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动态因素下的船舶推进轴系校中理论及应用研究

作　者: 高亚坤
导　师: 周瑞平
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 轴系校中多点支承 MATLAB 油膜压力分布油膜厚度
分类号: U664.21
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 134次
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内容摘要

船舶推进轴系校中在轴系设计和安装过程中起着非常重要的作用,是轴系正常运转的保证,一直是船舶界非常关心的问题。经过国内外几十年的研究,轴系校中方法由平顺曲线校中理论发展到现在的合理校中方法,并在船舶轴系的校中过程中得到了普遍的应用。随着船舶向高速、重载化发展,船舶推进轴系的动态校中技术越来越受到人们的重视。在此研究背景下,基于已有的合理校中研究成果,本文进行了以下几方面的研究：(1)对船舶推进轴系校中的理论,包括其分类、模型建立、合理校中的计算方法等进行了详细总结。在传统的轴系合理校中时,往往将艉管后轴承作为单点支承,但实际上轴承的受力是在一段长度上,因此,本文将艉管后轴承作为多点支承,推导了多点支承轴系校中的详细公式,找出了多点支承轴系轴承支反力的计算方法。(2)以实船推进轴系为研究对象,采用多点支承校中理论利用三弯矩法进行轴系的校中计算；对此实船推进轴系利用ANSYS软件进行有限元分析,通过与三弯矩法的校中计算结果进行比较,证明了多点支承的轴系校中计算方法的正确性,并将此方法运用到了实船推进轴系校中计算实践中。(3)轴系校中过程中轴承支承点位置的选取对轴系的回旋振动有很大的影响,本文以实船推进轴系为例,选取不同的艉管后轴承支点位置,进行回旋振动计算,比较了多点支承、等效单点支承、支承位置的经验取值等对回旋振动的影响。(4)介绍了滑动轴承流体动力润滑的理论、油膜压力分布的计算方法,油膜动力特性理论等,分析了油膜的压力分布与轴系转速、轴系在艉管中的倾斜角的关系,详细叙述了油膜压力分布的数值计算方法。利用MATLAB软件编程,计算油膜压力值并绘制压力分布图像,同时对考虑油膜影响的船舶推进轴系校中计算进行了探讨。综上所述,本文对艉管后轴承多点支承的轴系校中模型进行了推导,计算了多点支承模型下的轴系受力；探讨了轴承支承点位置选取的不同对回旋振动的影响;利用MATLAB编制程序对艉管后轴承在不同转速、不同倾斜角下的油膜压力分布进行分析；研究了油膜厚度对艉管后轴承斜镗孔必要性的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-10
第1章绪论  10-14
  1.1 研究目的与意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-12
    1.2.1 研究现状  11-12
    1.2.2 当前研究存在的问题  12
  1.3 本文的主要工作  12-14
    1.3.1 研究目标  12
    1.3.2 研究内容  12-14
第2章轴系静态及动态校中理论研究  14-23
  2.1 引言  14
  2.2 轴系静态校中理论  14-15
  2.3 轴系动态校中理论  15-17
    2.3.1 概述  15-16
    2.3.2 油膜影响  16-17
  2.4 轴系合理校中计算方法  17-22
    2.4.1 概述  17-18
    2.4.2 三弯矩法  18-19
    2.4.3 传递矩阵法  19-20
    2.4.4 有限元法  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第3章艉管轴承多点支承对轴系校中的影响研究  23-40
  3.1 艉管轴承多点支承基本理论  23-26
    3.1.1 计入外加力偶后的三弯矩方程  23-24
    3.1.2 计入剪切变形影响的三弯矩方程  24-26
  3.2 艉管后轴承多点支承模型研究  26-33
    3.2.1 问题提出  26
    3.2.2 模型建立  26-28
    3.2.3 问题分析  28-29
    3.2.4 问题求解  29-32
    3.2.5 与单点支承模型的比较  32-33
  3.3 软件实现  33-35
    3.3.1 软件概述  33
    3.3.2 软件的功能和特点  33-34
    3.3.3 软件计算流程  34-35
  3.4 艉管后轴承多点支承模型的有限元分析  35-39
    3.4.1 有限元法的基本思想  35
    3.4.2 ANSYS分析概述  35-36
    3.4.3 船舶推进轴系的有限元分析  36-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章计算实例与分析  40-68
  4.1 计算实例1  40-56
    4.1.1 推进轴系参数  40-42
    4.1.2 多点支承直线校中计算  42-44
    4.1.3 多点支承合理校中计算  44-45
    4.1.4 多点支承的有限元计算  45-48
    4.1.5 软件与有限元计算结果比较  48-50
    4.1.6 不同轴承刚度下的校中计算比较  50-54
    4.1.7 等效的单点支承模型计算  54-56
  4.2 计算实例2  56-67
    4.2.1 推进轴系参数  56-58
    4.2.2 多点支承直线校中计算  58-60
    4.2.3 多点支承合理校中计算  60-61
    4.2.4 有限元分析结果及比较  61-62
    4.2.5 等效的单点支承模型计算  62-64
    4.2.6 轴系校中对回旋振动的影响  64-67
  4.3 本章小结  67-68
第5章轴承油膜作用对轴系校中的影响研究  68-90
  5.1 滑动轴承动力润滑理论  68-69
  5.2 轴承油膜的数值分析  69-75
    5.2.1 油膜的压力分布理论  69-71
    5.2.2 边界条件  71-72
    5.2.3 扰动压力  72-74
    5.2.4 油膜的动力特性参数  74-75
  5.3 油膜压力分布研究  75-81
    5.3.1 概述  75-76
    5.3.2 算法实现  76-80
    5.3.3 软件的流程  80-81
  5.4 计算实例  81-89
    5.4.1 轴承参数  81-82
    5.4.2 额定转速时的油膜分析  82-85
    5.4.3 不同转速时油膜分析  85-86
    5.4.4 油膜力作用点对校中计算的影响  86-88
    5.4.5 油膜厚度对校中计算的影响  88-89
  5.5 本章小结  89-90
第6章总结与展望  90-92
  6.1 论文工作总结  90
  6.2 展望  90-92
致谢  92-93
参考文献  93-96
攻读硕士学位期间发表的论文  96-97
附录A：某40m港作拖轮推进轴系几何尺寸  97-99
附录B：某7060kW多用途船推进轴系几何尺寸  99-101

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