81700DWT散货船推进轴系纵向振动计算

频 率测 量 ，并结 合推 力 轴承 刚度 值 来校准 曲轴 的纵 向刚度 值 。 （ ２ ）推力 轴承 的纵 向 刚度 推 力 轴 承 的 纵 向 刚度 实 际 上 是 指 推 力 环 、 油
垂 向振动、机舱构件的局部振动和上层建筑纵 向振
作者简介：秦辉 ，男 ，硕 士，助理工程 师。
研究方 向：船舶动力装 置。
膜、推力块、推力轴承座及双层底等构件刚度的当
２ ０ １ ３ ／ ２科技与管理 １
船舶 设计
量值 。 由于其 结构 复杂 ，影 响 因素较 多 ，所 以一般 应根据 实测 结果确 定 。 （ ３ ）其 他轴 的纵 向刚度 串联 轴 纵 向刚 度 的倒 数 为 各 段 轴 刚 度 倒 数 之 和 ，并 联轴 的纵 向刚度 为各 段轴 刚度 之和 ；空心轴 的纵 向刚度 为 以外径 与 内径 的直轴 的刚度之 差 。 ２ ． ３激 励力 产 生轴 系纵 向振动 的激励 力有 【 ５ 】 ：
计算模型，计算了轴系 自由振动振 型和强迫振动响 应，根据 Ｃ Ｃ Ｓ轴 系纵 向振动衡准要求 ，对计算结
果进 行 了分析 。对轴 系振 动 计 算 有 了初 步 的 了解 和 认 识 ，为进 一 步分析 和研 究船 舶 轴 系振 动 奠定 了基
础，对以后的学习和工作具有深刻的意义。
关 键词 ：推 进 轴 系；纵 向振 动 ；计 算 分析
（ １ ）柴 油机 气体 压 力产 生 的径 向简 谐力 ； （ ２ ）往 复惯 性 力产 生 的径 向简 谐力 ； （ ３ ）螺旋 桨在 不均 匀流 场 中产生 的简谐 力 。 ２ ． ４ 纵振 力学 模型 根据 ８ １ ７ ０ ０ ＤＷＴ散货 船 的轴系 布置 图 ， 按照上 述转化 原 则 ，其推进 轴 系 的纵振 力学模 型如 图 １ 所
复杂 ，所 以准 确 的 曲轴 纵 向刚度 值 应 Ｉ 自柴油机 制造 厂 通 过试 验确 定 ，或 在 台架 上对 轴 系进 行纵振 固有
（ ２ ）传 动 齿 轮 轮 齿 过 大 的 附加 弯 曲 负荷 ，加
速 齿 面磨损 甚 至损 坏 ；
（ ３ ）推 力轴承 的附加 交 变 负荷 ； （ ４ ）轴 系 纵 振产 生 的 二 次激 励 力 引起 船 体梁
２ 计算模 型
纵 振 的力 学模 型 应 尽 可 能 反 映 实 际振 动 系统 的振 动 特性 。通 常处 理 为有 限集 中质 量 ｍ 和无质 量 弹簧 （ 刚度 为 ｋ Ｄ 组 成 的离 散系 统 。
பைடு நூலகம்
１ 引 言
随着 船舶 大 型化 ，主 机 功率 相应 增 大 ，除提 高 柴 油机 强载度 外 ，其 汽缸 数 也有 所 增 多 ，特 别在 长
２ ． ２纵 向刚度计算【 ３ 】
（ １ ）曲轴 的纵 向刚 度
（ １ ） 曲柄 销 过 大 的 弯 曲应 力和 拉 压 应 力 ，甚
至会产生 曲轴的弯 Ｈ ｛ １ 疲劳破坏 （ 与柴油机与轴系的
布 置 相关 ） ；
曲轴 的纵 向 刚度 对 轴 系 纵 振 的 固有 频 率 和 振 型影 响很 大 ，但 山于 Ｉ ＿ ｝ ｝ ｆ 轴 结构 形状 和 受力情 况 比较
示。
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一
ｋ仇
图１ ８ １ ７ ｏ ０ Ｄ ＷＴ散 货船 推进轴 系纵 振 力学模 型
系 统模 型 的各质 量及 刚度 计算 结 果见表 ｌ 所示 。
表 １质 量及 刚度 计算 结果
２ 科技与管理
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《 科 技 与管理 》２ ０ １ ３年第 ２期
软件建立了 ８ １ ７ ０ ０ ＤＷ Ｔ 散 货船 推 进 轴 系纵 向振 动
各 国船 级 社规 范 对 船 舶 推 进 轴 系 纵 向振 动 计 算和 测 量均提 出 了要 求 ，并颁 布 了包括 轴系 纵振 内 容 的指 导性文 件 ，对船 舶 推进轴 系振动 的研 究越来 越重 视 。因此 ，对 船舶 推进 轴 系振 动计 算具 有重要 意义 。 本文 以 ８ １ ７ ０ ０ ＤＷＴ散货 船推 进轴 系为研 究对 象 ，进行 了计 算 和分 析 。
轴 系 布置 时 ，由于柴 油 机气 体 压 力激 起 的有 害 的纵
２ ． １质量计算
轴 系 纵 振 模 型 中 的质 量 可 按 一般 公 式进 行 计
算，但应根据不同情况分别计入相关运动件的影响
［ ３ １ ：
振 临界转速有可能落入运转转速 范围内，这一点已 引起 柴油机 制 造厂 的重视 ，并 较 早对 柴 油机 推进 轴
３纵振计算
３ ． １计算结果
利用 Ｃ ＯＭＰ ＡＳ Ｓ ． Ｒ ＵＬ Ｅ Ｓ 软件 ，按能量 法 计算
’
纵振 响应 。第 ０节 、 １节 自由振动及 强迫 振动 计算
《 科 技 与管 理》２ ０ １ ３年 第 ２期
文章编 号 ：２ ０ ３ ０ ／ Ｓ Ｇ（ ２ ０ １ ３ ）０ ２ ０ １
８ １ ７ ０ ０ ＤＷＴ散货船推进轴 系纵向振动计算
秦 辉
摘
要： 以８ １ ７ ０ ０ ＤＷ Ｔ散 货船 推 进 轴 系为研 究
动。
对象， 利 用 ＣＣ Ｓ船 舶计 算 系统 ＣＯＭＰ ＡＳ Ｓ — ＲＵＬ Ｅ Ｓ
系 纵 向振 动 开展 了研 究 …。此 外 ，船 尾 不 均匀 伴流 场 工 作 的螺旋 桨作 用 的较 大 的交 变 纵 向激 振力 （ 推
力 ）以及 轴 系 的纵扭 耦 合振 动 也会 产 生推 进轴 系 的 纵 向振 动 。 推 进 轴 系 纵 向振 动 的 危 害 性 主 要 表 现 在 以 下 几 个 方面１ ２ １ ：
（ １ ）计算单位 曲柄纵振质量时，可不计入连
杆 等 运动 件 的影 响 ；
（ ２ ）当推力环与船体之问简化为一个等效弹
簧时 一般 不计 入 推力 块质 量 的影 响 ；
（ ３ ）应计 入 螺旋 桨 附连 水 的影 响 ，纵 振 附水
质 量 有理 论公 式 计算 求得 ，也可 以根 据经验 选取 。