峰;孙启【摘要】为获得舰艇桨-轴系-基座-船体的振动传递规律,分析桨-轴系-船体耦合动力特性数值计算的合理性,考核轴系各项减振措施的减振效果,搭建了基于减振降噪设计且与实舰较吻合的桨-轴系-船体耦合振动测试的实尺度试验台.通过基座阻抗特性、轴系和船体振动响应、轴系模态等试验和各项减振措施测试,获得了耦合系统纵向振动频响传递函数、船体结构响应特性以及为修正耦合动力特性数值计算所需试验数据,考核了各项减振降噪措施.【期刊名称】《船海工程》【年(卷),期】2018(047)005【总页数】4页(P92-95)【关键词】桨-轴系-船体耦合系统;水下辐射噪声;减振降噪;实尺度试验台【作者】戴明城;鞠剑峰;孙启【作者单位】中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011;中国船舶及海洋工程设计研究院,上海200011【正文语种】中文【中图分类】U661.44近年来我国“安静型”舰艇的需求显著增加，尤其是要求低航速时具有较低的水下辐射噪声水平。
从国内外文献资料及控制水下辐射噪声的措施来看，舰艇低频段辐射噪声占总体辐射噪声能量的一半以上，说明低频段噪声是舰艇低速航行工况辐射噪声主要贡献来源[1]。
根据潜艇声隐身设计经验，在机械噪声、螺旋桨噪声等主要噪声源得到有效控制后，桨-轴系-船体的耦合振动就成为产生低频噪声的主要振动源。
针对桨-轴系-船体耦合振动噪声及其控制技术的研究，目前国内多针对潜艇[2-4]，而对水面舰艇的关注不多，且涉及到军事公开发表的文献较少，国内基本处于理论分析和模型试验研究阶段。
推进轴系的振动除对轴系本身产生损坏外，还通过艉轴承、中间轴承、推力轴承及基座将螺旋桨不均匀的激振力传递给船体，引起船体振动并产生水下辐射噪声[5]。
在以往的研究中通常将螺旋桨、轴系和船体分别独立研究，如螺旋桨激振力的计算方法[6]、轴系的横振(纵振)计算及其影响因素研究[7]、船体结构的受迫振动与声辐射特性[8]等，而围绕推进轴系振动激励船体结构振动引发辐射噪声的机理研究则较少，并忽略了相互之间的耦合关系。
船舶模拟轴系扭振试验台的研制
收稿日期:2002-11-22作者简介:王炳辉(1969)),男,实验师1基金项目:宁波市科技攻关项目代号:00N0401号1船舶模拟轴系扭振试验台的研制王炳辉,冯志敏,王 颖,胡志钢(宁波大学海运学院,宁波 315211)摘 要:本文在喷油泵调试台上安装船舶模拟轴系和各种非接触式传感器,改造成船舶模拟轴系扭振试验台进行有效的探索。
模拟轴系按实船轴系进行比例缩小进行设计与核校,轴系的分析与监测软件采用VB 程序进行编程。
研究表明,该试验台是船舶模拟轴系进行扭振测试、故障设置与诊断研究的重要工具。
关键词:喷油泵调试台;轴系扭振;测试与分析;VB中图分类号:TP391 文献标识码:A 文章编号:1002-4956(2003)05-0059-05船舶轴系主要由柴油曲轴、飞轮、中间轴、尾轴(输出轴)、螺旋桨等组成,轴系扭转振动是船舶轴系常见的振动形式之一,其中,内燃机曲轴振动是引发船舶发动机结构和动力装置振动及噪声的主要激励源。
当作用在轴上的扭矩发生变化时,将使轴系发生扭振。
扭振发生时,轴的应力状态周期性地变化,这将引起轴本身及轴上零件的疲劳,严重时将发生轴的断裂,造成重大的、甚至是灾难性的事故。
此外,扭振还使机器的运行平稳性受到破坏,造成一些其它不良影响。
因此,内燃机轴系的扭转振动成为影响的船舶动力装置安全运行的重要性能之一,许多国家的船检机构规定:/大于150马力的内燃机装置的扭振计算和测量资料必须向该组织提出审批0,当扭振各项数据超出规定时,不准出厂使用。
船舶航行在海上,轴系空间小,传感器安装不便等不利因素,直接影响科研人员进行船舶轴系扭振的研究。
并且,不可能在现场进行各种破坏性的故障设置与诊断,在此基础上提出预防措施。
因此,如何在实验室进行船舶模拟轴系进行仿真研究,是船舶轴系研究的一条有效的途径。
本文利用实验室原有的喷油泵试验台,在试验台上设计安装船舶模拟轴系,改装成为船舶轴系扭振测试台进行研究性探索,并取得成功,现将轴系模拟试验台简要介绍。
船舶推进轴系扭转振动的仿真与试验研究
船舶推进轴系扭转振动的仿真与试验研究周立彬;陈焕国【摘要】The ship propulsion shafting system is simplified to the branch shafting system.The transfer matrix and the frequency equation of the system are established.By using Newton——Raphson method to solve the nonlinear homogeneous equation,the propulsion shafting vibration mode,the resonance speed and the resonance frequency are calculated and analyzed.The torsional vibration test system based on coupling output flange is estahlished to determine whether the axis section of the torsional stress is below the specification limit or determine the speed penalty area.Test results show that the harmonic vibration frequency and the maximum error of the corresponding calculation value is only 1.7％.It proves the validity of calculation model.And it accounts the additional stress and torque of the shaft torsional vibration according to the calculation results of the torsional vibration.It confirmed that the maximum additional stress is in the crankshaft and its torsional vibration is 8.75 MPa,which is less than the specified operating allowable stress.%将船舶推进轴系简化为分支轴系系统,建立了系统的传递矩阵和频率方程,通过非线性齐次方程求根的Newton-Raphson方法,分析计算推进轴系的振型、共振转速和共振频率.建立扭振测试系统对联轴器输出端法兰处进行测试,以确定各轴段扭振应力是否低于规范限制值或确定转速禁区.测试结果显示,各简谐振动频率与相应的计算值最大误差值仅为1.7％,说明了计算模型的正确性,同时按扭振计算结果核算各轴段的扭振附加应力和扭矩,证实最大扭振附加应力出现在曲轴处,为8.75 MPa,小于规定的持续运转许用应力.【期刊名称】《实验室研究与探索》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】4页(P107-110)【关键词】船舶;推进轴系;扭转振动;仿真;测试诊断【作者】周立彬;陈焕国【作者单位】大连海洋大学机械与动力工程学院,辽宁大连116023;大连辽南船厂质量管理处,辽宁大连116041【正文语种】中文【中图分类】TP391.0;U644.2多缸内燃机轴系包括曲轴、凸轮轴和传动轴等。
船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计
船舶动力装置轴系扭转振动计算课程设计班级：轮机0801班学号：U200812201姓名：李弘扬一．设计任务及意义：在推进装置中，从主机到推进器之间，用传动轴及保证推进装置正常工作所需的全部设备连接在一起的中间机构成为轴系。
船舶轴系是船舶动力装置的重要组成部分之一。
轴系的工作好坏，将直接影响船舶的推进特性和正常航行，并对船舶主机的正常工作也有直接的影响。
如果轴系设计质量欠佳，将会引起机体振动、传动系统零部件损坏、轴承过度磨损、甚至轴件折断等事故，不仅会中止机械系统的正常运行，也会危急工作人员的生命安全。
因此对轴系必须进行深入的研究，以利于其正确的设计、制造、安装和检验。
船舶轴系振动控制就是设计及安装中采取措施，以保证动力装置的振动限制在容许的范围内。
这次设计主要是针对简化实际系统后的理想的轴系当量系统图进行分析，采用其参数，通过各种方法（矩阵特征值特征向量、HOLZER 法、专门解微分方程的软件等）求出系统的各阶频率及其主阵型，通过对着2个参数进行分析，得出所需的数据，并总结归纳出轴运转过程中要注意的问题，以保证轴能够安全有效的运转。
二．柴油机推进轴系布置图：图1所选主机的型号为6350ZC-1，其额定功率为661Kw，额定转速为350r/m。
三．轴系当量系统图：为了方便对船舶的推进轴系进行分析和振动计算，将实际的船舶推进轴系简化成当量系统，如下图：图2其中：1.空气压缩机2.水泵3.变速齿轮 4-8.柴油机气缸 9.飞轮 10.减速器 11.联轴节 12.螺旋浆各当量参数如下表：序号 1 2 3 4~7 8 9 10 11 12转动惯量5.98 1.08 1.04 2.913 2.913 51.463 0.6 1.115 3.944(kg·m2)扭转刚度×10-58.2 392.2 150 112.78 169.66 0.5 0.5 50.29 (N·m/rad)表1转动惯量与扭转刚度的等效计算原理：a，转动惯量：轴系作扭转振动时，其运动部件可分为旋转运动件和往复式运动件，其中，旋转运动件的转动惯量一般都是对圆盘这类有规则几何形状的物体进行积分：J=.比如真空心圆轴的转动惯量为J=ρ（）L （kg ·m ）。
船舶复合振动实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景随着我国海洋经济的快速发展，船舶工业得到了长足的进步。
船舶在海洋环境中航行时，会受到各种自然因素的干扰，如风、浪、流等，导致船舶产生振动。
船舶振动不仅影响船员的舒适度，还可能对船舶的结构强度、设备性能产生不利影响。
因此，对船舶进行振动实验，研究其振动特性，对于提高船舶的航行性能和安全性具有重要意义。
本次实验针对一艘中型船舶进行复合振动实验，旨在研究船舶在波浪、风力等环境因素作用下的振动特性，为船舶设计和优化提供理论依据。
二、实验目的1. 研究船舶在波浪、风力等环境因素作用下的振动响应；2. 分析船舶振动的主要影响因素，为船舶设计提供参考；3. 评估船舶的振动性能，为船舶安全航行提供保障。
三、实验方法1. 实验设备：本次实验采用振动测试系统对船舶进行复合振动实验。
测试系统包括振动传感器、数据采集器、分析软件等。
2. 实验环境：实验在船舶平稳航行状态下进行，模拟实际航行环境。
3. 实验步骤：1) 将振动传感器安装在船舶关键部位，如船体、甲板、舱室等；2) 利用数据采集器实时采集振动信号；3) 通过分析软件对振动信号进行处理，分析船舶振动特性。
四、实验结果与分析1. 波浪作用下船舶振动特性：实验结果表明，船舶在波浪作用下，船体、甲板、舱室等部位均存在明显的振动。
其中，船体振动最为显著，其次是甲板和舱室。
波浪频率与船舶振动频率存在一定的相关性，当波浪频率接近船舶振动频率时，船舶振动幅度会显著增大。
2. 风力作用下船舶振动特性：实验结果表明，风力对船舶振动的影响较为复杂。
当风力较小时，船舶振动幅度较小；当风力较大时，船舶振动幅度显著增大。
风力方向与船舶振动方向存在一定的相关性，当风力方向与船舶振动方向一致时，船舶振动幅度会显著增大。
3. 船舶振动影响因素分析：1) 船舶结构设计：船舶结构设计不合理会导致振动传递路径增多，从而加剧船舶振动；2) 船舶重量分布：船舶重量分布不均会导致船舶重心偏移，进而引起船舶振动；3) 船舶设备性能：船舶设备性能不佳会导致设备运行过程中产生振动，进而影响船舶整体振动。
船舶轴系振动教学演示实验台架设计与实验分析
船舶轴系振动教学演示实验台架设计与实验分析
刘夏青;温小飞;张怀越;秦旭
【期刊名称】《大学物理实验》
【年(卷),期】2013(026)005
【摘要】通过船舶轴系振动理论和实践特点的分析,设计和制作了船舶轴系振动教学演示实验台架.同时,在教学演示实验台架与实船之间开展了比对实验,在船舶轴系振动信号、轴系扭振频谱、横振频谱、纵振频谱等关键实验环节进行了比对分析和讨论,得出了船舶轴系振动教学演示实验台架的可用性和可比性.
【总页数】4页(P34-37)
【作者】刘夏青;温小飞;张怀越;秦旭
【作者单位】浙江海洋学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院,浙江舟山316000;浙江海洋学院,浙江舟山316000
【正文语种】中文
【中图分类】O4-33
【相关文献】
1.基于磁流变弹性体的船舶轴系纵振动力吸振器的实验研究 [J], 杨志荣;卢坤;饶柱石;于洪亮
2.基于实验台架的某机枪实验模态分析研究 [J], 崔云鹏;潘宏侠;王志军
3.自供电式船舶轴系振动监测装置设计 [J], 徐雨琴;董良雄;陈天然;俞嘉阳
4.振动的分解之教学演示实验 [J], 张祥雪
5.船舶轴系横向振动共振转速的实验 [J], 王传溥;刘志刚;张洪田;张文平;张天元;陈泽智
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
船弹性支撑轴系振动特性研究
船弹性支撑轴系振动特性研究摘要：船舶轴受螺旋桨力、转子自身惯性不均以及主机侧激光枪战力的影响。
这将产生振动能量，通过支承结构使外壳摆动，从而影响船舶的不可见性。
阻尼电阻技术的主要优点是将主机线和轴线布线到柔性结构上，然后通过底部具有足够刚度的阻尼器降低振动能量。
但是弹性支撑结构的低刚度改变了阻尼段的动力学，使得隔热层的激励变得更加复杂，主轴圈变得更窄，理论上导致频率降低，影响了轴向系统的安全性。
本文主要分析了船舶弹性承载波的振动特性。
关键词：舰船轴系；弹性支撑；振动特性；模态验证；耦合振动引言船舶的螺旋桨保护杆是发动机和螺旋桨动力传输以及螺旋桨推进传输的重要组成部分。
当轴由主动件(如发动机或螺旋桨)的振动驱动时，可能会发生振动，如果轴系统设计不正常，可能会导致异常振动，从而导致机械故障和机身异常振动。
本地轴流防护船的设计大多采用木材法或传输矩阵上开发的方法，计算结果通常不准确。
当计算结果符合规范要求时，船舶动力系统中经常会出现异常振动。
以工作船轴设计为设计背景，引入了有限元方法，分析了轴承参数变化对轴固有频率的影响以及轴对激励的响应，并研究了轴振动控制设计的建议。
1、某型工作船推进轴系简介上述交货项目建造了一系列用于统一国家规划的新型船舶，其中主要运输系统是两个桨，通过高度弹性离合器装置连接到变速器的输入轴，并将变速器装备为单、双出口。
主轴转速使主轴驱动后的主要输出随螺旋桨移动，左机翼车轮或右机翼车轮的PTO输出通过高度弹性的离合器驱动火焰泵或轴生成器。
由于曲轴系统很长，螺旋桨支架通过人体支架远离机身，曲轴结构薄弱，使轴系统易受外部冲击异常振动的影响，因此在轴系统的规划阶段需要振动功能及相应的实例研究。
动力系统的主要组成部分是螺旋桨座椅、螺旋桨扩展、中心轴、轴向保护轴和轴承。
轴向振动的主要驱动力是发动机活动应力、传动应力和螺旋桨应力。
主要原因是螺旋桨仿真发生在船舶的非均匀流场上，造成非均匀冲击、变扭矩和弯曲力矩，构成船舶绳索的主要动力来源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
频谱 、 纵振频谱等关键 实验环节进行 了比对分析 和讨论 ， 得出了船舶轴 系振 动教 学演示 实验 台架 的可用
性 和 可 比性 。
关ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
键
词： 船 舶轴 系 ； 振动 ； 实验 台架 ； 教学演示
文 献 标 志码 ： Ａ
中 图分 类 号 ： ０ ４ － ３ ３
船舶轴 系 是船舶 动力 装置 中 的重要组 成部 分 之一 ， 承担 着将 船 舶 主 机发 出 的功 率传 递 给螺 旋 桨， 同时将螺旋桨产生的轴 向推力传递 给船体实 现推 船航行 作 用 。船 舶轴 系振 动是 船舶普 遍存 在 的客 观现象 ； 由于船舶 主 机 的工 况变 化 ， 不 同阶段 会 产 生不 同程 度 的振 动 ， 当其 振 动 系统 固有 频 率 与激 发频 率相 同 ， 就会 产 生 共 振 。对 于大 功 率 推 进装 置 ， 即使 不处 于 共振 状 态 ， 由于激 励 增 大 ， 也 可能 引起 剧烈 的振 动 ； 从 而 会 导致 轴 应 力 （ 扭矩 ） 呈周 期性 变化 ， 将引起 轴 系本身 及其 零件 疲劳 ， 严 重 时将发 生轴 的断裂 ， 造 成重 大 、 甚 至灾难 性 的后 果 。因此 ， 船舶 轴 系振动 问题 ， 成 为 轮机工 程 专业 技术 人员 的关 注 点 ， 也是 轮 机 工 程 学科 专 业 教 学 的一 个重 要 内容 ， 且 属于 专业 教学 重点 和难点 。 为 了在教 学环节 中 ， 更形象 描述 、 理解 和分 析 船舶 主推 进轴 系振 动形 式 、 特 点及规 律 ， 提高学 生 对轴 系振 动特 性 的认 识 ， 锻 炼 科 学分 析 和解 决 轮 机工 程 问题 的能 力 ； 一般 都 会 在 船 舶轴 系振 动 理 论教 学基 础上 ， 开设 对应 的实 验项 目。通 过实 验 ， 学生 可独立 自主 的完 成 轴 系 振 动数 据 的采 集 、 分 析， 感性 、 直观 地认识 和 理解船 舶轴 系振 动 内在形 式及 特性 ， 从 而有 助 于学 生 对 轮 机 专业 知识 的理 解并 培养 其独 立分 析和解 决 问题 的能力 。
基 金项 目： 浙江省 自然科学基金项 目（ ＹＪ ２ Ｅ ０ ９ ０ ０ ｏ ７ ） ； 浙江省公益性技术应用 研究计划项 目（ ２ Ｏ １ ３ Ｃ ３ １ Ｏ ５ Ｏ ） ； 浙江海 洋学院大学 生创 新项 目（ ２ ０ １ １年度）
常 巨大 的 ， 其 包括 了船 员配 置 、 试 航 区 的选 择 、 适 航 大纲 的制定 、 整船 系统 的维 护和保 养费 用等 ； 同
１ 基 本 实 验方 法
船舶 轴系 振动 实 验 项 目 ， 一 般可 分 为 三 种 形 式： 实船 实验 、 试验 台架 实验 、 演示 台架 实验 。 实船 实验 ， 是在 实船 上进行 ， 实 验成本 将是 非
第 ２ ６ 卷
第 ５期
大
学
物
理
实
验
Ｖｏ １ ． ２ ６ Ｎｏ ． ５
Ｏｃ ｔ ． ２ ０ １ ３
２ ０ １ ３年 ｌ ０月
ＰＨ ＹｓＩ ＣＡＬ Ｅ ｘＰＥ ＲＩ Ｍ ＥＮＴ ０Ｆ Ｃ ０ＬＬ ＥＧＥ
文章编号 ： １ ０ ０ ７ — ２ ９ ３ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５ — ０ ０ ３ ４ － ０ ４
船 舶轴 系振 动教 学 演 示 实 验 台架设 计 与 实验 分析
刘夏青 ， 温 小飞 ， 张怀越 ， 秦
（ 浙 江海 洋 学 院 ， 浙江 舟山 ３ １ ６ ０ ０ ０ ）
旭
摘
要： 通过船舶轴系振动理论和实践特 点的分析 ， 设计 和制作 了船舶轴 系振动 教学演 示实验 台
架 。同时 ， 在 教学演示实验 台架 与实船之 间开展 了比对实验 ， 在船舶 轴系振动信 号、 轴系 扭振频谱 、 横振
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ — ０ ４ — １ ７
时， 还存在出海风险等不安全因素。因此 ， 在高校 本科 教 学过程 中 ， 基 本 上均 不 会 选 择该 种 实验 形 式 。当然 ， 实船 实 验 可 以采 集 到 船 舶轴 系振 动 的 真 实数据 ， 具有 完全 的可 信度 。 试 验 台架 实验 ， 是将 实船上 的 轴系 ， 安装 到实 验室， 包 括 了船 舶 主机 、 轴 系 和螺旋 桨 。忽略 了船 舶螺旋桨激励 、 船体振动等因素的影响 ， 因而可以 认为是在一定假设条件下 ， 船舶轴系振 动特性 的 体 现 。与实船 实 验 相 比较 ， 除 了振 动 特 性 与实 船 存在一定差异外 ， 在形式上具有高度的相似性 ， 因 此 可 以用于分 析 和研究 船舶轴 系振 动 的变化 规律 和影 响 因子 ； 同时 ， 实验 成 本 大 大 降低 ， 其 主要 体 现 在燃 油 、 滑 油和 电力消 耗 。试 验 台架 实验 ， 一般 在 进行科 研 项 目实 施 和 研 究 生 教 学 过 程 中会 采 用； 而在 本科教 学 中 ， 由于实验 成本 及安 全等 方 面 原 因而 不考 虑 。 演 示 台架 实 验 ， 主要 关 注 船 舶 轴 系振 动测 试 过 程 的相似性 、 实 验分析 手段 一致 性 、 振 动规 律可 比性等 ， 而不 追求 与实船 真实 信号 的高 度符 合性 。 因此 ， 在 演 示 台架 上 ， 不 会 配 置 船 舶 主 机 和 螺 旋 桨， 在 台架尺 度 、 轴 系布 置形 式等方 面都 将根 据需 要 进行 简化 。与 前 述 的两 种 实 验 方 法相 比 ， 演 示 台架实 验成本 基 本 可 以忽 略 不 计 ， 因为 除 了 电力 外， 没有任何其他方面的消耗 ； 同时， 演示 台架上 测得的振动信号与实船一样， 为周期性振动信号， 可 以演示性的表达 船舶轴 系振 动部分特 征 ； 使得 演示 台架实验成为本科教学成为不可多得 的实验手段 。