基于ansys船舶軸系的振動校核計算(已修改)
2025-06-30 22:33 本頁面
【正文】 基于ANSYS船舶軸系的振動校核計算1 概述 船舶軸系是由推力軸、中間軸、艉軸、推力軸承、滑動軸承、聯(lián)軸節(jié)、螺旋槳等組成的復雜系統(tǒng)，在船舶運行過程中，它會發(fā)生彎曲振動現(xiàn)象，對船舶正常運行產生不利影響。船舶軸系振動有三種類型：由旋轉軸不平衡引起的橫向振動，可以是垂直方向的，也可以是水平方向的，會造成艉管密封漏水或漏油，軸承座松動，甚至破裂。由螺旋槳推力不均勻引起的縱向振動，情況嚴重時可以造成推力軸承敲擊，曲柄箱破裂，有齒輪傳動時，還會損壞齒輪。此外，從主機通過軸系傳遞功率至螺旋槳造成軸段來回擺動，各軸段間的扭角不相同，從而產生扭轉振動，破壞的結果是軸系斷裂，有齒輪傳動時，會造成齒輪敲擊。因此，在船舶設計過程中，有必要對船舶軸系進行振動校合計算。 對于軸系這樣的復雜結構，運用有限元方法進行振動計算具有明顯的優(yōu)越性。本文針對上海交通大學和某造船廠共同設計開發(fā)的46000噸集裝箱船，為進一步的設計提供參考。ANSYS是美國ANSYS公司開發(fā)的大型通用有限元分析軟件，它具有結構靜力分析、結構動力分析、瞬態(tài)分析、模態(tài)分析、流體動力學分析、電磁場分析等多種功能。本文即是利用ANSYS軟件的模態(tài)分析功能，完成對船舶軸系這一復雜結構的建模和有限元分析。實踐證明，這種方法可以有效的提高工作效率，縮短分析周期，對工程實際是非常有效的。 2 軸系計算的有限元模型 進行校合計算的46000噸集裝箱船，采用的是瓦西蘭公司的32缸柴油發(fā)動機組，發(fā)動機輸出法蘭通過齒輪箱變速后，和中間軸連接，中間軸和艉軸之間有聯(lián)軸節(jié)。，無軸承支承。，前后分別有兩個軸承，，軸承剛度由軸承說明書給出。中間軸和艉軸中都布置有潤滑系統(tǒng)。螺旋槳是變距螺旋槳，總重14500kg。根據實際需要，只需對船舶軸系的自由振動情況進行校合計算，不考慮受迫振動情況。所以在軸系的有限元建模中，只保留從齒輪箱輸出法蘭到螺旋槳部分的軸系?！ 「鶕S系的實際結構，建模過程中進行了以下簡化： 對軸系本體部分采用BEAM188梁單元模擬。BEAM188單元是三維梁單元，每個節(jié)點具有六個自由度：UX、UY、UZ、ROTX、ROTY、ROTZ，可以滿足各種振動計算的要求。設置不同的梁截面，可以模擬不同直徑的軸結構。考慮到潤滑系統(tǒng)的布置，這里都設置為內徑100外徑不同的環(huán)形截面。 對彈性支承的軸承部分采用COMBINE14彈簧單元模擬。COMBINE14通常是一維線性彈簧單元，可以分別有三個方向的自由度UX、UY、UZ，只沿彈簧方向傳遞力。由于軸承有一定的寬度，可以有力矩作用，所以考慮在軸承部分的每個節(jié)點上都設置彈簧單元，來模擬力矩對軸承的影響。由于是一維彈簧單元，所以考慮在軸的水平和垂直方向分別設置
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