船舶軸系振動(dòng)計(jì)算問(wèn)題

發(fā)布時(shí)間：2021-01-28

目前在推進(jìn)軸系振動(dòng)計(jì)算中主要存在的問(wèn)題有：

(1)在推進(jìn)軸系的振動(dòng)計(jì)算中根據(jù)人為劃分的振動(dòng)形式選取計(jì)算模型，忽略了振動(dòng)之間耦合的影響，船舶推進(jìn)軸系耦合振動(dòng)的機(jī)理尚未研究清楚，缺乏合適的計(jì)算模型與計(jì)算方法。不少學(xué)者提出了扭轉(zhuǎn)——縱向——回旋三者之間的耦合研究模型，但其研究成果大多是三種振動(dòng)計(jì)算結(jié)果的簡(jiǎn)單疊加，在研究者所給出的振動(dòng)模型及方程中缺乏藕合項(xiàng)的表述，同時(shí)也缺少軸系振動(dòng)的耦合模型及相應(yīng)的仿真計(jì)算。

(2)為提源利用，船舶推進(jìn)軸系的結(jié)構(gòu)不斷復(fù)雜，其功能不斷完善加強(qiáng)，對(duì)于主機(jī)帶PTO的結(jié)構(gòu)存在功率分配的問(wèn)題：對(duì)于雙機(jī)并車的結(jié)構(gòu)又存在負(fù)荷分配的問(wèn)題，但這方面的研究較少。

(3)對(duì)于軸系中存在的萬(wàn)向聯(lián)軸器，在模型簡(jiǎn)化時(shí)將其簡(jiǎn)化為單質(zhì)量元件處理，但是從相關(guān)萬(wàn)向聯(lián)軸器的專著中可以知道，在利用萬(wàn)向聯(lián)軸器傳遞扭矩的過(guò)程中，只要主動(dòng)軸和從動(dòng)軸之間存在的夾角，即使主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速恒定，從動(dòng)軸也會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)速波動(dòng)，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生二次激勵(lì)以及附加轉(zhuǎn)矩等，夾角大小對(duì)軸系振動(dòng)有何影響，目前還未形成明確的結(jié)論。

(4)振動(dòng)計(jì)算中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、阻尼、剛度等的確定大都依靠經(jīng)驗(yàn)公式，一般以常數(shù)的方式出現(xiàn)。但是，現(xiàn)今材料的性能與以前相比有很大的改進(jìn)，所采用的經(jīng)驗(yàn)公式中的系數(shù)是否需要重新修正，例如傳統(tǒng)計(jì)算中聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度是以定值的形式給出，但是越來(lái)越多的聯(lián)軸器廠家給出的是分段線性剛度，線性振動(dòng)的計(jì)算方法存在的局限性，需要對(duì)計(jì)算方法進(jìn)行改進(jìn)。如何的振動(dòng)計(jì)算中的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，這將是一項(xiàng)很困難的工作，也是提高軸系振動(dòng)計(jì)算準(zhǔn)確性的關(guān)鍵所在。

(5)在處理變速系統(tǒng)，即含有齒輪傳動(dòng)時(shí)，將嚙合齒輪間通過(guò)等效換算的原則(轉(zhuǎn)換前、后系統(tǒng)和元件的動(dòng)能和變形能相等)按照單一元件進(jìn)行處理，或?qū)Ш淆X輪間的剛度設(shè)定為大(一般比系統(tǒng)中其它一個(gè)數(shù)量級(jí))，但是通過(guò)研究表明，齒輪嚙合傳動(dòng)時(shí)，不僅嚙合剛度和嚙合阻尼可以計(jì)算，并且其剛度、阻尼是時(shí)變的，同時(shí)還存在嚙合誤差的激勵(lì)，盡管關(guān)于齒輪傳動(dòng)的研究較多，圍繞著各種類型齒輪嚙合參數(shù)的計(jì)算，齒輪嚙合模型的簡(jiǎn)化等，但如何將齒輪系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的理論，引入到船舶推進(jìn)軸系振動(dòng)計(jì)算中，還是值得關(guān)注和研究的問(wèn)題。

(6)如果考慮軸系的耦合振動(dòng)、彈性聯(lián)軸器的分段線性、萬(wàn)向聯(lián)軸器的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)以及齒輪嚙合的時(shí)變性等，都可能給振動(dòng)方程帶來(lái)非線性項(xiàng)，需要借助相關(guān)理論或數(shù)值計(jì)算的方法的進(jìn)行分析，但是目前的非線性理論往往集中在單自由度或二自由度上，多自由度的研究相對(duì)較少。而船舶推進(jìn)軸系的自由度一般較多，如何軸系振動(dòng)的非線性近似解析解還需要考慮。

(7)上面一系列的問(wèn)題都是在理論分析上存在的因素，盡管我們?cè)趯?shí)船測(cè)試中遇到一些類似的干擾因素，但還缺少合適的試驗(yàn)裝置進(jìn)行驗(yàn)證。