船舶推进轴系是从主机曲轴输出法兰到螺旋桨间的轴及装置的统称,由推力轴、中间轴、艉轴(或螺旋桨轴)及其轴承、附件、联轴器等组成。其主要功能是将柴油机曲轴输出的动力矩传给螺旋桨,使螺旋桨旋转,同时把螺旋桨转动产生的推(拉)力传给船体,最终使船舶前进或后退。轴系在运转过程中,会受到诸多因素影响,如主机产生的激励、轴系自重引起的弯曲变形、螺旋桨产生的阻力矩和推力作用等,会引起轴系振动。其中,轴系扭转振动、纵向振动和回旋振动是使用者最关心的。当轴系的振动幅值超过允许值,将会导致轴系及主机等的故障、动力传递效率的降低,甚至引起主机机体振动、船体振动等,这些都将影响船舶的运行性能和航行安全。同时,随着船舶大型化趋势,轴系振动问题变得更加复杂。因而,船舶推进轴系振动计算研究很有意义。
以推进轴系振动理论为基础,以8530TEU集装箱船推进轴系为研究对象,对其轴系分别进行了扭转振动、纵向振动和回旋振动计算研究。(1)总结推进轴系振动的国内外研究现状,分析目前关于推进轴系的振动计算软件,确定本文研究的方向及目的。(2)以MATLAB为软件平台,优化推进轴系振动计算软件,实现推进轴系的扭转振动、纵向振动、回旋振动三大振动的自由振动和强迫振动计算。(3)依据8530TEU集装箱船推进轴系设计图纸和相关参数,分别建立推进轴系扭转振动、纵向振动、回旋振动的集总参数当量系统,并计算其激励。实现了8530TEU集装箱船推进轴系的扭转振动的自由振动和强迫振动计算,纵向振动的自由振动和强迫振动计算,回旋振动的自由振动计算。(4)将8530TEU集装箱船舶推进轴系振动计算结果与该船推进轴系振动计算报告书提供的结果进行对比。比较两种结果差异,分析差异原因,针对原因分析完善当量系统并重新进行计算,达到与计算报告书的结果基本一致,满足推进轴系振动计算的精度要求。