推进轴系是大型船舶动力系统的核心组成部分,轴系校中质量好坏不仅决定了轴承负荷的分布,还对推进轴系振动有影响,而轴系振动也必然会影响到轴系对中。研究大型船舶推进轴系在不同校中状态下的振动特性对轴系安装和减振降噪具有重要意义。本文以大型集装箱船推进轴系为研究对象,就不同校中状态下推进轴系振动特性进行分析,开展了轴承变位振动特性试验,研究了轴系校中-振动综合优化问题。
首先,对大型船舶推进轴系进行直线校中,就不同轴承变位工况下推进轴系自由振动和强迫振动进行了研究分析,结果显示轴承变位对推进轴系固有频率有一定影响。分析了船体装载变形、环境温度和轴承刚度等因素对校中和振动的影响。
其次,通过linprog函数对推进轴系进行合理校中计算,基于MATLAB对滑动轴承的油膜动力系数进行编程求解并就考虑油膜刚度和轴承刚度混合刚度的推进轴系进行动态校中,并就合理校中轴系在不同轴承变位下的振动特性进行分析。合理校中轴系负荷分布相比直线校中更合理,但振动响应相比直线校中更大。
再次,利用Lab VIEW平台设计编写了回旋振动数据采集程序,就轴承变位对轴系振动特性影响开展了试验。试验结果表明变位后推进轴系振动响应相比直线状态增大,距变位轴承越远振动响应受变位的影响越小,轴承变位越大振动响应越大等,这些结论与仿真分析得出的一致。
最后,通过推进轴系校中、轴承变位和振动三者间的联系,基于响应面试验设计和多元线性回归拟合方法构建校中-振动多目标优化模型,利用多目标遗传智能算法和模糊评价法进行求解和评估,实现了推进轴系校中和振动的综合优化。
本文通过研究轴承变位对轴系振动的影响及轴系校中和振动的综合优化方法,揭示了轴承变位及轴系振动之间的相互关系,为提升船舶推进轴系性能提供了理论和工程实践支撑。