欧普兰(多图)-输油船扭转振动计算

轴承在工作时处于复杂的受力状态，除了承

受轴系重量外，还需承受因螺旋桨重量不平衡所

引起的惯性力和船体变形所产生的附加力，以及

处于弯曲状态的轴系回转时产生的多种力和力

矩。轴承油膜支承力将随轴系回转速度的变化而

变化，同时将会改变船舶推进轴系的支承状态，从

而改变轴系对外载荷的振动响应特性、油膜轴承

的流体力学特性以及各向异xing，交叉耦合等复杂

结构特性。

对于船舶推进轴系中所使用的大型油膜轴

承，常根据有限元法、传递矩阵法和三弯矩方程法

对轴承在校中状态下所受的负荷进行计算，进而

依据雷诺方程，根据具体的负荷输入，计算油膜轴

承偏心率、欧克魏克数，以求解其刚度矩阵、阻尼

矩阵等动力学特性; 根据负荷变化的近似解，代入

轴系回旋振动数学模型，研究轴承状态对回旋振

动的影响。

我国江河湖库众多，水岸线长，绞吸式挖泥船

作为用于水利清淤、航道疏浚等工程项目的主要设

备，具有工作、产量大、泵距远、易于控制

等优点，因而具有广阔的市场前景［1 － 2］。绞吸式挖

泥船长期处于往复性工作状态，其传动轴系作为关

键部件在运转过程中承受着复杂的应力和负荷，若

轴系校中质量欠佳，会引起轴系***振动，致使轴

承过度磨损甚至轴系断裂，因此为保证轴系长期安

全运转，必须综合考虑各种因素，建立符合实际情

况的计算模型，并对各工况下的轴系进行运转状态

计算，得到可靠结论，提供安装建议。

目前，国内外关于大型挖泥船绞刀轴系的校中

计算资料较少，其计算方法主要参考船舶推进轴系

校中计算。王正兴对5 000 kW 绞吸式挖泥船轴系

设计关键技术进行研究，提出要针对其3 种工况分

别对绞刀轴系进行校中计算; 梅欢综合考虑桥架

变形、工作载荷加载等因素，以4 500 m3 /h 绞吸式

挖泥绞刀轴为例进行了绞刀轴系校中计算研究。

3D建模功能

软件提供3D建模环境，可快速准确的对用户所设计的轴系建模。所创建的模型可由多个轴系、发动机曲轴、变速箱，固定或可调螺旋桨，艉轴管，支架，不同类型的法兰和轴承组成。该模块创建的模型是支撑后续各类计算的基础，创建好的模型可以直接保存在模型库中，可供随时调用。

轴系校中计算模块

提供船舶在各种装载状态下的轴系校中计算和轴承载荷分析。可以同时考虑垂直方向和水平方向的弯曲计算，也可以对不规则形状衬套的轴承模型等进行建模分析。该模块可实现一个完整地轴系校中计算流程循环：比如通过反向计算的方法确定当前轴承变位，得出船舶在装载状态下轴承的变位值，也可通过顶举法、偏移偏斜测量以及应变计测量等方法对计算结果进行校核。

附加功能：轴瓦接触压力分布，轴承流体动力润滑，螺旋桨载荷，轮齿载荷，船体变形估算，工艺公差计算。

回旋振动计算模块

轴承采用各向异性模型，即轴承刚度和阻尼具有方向和频率相关性。可以计算轴系自由振动的阻尼固有频率，模态振型以及临界转速，液化船对中计算，并生成坎贝尔图。谐波响应分析可以提供轴系任何部位的各种参数，并对当前临界转速是否会导致异常振动进行三维动画显示。旋转振动与轴系校中参数和轴承运行状态相关，这为轴系的动力学特性提供了更为准确的预测。

轴向振动计算模块

轴向自由振动计算可以显著的体现轴系在各种临界转速条件下所对应的模态振型。谐波响应分析可以真实的反映设备在运行速度下的轴移位以及推力轴承载荷情况。该模块支持对所有设备模型进行激励、频率、刚度以及阻尼等参数进行设置。

扭转振动计算模块

根据轴的尺寸生成计算方案。可以开展部件之间角位移变形计算，轴系部件中的振动扭矩和应力计算，齿轮啮合产生的锤击效应分析，柔性元件和阻尼器的功率损耗计算，柴油机正常运行以及停机状态的计算分析。***的冰区加强和短路分析功能可提供时域的瞬态分析功能支持各船级社提出的标准。